回采工作面瓦斯涌出量影響因素灰色關聯性分析

劉小超

摘要：本文以平煤六礦某工作面為例，采用灰色系統理論中的灰色關聯分析法，對影響回采工作面瓦斯涌出量各因素的關聯性進行了分析，確定了各影響因素的主次關系。該方法對辨別影響回采工作面瓦斯涌出量的主要因素和有針對性的采取措施具有指導意義。

關鍵詞：工作面 瓦斯涌出量 灰色關聯分析

影響回采工作面瓦斯涌出量的各因素之間有著比較難發現的相互作用，采用傳統的分析方法不能很好的找到各個影響因素之間的密切聯系和相互影響作用。利用灰色關聯分析法，建立影響回采工作面瓦斯涌出量因素的關聯性分析模型，在各個影響因素之間的機理不明確的條件下，可以定量的顯現各因素間的影響效果，從而可以辨別各因素間的主次關系，對控制回采工作面瓦斯涌出量的工作有很強的指導意義。

1 灰色關聯分析原理

灰色系統中的關聯分析方法，一般是從不完全的信息中，對所要分析研究的各因素通過一定的數據處理，在隨機的因素序列中找出它們的關聯性，發現主要矛盾，找出主要影響因素。與其它常用的統計方法相比，這種方法對樣本的多少沒有太高的要求，分析時也不需要找典型的分布規律，而且分析結果一般與定性分析相吻合，符合回采工作面瓦斯涌出特征的需要。

2 灰色關聯評價模型

2.1 選擇參考序列和比較序列

設參考序列為：X0={X0（k）/k=1，2，…，n}，

評價序列為：Xi={Xi（k）/k=1，2，…，n}[3]。

2.2 對原始數據進行無量綱處理

由于系統中各因素的物理意義不一定相同，計量單位也不一定相同，從而導致數據的量綱和數量級可能不同，因此，進行灰色關聯分析之前，需對數據序列進行無量綱化預處理[1]。通常可采用初值化、均值化、區間相對化和歸一化等方法，本文采用區間相對值化方法來解決，如下式：

設參考序列x0={x0（1），x0（2），…，x0（n）}（1）

對x0作區間相對化處理得X0，則

X0=■（2）

同理，將序列xi（t）（i=1，2，…，n）按照上述方法處理。

2.3 計算關聯系數

計算公式如下：

γ（x0（k），xi（k））

=■（3）

式中，ξ為分辨系數，取值范圍（0，1），通常取0.5；

■■|x0（k）-xi（k）|是兩級最小差；■■|x0（k）-xi（k）|是兩級最大差。

γ（x0，x1）=■■γ（x0（k），xi（k））（4）

3 實例應用

以平煤六礦某工作面回采工作面為例，選取了工作面CH4濃度、日產量、工作面風量、瓦斯抽采量、風巷與專排巷風量比等月平均值作為分析指標，采集了第一季度原始數據月平均值，見表1所示。

表1 回采工作面瓦斯涌出情況

■

將上述原始數據中CH4濃度設為參考序列X0，將以下影響因素：日產量、風量、抽采量、風量比設為評價序列X1、X2、X3、X4。

3.1 原始數據作無量綱化處理

采用公式（1）、（2），計算結果如表2所示。

表2 初始化處理后的數據

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3.2 關聯系數計算

采用公式（3），計算結果如表3所示。

表3 關聯度系數

■

3.3 關聯度計算

根據公式（4）計算各關聯度，結果如下：

λ01=0.7372 λ02=0.8845 λ03=0.5148 λ04=0.6656

由上得關聯序為：λ02>λ01>λ04>λ03，即各影響因素對該工作面瓦斯涌出量的敏感性大小依次為：工作面風量，日產量，風巷與專排巷風量比，瓦斯抽采量。

4 結論

通過對實測數據進行灰關聯分析，計算灰關聯度，可以得到各因素對該工作面瓦斯涌出量影響大小，以工作面CH4濃度為參考的情況下，工作面風量對工作面瓦斯涌出量的影響最大，主要是因為該工作面作為一個保護層開采的工作面，隨著工作面的推進，導致鄰近層的瓦斯大量涌入采空區，并隨漏風進入工作面。

參考文獻：

[1]馬苗，張艷寧，趙健.灰色理論及其在圖像工程中的應用[M].北京：清華大學出版社，2011：24-25.

[2]張景林，崔國章.安全系統工程[M].北京：煤炭工業出版社，2002：160-162.

[3]鞏志敏，周心權，劉正宏.采空區煤自然危險因素灰色關聯性分析[J].煤礦安全，2008：79-81.

[4]李宗翔，海國志，秦書玉.采空區風流移動規律的數值模擬與可視化顯示[J].煤炭學報，2001，26（1）：76-80.