[发明专利]基于AHP的复合动力灾害钻屑多参量危险性评价方法

摘要

本发明涉及矿山动力灾害防治技术领域，提供一种基于AHP的复合动力灾害钻屑多参量危险性评价方法，首先选取五种参量，并基于AHP构建包括目标层、准则层和方案层的层次评价模型，然后设置每种参量在每个初始标度下的范围，并确定钻屑监测信息中每种参量对应的初始标度，计算相对标度，形成第一判断矩阵；接着进行层次单排序，通过专家咨询法得到每种参量的灾害判断矩阵，再进行层次总排序，计算每种动力灾害的总排序数值以确定具体的灾害类型，最后计算被测矿井的安全系数来判定灾害的危险等级。本发明能够对动力灾害尤其是复合动力灾害进行多种参量的综合评价，判定灾害类型及危险等级，提升监测结果的可靠性。

主权项

1.一种基于AHP的复合动力灾害钻屑多参量危险性评价方法，其特征在于：包括下述步骤：步骤1：选取五种参量作为动力灾害危险性评价所使用的参量；记第i种参量为Ci，i＝1,2,...,5，C1、C2、C3、C4、C5分别表示煤体钻屑量、钻屑粒度、煤体瓦斯解析指标、相对钻屑温度、钻屑温度衰减指数；记第k种动力灾害为Pk，k＝1,2,...,4，P1、P2、P3、P4分别表示冲击地压、冲击—突出型复合动力灾害、突出—冲击型复合动力灾害、煤与瓦斯突出；步骤2：基于层次分析法AHP，构建包括目标层、准则层和方案层的动力灾害钻屑多参量危险性评价模型；所述目标层包括评价结果；所述准则层包括煤体钻屑量、钻屑粒度、煤体瓦斯解析指标、相对钻屑温度及钻屑温度衰减指数；所述方案层包括冲击地压、冲击—突出型复合动力灾害、突出—冲击型复合动力灾害、煤与瓦斯突出；步骤3：根据被测矿井的实际情况，设置每种参量在每一个初始标度A下的取值范围；步骤4：采用钻屑法，对被测矿井进行动力灾害多参量监测，获取钻屑多参量监测信息；根据钻屑多参量监测信息中第i种参量Ci的大小来确定第i种参量Ci对应的初始标度A_Ci，所述初始标度A_Ci表示第i种参量Ci对评价结果的重要性；步骤5：计算第i种参量Ci与第j种参量间Cj的相对标度为形成第一判断矩阵O＝(o_ij)_5×5，i,j＝1,2,...,5；步骤6：进行层次单排序步骤6.1：采用方根法计算第一判断矩阵的特征向量为W＝[W₁；W₂；...；W_i；...；W₅]，步骤6.2：利用特征根对第一判断矩阵进行一致性检验：计算第一判断矩阵的一致性指标比率为若CR＜0.1，则第一判断矩阵的不一致程度在允许范围内，第一判断矩阵通过一致性检验，将第一判断矩阵的特征向量W作为权重向量；若CR≥0.1，则第一判断矩阵未通过一致性检验，返回步骤3；其中，CI为第一判断矩阵的一致性指标，λ_max为第一判断矩阵的最大特征根，n为第一判断矩阵的阶数，n＝5，RI为第一判断矩阵的平均随机一致性指标，RI与n有关，RI＝1.12；步骤7：灾害判断矩阵与权重矩阵的构造步骤7.1：针对第i种参量Ci，通过专家咨询法确定第k种动力灾害Pk的重要性相对第l种动力灾害Pl的重要性的比值得到第i种参量Ci的灾害判断矩阵为k,l＝1,2,...,4，i＝1,2,...,5；步骤7.2：对第i种参量Ci的灾害判断矩阵P^Ci进行一致性检验：计算第i种参量Ci的灾害判断矩阵P^Ci的一致性指标比率为若每种参量的灾害判断矩阵的一致性指标比率均小于0.1，也即CR_i＜0.1,i＝1,2,...,5，则每种参量的灾害判断矩阵均通过一致性检验，计算第i种参量Ci的灾害判断矩阵P^Ci的权重向量为形成权重矩阵为W^C＝[W^C1，W^C2，...，W^Ci，...，W^C5]；若五种参量的灾害判断矩阵的一致性指标比率不全小于0.1，则一致性指标比率大于等于0.1的灾害判断矩阵未通过一致性检验，采用专家咨询法调整一致性指标比率大于等于0.1的灾害判断矩阵中元素的值，重新执行步骤7.2；其中，CI_i为第i种参量Ci的灾害判断矩阵P^Ci的一致性指标，λ_maxi为第i种参量Ci的灾害判断矩阵P^Ci的最大特征根，n_i为第i种参量Ci的灾害判断矩阵P^Ci的阶数，n_i＝4，RI_i为第i种参量Ci的灾害判断矩阵P^Ci的平均随机一致性指标，RI_i与n_i有关，RI_i＝0.9；步骤8：进行层次总排序步骤8.1：计算每种动力灾害的总排序数值形成评价结果矩阵为Q＝[Q₁；Q₂；...；Q_k；...；Q₄]，步骤8.2：对评价结果矩阵Q进行一致性检验：计算评价结果矩阵Q的一致性指标比率为若CR'＜0.1，则评价结果矩阵Q通过一致性检验，判断总排序数值中的最大值为Q_m＝max{Q₁，Q₂，Q₃，Q₄}，确定灾害为第m种动力灾害；若CR'≥0.1，则评价结果矩阵Q未通过一致性检验，判断五种灾害判断矩阵的一致性指标比率中的最大值为CR_q＝max{CR₁，CR₂，CR₃，CR₄，CR₅}，并采用专家咨询法调整灾害判断矩阵P^Cq中元素的值，返回步骤7.2；步骤9：计算被测矿井的安全系数为根据安全系数γ的大小来判定灾害的危险等级。