一种冲击地压防治方案决策方法与流程

1.本发明涉及冲击地压防治措施智能决策技术领域，特别涉及一种冲击地压防治方案决策方法。


背景技术：

2.冲击地压是煤矿生产过程中的动力灾害之一，严重制约矿井的安全高效生产。在煤矿设计和开采阶段采取必要的冲击地压防治措施是应对冲击地压事故的关键环节，能有效减少冲击地压事故的发生。冲击地压防治的关键是消除或者转移煤岩体高应力状态，冲击地压的防治措施主要分为区域防冲措施和局部防冲措施两类。目前，大量学者在冲击地压防治的问题上提供了众多解决方案，无论是从理论还是工程实践逐渐形成了有效的防治体系，但是冲击地压防治措施的针对性、冲击地压防治人-机-环-管分配的智能性都存在一定不足。
3.因此，有必要提出一种冲击地压防治方案决策方法，提高矿井冲击地压智能化防治水平，增强矿井解危措施实施的针对性和冲击地压防治的高效性。


技术实现要素：

4.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种冲击地压防治方案决策方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.步骤一，建立防治历史案例库，表示与存储目标案例和历史案例；
6.步骤二，计算目标案例与历史案例的特征属性权重；
7.步骤三，计算目标案例与历史案例的特征属性相似度和全局相似度；
8.步骤四，根据目标案例与历史案例的全局相似度，获取目标案例的防治决策方案。
9.可选的，步骤一中所述的建立防治历史案例库，表示与存储历史案例和目标案例，包括：
10.特征属性提取：选取采掘过程的地质因素、开采技术因素和实际监测数据，确定目标案例和历史案例的特征属性；
11.选择历史案例中现场已采取的防治效果好的防治方案，结合特征属性建立防治历史案例库；
12.可选的，步骤二中所述的计算目标案例与历史案例的特征属性权重包括：
13.利用层次分析法计算特征属性的主观权重，利用注水原理方法计算特征属性的客观权重，然后采用组合赋值法把主观权重和客观权重结合，求解特征属性权重。
14.可选的，所述的采用组合赋值法把主观权重和客观权重结合，求解特征属性权重包括：
15.判断主观权重和客观权重的值是否一致，当一致时，主观、客观权重则为组合权重；
16.当不一致时，利用最小鉴别信息原理建立函数使得主观权重和客观权重距离最
小，利用lagrange乘子算法进行求解，得到最优的组合权重。
17.可选的，步骤三中所述的计算目标案例与历史案例的特征属性相似度，包括：将特征属性划分为数值型和区间型；
18.其中，当特征属性为数值型时，选取改进优化后的欧氏距离进行目标案例与历史案例的特征属性相似度计算；
19.当特征属性为区间型时，首先采用平均数思想，使之变成数值型，选取改进优化后的欧氏距离进行目标案例与历史案例的特征属性相似度计算；
20.数值型的目标案例与历史案例的特征属性相似度计算公式如下：
[0021][0022]
其中，xi为目标案例x的第i个特征属性值，yi为历史案例y的第i个特征属性值，maxi为第i个特征属性的最大值，mini为第i个特征属性的最小值，sim(xi,yi)为目标案例x和历史案例y间第i个特征属性相似度。
[0023]
可选的，步骤三中所述的计算目标案例与历史案例的全局相似度包括：选取最近邻算法计算目标案例与历史案例的全局相似度，即各特征属性相似度与对应的各特征属性权重的乘积的和。
[0024]
可选的，步骤四中所述的根据目标案例与历史案例的全局相似度，获取目标案例的防治决策方案包括：选取目标案例与历史案例的全局相似度最大的历史案例的防治措施作为目标案例的防治决策方案。
[0025]
可选的，地质因素包括：
[0026]
地质构造：开采深度、断层褶曲等；
[0027]
力学特征：煤的单轴抗压强度、弹性能指数和冲击倾向性等；
[0028]
岩层条件：煤层厚度及其变化、顶底板条件等。
[0029]
可选的，开采技术因素包括：围岩应力集中程度、日推进度、遗留煤柱、留底煤厚度、沿空巷道煤柱、巷道交叉、开采设计不规则区域与采空区的关系等。
[0030]
可选的，实际监测数据包括：微震、地音、电磁辐射、采动应力、钻屑量等。
[0031]
与现有技术相比，本发明提供了一种冲击地压防治方案决策方法，具备以下有益效果：
[0032]
本发明实施例中，提供了一种冲击地压防治方案决策方法，该方法首先综合选取防治效果好的防治方案，并以该方案对应的冲击地压地质因素、开采技术因素和实际监测数据等作为特征属性，构建冲击地压防治案例库，对防治案例进行表示与存储；再分别计算目标案例与历史案例的特征属性权重、特征属性相似度；然后结合防治案例的特征属性相似度和权重计算全局相似度；最后选取全局相似度最大的历史案例的防治措施作为目标案例的决策方案。该方法可提高矿井冲击地压防治水平，增强矿井解危措施实施的针对性和冲击地压防治的高效性，促进冲击地压防治决策的智能化发展。
附图说明
[0033]
图1是本发明实施例中提供的一种冲击地压防治方案决策方法的流程图；
[0034]
图2是本发明实施例中提供的一种冲击地压防治方案决策方法的目标案例c
*1
与历史案例之间的特征属性相似度图；
[0035]
图3是本发明实施例中提供的一种冲击地压防治方案决策方法的目标案例c
*1
与历史案例之间的全局相似度图；
[0036]
图4是本发明实施例中提供的一种冲击地压防治方案决策方法的防治历史案例库表；
[0037]
图5是本发明实施例中提供的一种冲击地压防治方案决策方法的目标案例c
*1
的特征属性值表；
[0038]
图6是本发明实施例中提供的一种冲击地压防治方案决策方法的目标案例c
*1
的特征属性主观权重值表；
[0039]
图7是本发明实施例中提供的一种冲击地压防治方案决策方法的目标案例c
*1
的特征属性客观权重值表；
[0040]
图8是本发明实施例中提供的一种冲击地压防治方案决策方法的目标案例c
*1
的特征属性组合权重值表；
具体实施方式
[0041]
实施例：请参阅图1～8，本发明实施例中，一种冲击地压防治方案决策方法，包括以下步骤：
[0042]
步骤一，建立防治历史案例库，表示与存储目标案例和历史案例；
[0043]
步骤二，计算目标案例与历史案例的特征属性权重；
[0044]
步骤三，计算目标案例与历史案例的特征属性相似度和全局相似度；
[0045]
步骤四，根据目标案例与历史案例的全局相似度，获取目标案例的防治决策方案。
[0046]
可选的，步骤一中，所述的建立防治历史案例库，表示与存储历史案例和目标案例，包括：
[0047]
特征属性提取：选取采掘过程的地质因素、开采技术因素和实际监测数据，确定目标案例和历史案例的特征属性；
[0048]
选择历史案例中现场已采取的防治效果好的防治方案，结合特征属性建立防治历史案例库；
[0049]
具体而言，确定的冲击地压防治案例的特征属性为采深(以下用标高表示)、煤层厚度、日推进度、工作面位置、微震日总能量、微震频次共6个特征属性；选择历史案例现场已采取的防治效果好的防治方案，结合6个特征属性建立防治历史案例库。建立的防治历史案例库(以3个为例)见图4。目标案例c
*1
的特征属性值见图5；
[0050]
可选的，步骤二中所述的计算目标案例与历史案例的特征属性权重包括：
[0051]
利用层次分析法计算特征属性的主观权重，目标案例c
*1
的特征属性主观权重见图6；
[0052]
利用注水原理方法计算特征属性的客观权重，目标案例c
*1
的特征属性客观权重见图7；
[0053]
然后采用组合赋值法把主观权重和客观权重结合，求解特征属性权重。
[0054]
所述的采用组合赋值法把主观权重和客观权重结合，求解特征属性权重包括：
[0055]
判断主观权重和客观权重的值是否一致，当一致时，主观、客观权重则为组合权重；
[0056]
当不一致时，利用最小鉴别信息原理建立函数使得主观权重和客观权重距离最小，利用lagrange乘子算法进行求解，得到最优的组合权重。目标案例c
*1
的特征属性组合权重见图8；
[0057]
可选的，步骤三中所述的计算目标案例与历史案例的特征属性相似度，包括：将特征属性划分为数值型和区间型；
[0058]
其中，当特征属性为数值型时，选取改进优化后的欧氏距离进行目标案例与历史案例的特征属性相似度计算；
[0059]
当特征属性为区间型时，首先采用平均数思想，使之变成数值型，选取改进优化后的欧氏距离进行目标案例与历史案例的特征属性相似度计算；目标案例c
*1
与历史案例之间的特征属性相似度如图2所示；
[0060]
数值型的目标案例与历史案例的特征属性相似度计算公式如下：
[0061][0062]
其中，xi为目标案例x的第i个特征属性值，yi为历史案例y的第i个特征属性值，maxi为第i个特征属性的最大值，mini为第i个特征属性的最小值，sim(xi,yi)为目标案例x和历史案例y间第i个特征属性相似度。
[0063]
可选的，步骤三中所述的计算目标案例与历史案例的全局相似度包括：选取最近邻算法计算目标案例与历史案例的全局相似度，即各特征属性相似度与对应的各特征属性权重的乘积的和，目标案例c
*1
与历史案例之间的全局相似度如图3所示。
[0064]
可选的，步骤四中所述的根据目标案例与历史案例的全局相似度，获取目标案例的防治决策方案包括：选取目标案例与历史案例的全局相似度最大的历史案例的防治措施作为目标案例的防治决策方案，即选取相似度最大的历史案例c
42
的防治措施作为目标案例c
*1
的决策方案。
[0065]
另外，地质因素包括：
[0066]
地质构造：开采深度、断层褶曲等；
[0067]
力学特征：煤的单轴抗压强度、弹性能指数和冲击倾向性等；
[0068]
岩层条件：煤层厚度及其变化、顶底板条件等。
[0069]
另外，开采技术因素包括：围岩应力集中程度、日推进度、遗留煤柱、留底煤厚度、沿空巷道煤柱、巷道交叉、开采设计不规则区域与采空区的关系等。
[0070]
另外，实际监测数据包括：微震、地音、电磁辐射、采动应力、钻屑量等。
[0071]
以上所述的，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。