安全與環(huán)保露天采礦技術(shù)2006年第4期.55●煤炭自燃的早期灰色預(yù)測(cè)吳建瓊，黃政祥(貴州大學(xué)礦業(yè)學(xué)院，貴州貴陽(yáng)550003)摘要:應(yīng)用灰色系 統(tǒng)理論建立了礦井煤炭自燃的早期灰色預(yù)測(cè)模型,并對(duì)貴州省六枝礦 務(wù)局某礦進(jìn)行了實(shí)例預(yù)測(cè)。關(guān)鍵詞:灰色系統(tǒng)理論;煤炭自燃;預(yù)測(cè)中圖分類(lèi)號(hào):TD 75文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1671 - 9816 (2006)04 - 0055 - 03The early grey forecast of coal spontaneous combustionWU Jian-qiong，HUANG Zheng-xiang(Mining College of Guizhou University, Guiyang 550003, China )Abstract: This paper using the theory of grey system has established the early grey forecast model of coal spontaneous combustionon mine, and has carried on the example forecast to some mine in Liuzhi mining bureaus of Guizhou province.Key words: the theory of grey system; coal spontaneous combustion; forecast1前言于指標(biāo)氣體的未來(lái)發(fā)展特征,如釋出變化率,釋出量灰色系統(tǒng)(GreySystem)是我國(guó)學(xué)者鄧聚龍教授等不能給予定量的描述，但在-一個(gè)相對(duì)時(shí)期內(nèi)，它主于1982年首先提出來(lái)的。所謂灰色系統(tǒng)是指信息不要隨時(shí)間而變化。礦井通風(fēng)報(bào)表已記錄了在工作面完全和不確知的系統(tǒng)，它介于白色系統(tǒng)與黑色系統(tǒng)風(fēng)流中過(guò)去一段時(shí)期的指標(biāo)氣體生成量，利用這些之間?；疑到y(tǒng)理論被用來(lái)解決信息不完備的系統(tǒng)。已有資料(白色信息)去預(yù)測(cè)未來(lái)時(shí)間內(nèi)指標(biāo)氣體生它是自動(dòng)控制與運(yùn)籌學(xué)相結(jié)合的產(chǎn)物。在短短的10成量(黑色信息),顯然是--個(gè)典型的灰色系統(tǒng)問(wèn)題。多年發(fā)展中,它已滲透到農(nóng)業(yè)、經(jīng)濟(jì)、運(yùn)輸和礦業(yè)等2煤炭自燃早期預(yù)測(cè)的灰色數(shù)學(xué)模型諸多領(lǐng)域,顯示出廣泛的應(yīng)用前景?；疑A(yù)報(bào)的基本煤炭自燃早期預(yù)測(cè)的灰色數(shù)學(xué)模型是基于GM思想是將與時(shí)間有關(guān)的已知數(shù)據(jù)按某種規(guī)則加以組(1,1)模型而建立的,GM(1,1)模型代表一個(gè)白化形合,構(gòu)成白色模塊,最后按某種規(guī)則提高灰色模塊的式的線性微分方程:白化度。井下煤炭自燃是當(dāng)前煤礦生產(chǎn)中極為嚴(yán)重的災(zāi)dxt+ax(I=u(1)du害之一。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì),在全國(guó)統(tǒng)配煤礦中，自燃火式中:a,ur-需要通過(guò)建模來(lái)求得的參數(shù);區(qū)和自燃發(fā)火危險(xiǎn)區(qū)已占煤礦災(zāi)害的56%，因自燃x1)一指標(biāo)氣體生成量原始數(shù)據(jù)列Q'0)的對(duì)而造成煤炭資源的破壞，有部分礦井因煤炭自燃還數(shù)變換值的一次累加生成值。引發(fā)瓦斯爆炸事故，造成人員傷亡和巨大的經(jīng)濟(jì)損建立煤炭自燃早期預(yù)測(cè)的灰色數(shù)學(xué)模型的步失。因此煤炭自燃早期預(yù)測(cè)是保證煤礦安全生產(chǎn)的重要手段和措施。煤炭自燃的早期預(yù)測(cè)主要是通過(guò)(1)利用自然對(duì)數(shù)變換對(duì)指標(biāo)氣體生成量原始指標(biāo)氣體分析法來(lái)進(jìn)行，即根據(jù)煤炭氧化自燃過(guò)程數(shù)據(jù)列0(0)講行外理.提高原始數(shù)據(jù)序列的光滑度，中釋出的CO氣體及其生成量的變化,對(duì)煤的自燃進(jìn)進(jìn)而中國(guó)煤化工行早期識(shí)別，從而達(dá)到預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)的目的。這種方法對(duì)YHCNMHG-1.,2..n (2)式中:Q20) (h)一指標(biāo)氣體生 成量的原始數(shù)據(jù)列;收稿日期:2006 -03-01x(0) (:)-對(duì)x(0)(k)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換后的數(shù)據(jù)作者簡(jiǎn)介:吳建瓊1980-),女 ,四川簡(jiǎn)陽(yáng)人,現(xiàn)在貴州大學(xué)蔡家養(yǎng)勢(shì)感猴業(yè)學(xué)院,碩士研究生,研究方向:安全序列。(2)對(duì)變換后的數(shù)據(jù)序列x(0)作AGO(累加)生管理與信息系統(tǒng)。.56.露天采礦技術(shù)2006年第4期安全與環(huán)保成，將其隨機(jī)性弱化，使之變?yōu)檩^有規(guī)律的數(shù)據(jù)序GM(1,1)模型，再將殘差GM(1,1)模型預(yù)測(cè)值疊加列,并適合于建立線性微分方程預(yù)測(cè)模型。大量的實(shí)到原來(lái)的預(yù)測(cè)值上,以提高預(yù)測(cè)的精度。例計(jì)算表明,xD具有較好的線性微分方程特性,可使預(yù)測(cè)模型達(dá)到較高的精度。3應(yīng)用實(shí)例xD(k)= Ex<0() k-2,2..n(3)以貴州省六枝礦務(wù)局某礦為例。該礦煤層自燃.傾向性為一類(lèi),屬于容易自燃,發(fā)火期僅為一個(gè)月左式中:x(0)(i)--對(duì)Q(0)(k)進(jìn)行對(duì)數(shù)變換后的數(shù)據(jù)右。井下發(fā)生自燃災(zāi)害的主要征兆是風(fēng)流中出現(xiàn)的序列;CO，其發(fā)生量呈明顯上升趨勢(shì)。所以選擇指標(biāo)氣體x(h)一對(duì)x(0) (i)進(jìn)行累加生成的數(shù)據(jù)列。C0生成量時(shí)間序列作為這一灰色系統(tǒng)的原始數(shù)據(jù)(3)構(gòu)造數(shù)據(jù)矩陣B及矩陣向量Y:序列。該礦2004年4月對(duì)某工作面風(fēng)流中CO發(fā)生(x(1)(1)+x(1(2)) 1量的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)序列見(jiàn)表1,利用該資料進(jìn)行礦井煤炭自燃的早期動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。. (x(1>(2)+x((3)) 1表1某礦某工作面回風(fēng)流CO發(fā)生量B=(4)序號(hào)123456、日期-一(x9(n-1)+x(1)(n)) 1/日691215182120.002 30.0024 0.002 70.003 30.003 7 0.004 4 0.005 50.006 9Yv=[x(0) (2)(.....x.(n)]T”(5)(4)進(jìn)行最小二乘法計(jì)算,求參數(shù)a和u。(1)數(shù)據(jù)處理。將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)序列進(jìn)行自然對(duì)數(shù)變換處理(取5個(gè)數(shù),后3個(gè)做預(yù)測(cè)值檢驗(yàn))得:.a=[a,u]"=(B'B)-B" Yv(6)x(0)=(-6.074 85,-6.032 29,-5.914 50,-5.713 83,(5)建立時(shí)間響應(yīng)函數(shù),求微分方程的解。-5.599 42)()=[x(0)(1)- " J]e(1-1)+" (7)對(duì)x(0)作一次累加生成得:(6)將時(shí)間響應(yīng)函數(shù)離散化,建立生成數(shù)列的灰x(1)=(-6.074 85,-12.107 14,-18.021 64,-23.735 47,色預(yù)測(cè)模型:-29.334 89)(2)構(gòu)成矩陣B和YN根據(jù)一次累加數(shù)列的值，X((1)=x(0)(1) .則矩陣B為:|x()(k+1)=[x<0)(1)- "]e-*+"a9.091 00k=1,2,.,n(8)15.064 39B(7)對(duì)生成數(shù)列的預(yù)測(cè)值作IAGO生成,得到變20.878 56換數(shù)據(jù)序列的預(yù)測(cè)模型。26.535 18x(1)=必0)(1)Yv=(-6.032 29,-5.914 50,-5.713 83,-5.599 942)T(3)求參數(shù)a和ux((k+1)=[ x(<0>(1)- " ](1-e")e-ka=[a,u]"=(B'B)-B" Yv=[0.027 10h=1,2,.",n .(9)-6.26862(8)對(duì)變換數(shù)列作指數(shù)變換還原，得到煤炭自燃(4)生成數(shù)列的灰色預(yù)測(cè)模型:早期預(yù)測(cè)的灰色數(shù)學(xué)模型。中國(guó)煤化I工02710K0 -231.314 39Q(0)(K+1)=e'x°(k+ 1)YHCNM H G,n(9)預(yù)測(cè)模型的修正。按上述過(guò)程建立的預(yù)測(cè)模(5)煤炭自燃早期預(yù)測(cè)的灰色數(shù)學(xué)模型:型不一定能滿足精度要求,為此,可通過(guò)殘差辯識(shí)對(duì)Q°)(K+ l)=e'(0)(k+1)預(yù)測(cè)模型進(jìn)行修正。殘差辯識(shí)就是對(duì)指標(biāo)氣體生成，金()(hk+ 1)量原始數(shù)據(jù)列Q0)與預(yù)測(cè)值Q°0)之差e;(°)再建立.其中:e= -6.187 45 e-0.027 10K安全與環(huán)保露天采礦技術(shù)2006年第4期. 57.表2 CO生成量灰色 預(yù)測(cè)計(jì)算表序號(hào)367日期/日121582實(shí)測(cè)值Q°)/%0.002 30.00240.002 70.003 30.003 70.00440.005 5)0069預(yù)測(cè)值Q(0)/%0.002 4240.002 8480.003 3320.003 8800.004 0510.005 4710.006 886誤差/%-0.01-0.97-4.860.530.58精度/%97.7799.4799.52k=1,2,.",n+ 1預(yù)測(cè)的實(shí)例表明，與其它一些預(yù)測(cè)方法比較，具有所按照預(yù)測(cè)模型計(jì)算，六枝礦務(wù)局某礦2004年4需樣本少、資料收集容易、通用性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，而且計(jì)月對(duì)某工作面風(fēng)流中CO生成量預(yù)測(cè)值及該預(yù)測(cè)值算簡(jiǎn)單，意義明確,預(yù)測(cè)精度高,并可實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。相對(duì)誤差見(jiàn)表2。由于預(yù)測(cè)精度符合要求，因而不需尤其對(duì)于事物內(nèi)部規(guī)律不明顯、信息不完備的情況，進(jìn)行殘差辯識(shí)。經(jīng)預(yù)測(cè)計(jì)算，礦務(wù)局某礦2004年4.是一種很好的預(yù)測(cè)方法，所以很適用于煤礦進(jìn)行災(zāi)月15日、18日、21日的該工作面風(fēng)流中CO生成量害預(yù)報(bào)。預(yù)測(cè)值分別為0.004 501、0.005 471.0.006 886，與實(shí)由于該方法依賴于煤氧化過(guò)程的結(jié)果,因此,預(yù)際CO發(fā)生量0.004 4.0.005 5.0.0069的相對(duì)誤差測(cè)的精度高低不單純決定于數(shù)學(xué)方法，很重要的因分別為-2.23%、0.53%、0.58%，其預(yù)測(cè)精度分別為素取決于獲得數(shù)據(jù)的可靠度。所以,采用此方法要特97.77%、99.47%、99.52%,可見(jiàn)其預(yù)測(cè)精度很高。別注意數(shù)據(jù)的真實(shí)性。若將每過(guò)--段時(shí)間的CO發(fā)生量作為白色信息，參考文獻(xiàn):并刪去一些較舊的CO發(fā)生量的資料，形成新的CO[1]秦書(shū)玉,張永吉,田力軍,等.煤礦安全數(shù)學(xué)分析與預(yù)測(cè)發(fā)生量原始數(shù)據(jù)序列，重新建立GM(1,1)灰色預(yù)測(cè)[M].煤炭工業(yè)出版社, 2003.模型，借助計(jì)算機(jī)對(duì)以后的CO生成量情況進(jìn)行預(yù)[2] 鄧聚龍.灰色預(yù)測(cè)與決策[M].華中理工大學(xué)出版社，1986.測(cè)，即可實(shí)現(xiàn)礦井煤炭自燃的早期灰色動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)。[3]張景林,崔國(guó)璋.安全系統(tǒng)工程[M].煤炭工業(yè)出版社，4結(jié)語(yǔ)2003[4]章壯新，龍祖根.回采工作面瓦斯涌出量的灰色動(dòng)態(tài)預(yù)本文應(yīng)用灰色系統(tǒng)理論對(duì)礦井煤層自燃的早期測(cè)[J].貴州工學(xué)院學(xué)報(bào), 1993.專(zhuān)利信息專(zhuān)利名稱(chēng):潛孔錘偏心跟管鉆具專(zhuān)利名稱(chēng):垂直間隔采掘工藝專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)? 2003201 15202.8公開(kāi)號(hào): CN2663639專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)? 02147863.5公開(kāi)號(hào): CN1421592申請(qǐng)人:中國(guó)地質(zhì)科學(xué)院探礦工藝研究所申請(qǐng)人:南昌有色冶金設(shè)計(jì)研究院本實(shí)用新型的潛孔錘偏心跟管鉆具，涉及地礦、本發(fā)明公開(kāi)一種垂直間隔采掘工藝,該工藝是在水電、公路、鐵路等領(lǐng)域用的鉆具，特別是沖擊式的沿礦體走向上，根據(jù)邊坡巖性不良狀態(tài)和礦石貧富偏心鉆具。旨在解決已有鉆具傳遞扭矩性能較差,聯(lián)的分布變化，將礦體分成進(jìn)路寬度不等的若干垂直接不可靠，存在鉆頭掉落的隱患。本鉆具包含階梯軸分條,然后視每個(gè)分條所在部位的邊坡穩(wěn)定狀態(tài),選形的導(dǎo)正器，與導(dǎo)正器后部連接的沖擊器及其套置擇性地進(jìn)行間隔開(kāi)采，對(duì)邊坡極不穩(wěn)定的分條區(qū)可在導(dǎo)正器外且與導(dǎo)正器呈跟鉆式連接的跟管，導(dǎo)正暫留或永留礦柱做為天然支擋，對(duì)分條采空區(qū)則由器前部有偏離導(dǎo)正器中心軸線的偏心軸，偏心軸上相鄰間隔分條的剝巖運(yùn)入充填反壓以替代礦石對(duì)從后向前呈鍵連接地依次套置有偏心擴(kuò)孔鉆頭和與邊坡中國(guó)煤化工藝在采剝方面不僅能在導(dǎo)正器同中心軸線的中心鉆頭，偏心軸與中心鉆頭HC NMH G全有效的生產(chǎn)，而且將間有聯(lián)接銷(xiāo)。適于與巖心立軸鉆機(jī)、全液壓水井鉆巖石回填采空區(qū)又可減少外部廢石場(chǎng)占地、縮短運(yùn).機(jī)、錨桿鉆機(jī)等配套,用于地質(zhì)勘察、地質(zhì)災(zāi)害治理、距、降低運(yùn)營(yíng)費(fèi)、提高效率;在護(hù)坡方面,起到了以動(dòng)深基坑、高邊坡堆積層錨固、隧道塌方管棚支護(hù)、滲.(采剝反壓)靜(留礦柱)組合方式制動(dòng)(滑坡)的良好:流井的預(yù)方擰數(shù)據(jù)G層高壓旋噴帷幕等領(lǐng)域。效果。