基于主成分的突出危险性评价指标敏感性
工作面突出危险性预测敏感指标确定
第30卷第5期2021年5月中国矿业CHINA MINING MAGAZINEVol.30,No.5May2021工作面突出危险性预测敏感指标确定张玉柱12（1.中煤科工集团重庆研究院有限公司，重庆400037；2.瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室，重庆400037）摘要：为了确定突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标，确保工作面突出危险性的精准预测，以四季春煤矿6号煤层为例，通过总结分析邻近区域及矿井6号煤层煤与瓦斯突出特征，构建了6号煤层工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准。
依据构建的工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准，结合矿井工作面预测条件和《防治煤与瓦斯突出细则》相关规定，综合考察了6号煤层工作面突出危险性预测指标钻孔瓦斯涌出初速度#）、钻屑瓦斯解析指标（K J、钻屑量（S）的敏感性，结果表明"号煤层工作面预测指标钻屑瓦斯解析指标（K J敏感性较好，能够响应煤层全部煤与瓦斯突出特征；钻屑量（S）敏感性一般，响应煤层部分煤与瓦斯突出特征；钻孔瓦斯涌出初速度（q）敏感性较差，不响应煤层煤与瓦斯突出特征。
最终确定钻屑瓦斯解析指标（K J为四季春煤矿6号煤层工作面突出危险性预测敏感指标，为突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标的确定提供了参考&关键词：工作面突出危险性预测；敏感指标；突出煤层；四季春煤矿中图分类号：TD713文献标识码：A文章编号：1004-4051（2021）05-0188-05Determination of the outburst risk prediction sensitive index of working faceZHANG Yuzhu12(1.China Coal Technology and Engineering Group Chongqing Research Institute,Chongqing400037,China；2StateKeyLaboratoryofGasDisasterDetecting!PreventingandE7ergencyContro l ing!Chongqing400037!China)Abstract:In order to determine the working face outburst prediction sensitive index of outburst coal seamandensuretheworkingfaceoutburstriskaccurateprediction Taking No6coal sea7of Sijichun coal7ineasanexa7plethroughsu77arizingandanalyzingthecharacteristicsofcoalandgasoutburstin No6coalsea7ofthe7ineandadjacentareasthesensitivityanalysisstandardofoutburstpredictionindexofNo6coal sea7is established Accordingtothe workingfaceofoutburstpredictionindexsensitivityanalysisstandard!co7bined with the7ine working face predict conditions and outburst prevention rules!thesensitivity of the initial velocity of borehole gas gushing(q),the analytical index of cuttings gas(K\)and thedri l ingcu t ings(S)are co7prehensively investigated The results show thatthesensitivity of dri l ingcuttings gas analysis index(K\)is good,and it is sensitive to all the coal and gas outburst characteristics ofNo6coalsea7Thesensitivityofdri l ingcu t ings(S)isgeneralrespondingtoso7ecoalandgasoutburstcharacteristics.The sensitivity of the initial velocity of borehole gas gushing(q)has poor sensitivity and doesnotrespondtothecharacteristicsofcoalandgasoutburst Fina l y thedri l ingcu t ingsgasanalysisindex(K\)is determined to be the sensitive index of outburst risk prediction of No.6coal seam working face inSijichun coal mine,which provides a reference for determining the sensitive index of outburst risk prediction.Keywords:working surface outburst risk prediction；sensitive index；outburst coal seam；Sijichun coal mine收稿日期：2020-03-09责任编辑：赵奎涛基金项目：国家“十三五”重点研发计划资助项目资助（编号：2018YFC0808001）作者简介：张玉柱（1987-）,男，硕士，助理研究员，主要从事瓦斯灾害预测及防治方面的研究工作,E-mail:442033025@。
突出预测
Q
t1+t2
ti t W
★ K1指标与突出危险性的关系：
K1指标综合反映了瓦斯压力、瓦斯含量、瓦斯放散初速度、煤的 孔隙结构等参数。大小与瓦斯、煤的物理力学参数、瓦斯解吸特征及 测量工艺、环境条件和测定误差等有关。 K1越大，突出危险性越大。
★ 测定方法
●仪器准备：主机及必备件、充电、精度、气密性等 ●其它准备：皮尺、粉笔、秒表、瓦检仪（最好有） ●钻孔布置：软分层、孔数、钻孔参数等参照《细则》 ●测 定：按使用说明书（下图） ●记录、显示、预报、打印等
★煤层突出危险性:
指标
临界值
鉴定和预测
瓦斯压力P
0.74 MPa
预测指标及参考临界值 煤的破坏类型 煤的坚固性系数f 瓦斯放散初速度∆P
Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ 0.5 10
只有上述全部指标达到或超过临界值时方可划分为突出煤层
★突出煤层区域预测
1.瓦斯地质统计法：确切掌握煤层赋存、地质构造等与突出分布规律时划分
1.4 突出机理概述
●突出机理是突出预测和防突技术的理论依据； ●世界上尚未形成完整的公认的机理理论； ●目前机理研究尚停留在各种假说阶段,各种假 说可概括为3种类型:应力学说、瓦斯学说、综 合学说，其中综合学说得到较多支持； ●综合学说认为突出是应力、瓦斯和煤岩物理力 学性质三者综合作用的结果。
突出危险性预测 及敏感指标临界值确定
内 容
●突出危险性预测 ●突出预测敏感指标及其临界值确定
一、突出危险性预测
突出概述
预测概述 工作面常用预测方法和指标
1.突出概述
概念
危害 一般规律 机理概述 防突技术的发展历程
1.1 突出的概念
煤与瓦斯突出(包括岩石与二氧化碳突出) 是发生在煤矿井下采掘过程中的一种极其复杂的 瓦斯动力现象,在很短时间（几秒到几分钟）内， 大量的煤岩和瓦斯突然从煤岩体内部涌向采掘空 间，产生不同程度的动力效应，可造成设施破坏 和人员伤亡事故的现象，是井下的严重灾害之一。
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法工作面煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。
目前我国大多数突出矿井，在进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按照《防治煤与瓦斯突出细则》所推荐的。
但是，针对不同的矿井或煤层，突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。
矿井在使用中应通过现场试验，摸索和确定适合本矿煤层实际情况的突出预测指标及其临界值。
否则，可能因为指标不敏感或临界值不合适而造成预测结果的不准确，导致误判，结果发生突出事故或增加不必要的防突措施工程。
所以，确定矿井突出预测敏感指标及其临界值是防突工作中一项十分重要的内容。
1预测敏感指标的概念及确定方法突出预测敏感指标是指针对某一煤层进行突出危险性预测时，在目前技术水平条件下能够较为明显地区分突出危险和非突出危险的指标。
煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性质3种因素综合作用的结果。
理想的预测指标应是能够完全反映引发突出的3个因素，而实际上，目前常用的预测指标仅是间接和部分反映这3个突出预测因素。
对不同矿井、煤层或区域，突出的主导因索有所不同，3种因素在导致突出作用中的贡献比重有所不同。
所以，主要反映突出3因素中某1个因素或两方面因素的不同指标，其预测突出危险的敏感性会有所不同。
同时，预测指标还在一定程度上或多或少地受到现场测试条件、仪器性能、操作人员责任心等外部条件和人为因素的影响，使测定出的指标值影响因素复杂，从而影响指标的敏感性。
判断一种指标是否敏感，主要考虑两个方面的因素：一是指标值的大小是否随着突出危险性的大小明显变化；二是影响指标值大小的突出危险因素是否大于测定误差等外部条件和人为因素。
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法工作面煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。
目前我国大多数突出矿井，在进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按照《防治煤与瓦斯突出细则》所推荐的。
但是，针对不同的矿井或煤层，突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。
矿井在使用中应通过现场试验，摸索和确定适合本矿煤层实际情况的突出预测指标及其临界值。
否则，可能因为指标不敏感或临界值不合适而造成预测结果的不准确，导致误判，结果发生突出事故或增加不必要的防突措施工程。
所以，确定矿井突出预测敏感指标及其临界值是防突工作中一项十分重要的内容。
1预测敏感指标的概念及确定方法突出预测敏感指标是指针对某一煤层进行突出危险性预测时，在目前技术水平条件下能够较为明显地区分突出危险和非突出危险的指标。
煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性质3种因素综合作用的结果。
理想的预测指标应是能够完全反映引发突出的3个因素，而实际上，目前常用的预测指标仅是间接和部分反映这3个突出预测因素。
对不同矿井、煤层或区域，突出的主导因索有所不同，3种因素在导致突出作用中的贡献比重有所不同。
所以，主要反映突出3因素中某1个因素或两方面因素的不同指标，其预测突出危险的敏感性会有所不同。
同时，预测指标还在一定程度上或多或少地受到现场测试条件、仪器性能、操作人员责任心等外部条件和人为因素的影响，使测定出的指标值影响因素复杂，从而影响指标的敏感性。
判断一种指标是否敏感，主要考虑两个方面的因素：一是指标值的大小是否随着突出危险性的大小明显变化；二是影响指标值大小的突出危险因素是否大于测定误差等外部条件和人为因素。
具体确定时可根据在有无突出危险时的指标值大小及其变化幅度，以及测试环境、手段、人员水甲等引起的测定误差大小等判断，如在突出危险区与非危险区、突出点附近与正常带、打钻时喷孔等动力现象(严重度与频度等)与正常时、措施前后等测值的变化情况，以及测值统计结果分布规律、指标与其他敏感指标的对比等进行判断。
基于主成分法的煤与瓦斯突出危险性评价
（ principal components analysis） 也
称主分量分析， 是利用降维的思想， 在损失很少信息
· 216· + u1p X p Y1 = u11 X1 + u12 X2 + …， + u2p X p Y2 = u21 X1 + u22 X2 + …， Y p = u11 X1 + u12 X2 + …， + u1p X p
、
、 事故树分析法
［4 ］
［3 ］
、 基于神经网
络和遗传算法的评价法
等， 在这些评价方法中，
由于评价指标之间互相存在一定的联系， 在分析时 很难避免主观性， 使得计算 造成数据和信息的重叠， 运用主成分分析法， 在最大 过于复杂。针对该问题， ， 限度地保留原有指标的基础上 对多维变量进行综 建立了煤与瓦斯突出危险性评价的数学 合和简化， ， 模型 为客观评价煤与瓦斯突出危险性提供了有力 对防治煤与瓦斯突出危险性有重要现实意义 。 依据， 1 1． 1 主成分分析法评价模型 主成分分析法基本思想 主成分分析
2 QIN Yi1 ， YANG Sheng － qiang1， ， MA Xu － dong1
（ 1 ． School of Safety Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008 ，China； 2 ． State Key Laboratory of Coal Resource and Safety Mining，Xuzhou 221008 ，China） Abstract： The risk of coal and gas outburst is influenced by several factors，and there is a certain correlation among the factors，which lead to a certain extent overlap among the factors in coal and gas outburst risk analysis． Using the principal component analysis， several unrelated comprehensive indexes are combined by each influenced factor，and the mathematical model of coal and gas outburst risk evaluation is established，which simplifies the data analysis of coal and gas outburst risk evaluation，and provides a basis for objective and accurate evaluation of coal and gas outburst risk． Key words： coal and gas outburst； principal component analysis； comprehensive index； mathematical model； risk assessment
工作面突出预测敏感指标和临界值的确定探讨
是历史预测资料的统计。 对全矿所
恒 源 股
所有 验临界值初值 ． 通过现场试验 ， 考察各个 有掘进工作面的预测资料进行统计， 指标的敏感性． 确定出敏感指标及其临界 掘进面的测定资料统计结果也具有大致 值： 第二阶段为扩大应用阶段 ， 通过增加 相同的测值分布规律。在试验初期， 预测
面（ 使用其他指标预测） 与无突出危险＿ ［ 作面测定值之间无明显的区别。考虑到突 出的复杂性， 当前预测突出准确率 １ 达到 ＿ Ｉ ：
５％ ０ 就不错了（ １＝．，，２：。 即 １ ０ ｎ ＝ｎ） 预测不 ： ５ 突出准确率 １ 理应达到 １０ １ ０ ％，考虑到突
出的复杂性， 当前要求 ：５ ９％即可。 根据试验考察表明， 可以通过历史资
２试验结果及应 用验证 ．
主要预测指标临界初值确定后 。 选择
摘 要： 文分析 了揭 穿突 出煤 本
层 的 注浆 加 固原 理 ． 绍 介 了注 浆加 固的 材 料 、 工 施 方案 ． 比 分 析 了注 浆加 对 固揭 煤 与 其 它 揭 煤 方 式
多数的 Ｋ 指标值均大于 ０ ， ， ． 说明 Ｋ 值大 具有代表性的 ２ ６ ， 条巷道作为试验巷道 ， 进 于 ０ 时能在一定程度一反映煤层突出危 行约 ２ ． ６ １ － 个月的试验， 如未发生煤与瓦斯突 险状态的存在。所以，试验初值可选用 出现象， 确定为指标 的临界值 ： 如仍然发
一
妻塑 整． 墩 ． 鹤 技
验证结果进行必要的修正和最终确定。 １ ． 敏感指标试验初值的确定
下面以某矿二副井 ６ 煤为例， 在对矿 井突出规律分析的基础上， 统计了多年来
ＡＨＩＣ Ｎ Ｅ ＴＣＮ ＬＧ ｛ 。 ＮＵＳ Ｉ Ｃ ＆ ＥＨＯＯ Ｙ ｌ Ｅ
比德煤业18#煤层突出危险性预测指标敏感性初步分析及敏感指标临界初值确定
概 况
贵 州 比德 煤 业 有 限公 司 自建 井 以 来 ．在 首 采 工 作 面— —
１ １ １ ８ Ｗ 工 作 面 机 巷 掘 进 过 程 中共 发 生 了 ５次 煤 与 瓦 斯 突 出 ．
在 实际 预 测 中 ， 当Ｋ 值 大 于 一 定值 后 ， 打钻 时会 发 生 喷 孔 、 卡
瓦 斯 涌 出初 速 度 ｑ值 敏 感 条 件 。 （ ２ ） 理 论研 究认 为 ． 对 于 透 气 性 系数 值 变化 很 大 的 煤
因素 。所 以预 测敏 感 指 标 ， 必 须 通 过 对 各 种 指 标 的 实 际考 察 ． 结合 本 矿 、 煤层 或 区域 的 具 体 测 试 条 件 来 确 定 ． 确 定 出的敏 感
了本矿井 的突 出危险性预测指标敏感性及敏 感指标 临界值。
【 关键词 】 突出危险性预测指标敏感性 ； 敏感指标 临界值 【 中图分类号 １ Ｔ Ｄ ７ １ ３ 【 文献标识码 】 Ｂ 【 文章 编号 】 ２ ０ ９ ５ — ２ ０ ６ ６ （ ２ ０ １ ４ ） ０ ４ － ０ １ ６ ２ — ０ ２
１ ． ２ 钻 孔瓦斯 涌 出初 速度 ｑ值敏 感性 分析
钻 孔 瓦斯 涌 出初 速 度 ｑ及 其 衰 减 指 标 Ｃ ｑ综 合 反 映 了煤 层 瓦斯压力 、 应力状 态、 煤 层 透 气 性 和 煤 的 瓦斯 放 散 能 力 ， 当
感 指 标及 其 临界 值 研 究 ” 是 本 项 目研 究 的 重要 内容 之 一
指 标 既 能体 现 出本 矿 或 煤 层 的 突 出主 导 因 素 ．又 适 应 矿 井 的 具体测试条件 ， 从 而较 好 地 符 合 本 矿 实 际。
层， ｑ会 表 现 出 不敏 感 ， 且波动较 大， 而Ｃ ｑ与 没 有 直 接 的 关
重要危险源评价方法及评价标准
明确重要危险源评价方法及评价标准，以确保对风险控制的针对性和有效性。
2适用范围
本公司作业活动内的重要危险源
3定义
危险性= LEC
L－事故或危险事件发生可能性
E－暴于危险环境的频率
C－危险严重度
4三个主要因素的评分方法如下表：
发生事故或危险事件的可能性L值：
分数值
事故或危险情况发生可能性
10
完全被预料到
6
相当可能
3
不经常但可能
1
完全意外极少可能
0.5
可以设想但绝少可能
0.2
极不可能
0.1
实际上不可能
暴露于潜在危险环境的频次E值：
分数值
出现于危险环境的情况
10
连续暴露于潜在危险环境
6
逐日在工作时间内暴露
3
每周一次或偶然的暴露
2
每月暴露一次
1
每年几次出现在潜在危险环境
0.5
非常罕见的暴露
可能出现结果的分数值C：
分数值
可能出现结果
经济损失（万元）
伤亡人数
100
≥1000
死亡10人以上
40
500，1000
死亡3至10人
15
100，500
死亡1人
7
50，100
多人中毒或重伤
3
10，50
至少1人致残
1
1，10
轻伤
5评价结果分类及控制要求
分数值
危险程度
> 320
极其危险,不能继续作业
160 - 320
高度危险,需要立即整改
70 - 160
显著危险,需要整改
20 -70
大黄山煤矿突出敏感指标分析
大黄山煤矿（突出）预测指标分析煤与瓦斯突出是威胁煤矿生产的重要灾害之一，同时也制约着我国煤炭工业的发展和威胁着矿业工人的安全。
煤与瓦斯突出预测指标（钻屑解吸指标Δh2 、钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑量s等指标）在一定条件下都反映了影响突出的一些主要因素，理论与实践表明这些指标能够预测突出危险，方法简便易行，直观可靠，以得到广泛应用；但指标本身具有敏感性条件，即不同的矿区、煤层甚至煤层的不同区域指标的敏感性及其临界值不同，且受工作面客观工程技术条件、测试工艺、人为因素等因素影响。
通过对大黄山煤矿巷道掘进工作面实测数据分析，确定适用矿井煤与瓦斯突出预测的主要敏感指标，根据统计数据建立煤与瓦斯突出预测指标敏感性，综合评判方法实现的预测指标敏感性的定量预测。
一、使用预测指标的确定：近年来，随着我矿采掘强度和深度加大，矿井瓦斯问题，尤其是煤与瓦斯突出现象。
按《防治煤与瓦斯突出规定》中规定，煤巷掘进工作面突出危险性预测，采用钻屑指标法、复合指标法、R值指标法和其他经试验证实有效地方法。
但是由于目前随着我矿采掘深度加大，突出煤层赋存条件复杂，煤层的瓦斯压力和瓦斯含量较高，地应力较大，煤层的透气性较等使得在工作面突出预测预报时经常出现高指标不突出的现象。
在进行工作面突出危险性预测时还发现，在不同煤层或不同区域，应采取不同的突出预测指标和临界值。
目前，我矿采用指标有钻屑指标和复合指标，其中钻屑指标为主复合指标为辅的原则其临界值为（见表一）表一：测试指标临界值二、局部防突设计方案：一）、根据《防治煤与瓦斯突出规定》中规定，结合我矿实际情况，采用三项指标法即：钻屑瓦斯解吸指标△h2、钻孔瓦斯涌出初速度q值及钻屑量s值，对工作面进行突出危险性预测（效检）。
1、预测方法：①预测时，在工作面断面中布置3个直径Φ42mm孔深10m（沿轴线方向投影距）的预测钻孔，钻孔布置在工作面中央与两帮。
预测钻孔采用煤电钻和配套麻花钻杆施工。
突出预测敏感指标确定研究
考察项 目
预测单项指标
ｑ Ｓ ｍ 缸
Ａｈ ２
预测效检总次数 实际突出危险次数 预测效检有突出危险次数 预测突出率 预测有危险次数 中真正有危险次数 预测突 出准确率 预测无突 出危 险次数 预测无突 出危险次数 中确 实无突 出危 险次数 预测不突 出准确率 为９ ． ７ ８ ％、３ ． ２ ６ ％、０ ；预测突 出准确率分别为 ７ ７ ． ７ ８ ％、１ ０ ０ ％：预测突 出率 ｓ ＜ Ａｈ ２ ‘ｑ ， 并且 ｑ的预测突 出准确率高于△ｈ ２ ， 达 １ ０ ０ ％； 但ｑ 、Ｓ 存在严重 的漏报现象 ，而 △ｈ ２ 测不 突 出准确率高达 ｌ ０ ０ ％。综上所述△ ｈ ２ 更适合
３ ． １“ 三率”法 “ 三率 ”法即是根 据预测 突出率 、预测 突 出准确 率和预测不 突 出准确 率对突 出预测 数据进行 分析 ，从而 确定突 出敏感指标 。针 对该矿 ９ ２ ８ ０ ２尾巷掘进工作面突 出预测与效 果检验两 种情况 ，可按 以下 “ 三率 ”法 来确 定敏感指标 。 ３ ． ２ 预测敏感指标分析 在 ９ ２组预测数据 中，单项指标 △ ｈ ２ 超限 ９次，ｑ 超限 ３次，ｓ 一 值超限 ０次，发生煤 炮 、瓦斯异 常、夹钻、吸钻等瓦斯动力现 象 ７
做为敏感指标 。
次 次 次 ％ 次 ％ 次 次 ％
９ ２ ９ ９ ． ７ ８ ７ ７ ７ ． ７ ８ ８ ３ ８ ３ １ ０ ０ ． ０ ０
９ ２ ７ ３ ３ ． ２ ６ ３ １ Ｏ Ｏ ． Ｏ Ｏ ８ ９ ８ ５ ９ ５ ． ５ １
一
１ 、引言
便真正提 高预测 预报 的效果。
突 出预测敏感 指标是指 对某一矿 井突 出 煤层 工作面进行 预测时 ，能够 明显 区分出突 出危 险和非突 出危险的 突出预测指标 ，即在 突出危险和非 危险工作 面实测该指 标的值无 交叉或交叉 区域较少 。为判定采掘 工作面突 出预测指标 的敏感性 ，国内外学者 为之付 出 了艰辛的努 力，并作 了大量卓而有 成效 的研 究工作 ，极 大地推动 了煤与瓦斯突 出防治 工 作发展。 由于不 同矿 井在煤 层的赋存条 件 、地 质 因素 、瓦斯 条件 和煤 自身物理 力学性质等 方 面存在着差 异 ，不 同矿 区、不 同煤 层工作面 突 出危 险性预测预 报的敏感指 标和 临界值 也 不尽相 同。因此 为了提高煤 与瓦斯突 出危 险 性预测预 报的准确 性和有效性 ，矿井 须根 据 本身 的实际情况考 察确定采掘 工作面煤 与瓦 斯突 出的预测预报 敏感指标 及其临界值 ， 以
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ZHANG Peng1 ， DU Ze － sheng2 ，LI Zhong － hui1 ，MA Yan － kun1 ， XUE Shi － peng1 ，WEI Li － na1 （ 1 ． School of Safety Engineering，China University of Mining and Technology，Xuzhou 221008 ，China； 2 ． China Coal Research Institute，Beijing 100013 ，China） Abstract： The key of outburst hazard evaluation is to screen out the sensitive index of evaluation region from various evaluation indexes． Taking the evaluation index of outburst hazard in Panxian coal mine of Guizhou Province as research object，the principal component analysis was done by selecting gas pressure p， initial speed of methane emission△P， consistent coefficient of coal f， failure types value， comprehensive index D and K value，and the sensitity of each index was sorted． The result showed that the sensitivity of comprehensive index K value in Panxian coal mine of Guizhou Province is the strongest． Key words： principal component analysis； outburst hazard； evaluation index； sensitivity
用数据矩阵 X 的 P 个向量 X1 … X P 作线性组合
· 2·
2 2 l2 i = 1， 2， …， P 1 i + l2 i + … + l pi = 1 ，
（ 第 43 卷第 4 期）
试验·研究
（ 3）
4 ） 计算主成分贡献率及累计贡献率 。
［2 － 7 ］
预测评价指标的线性组合， 通过线性表达式可以直 观的判断出某一个原指标在该成分中作用的大小 ， 起到的作用越大， 说明该指标对该主成分的敏感性 越大， 也就是该指标在突出预测评价中越敏感 ， 从而 达到对多指标进行敏感性排序的目的 1 主成分分析法
［7 － ］
。
1 ） 数学模型的建立［9 － 10］。假定有 n 个样本， 每 X2 …… X p 得到原始 个样本有 P 项指标 （ 变量 ） ： X1 ， 资料库， 构成 1 个 n × p 阶的矩阵： x11 x 21 X= x n1 为： z i = l1 X 1 + l2 X 2 + … + l p X p ， i = 1， 2， …， P 式中： X i 是 n 维向量。 （ 2） x12 x22 x n2 … … … x1p x2p = （ X1 ， X2 ， …， Xp ） （ 1） x np
试验·研究
（ 2012 － 04 ）
· 1·
基于主成分分析的突出危险性评价指标 敏感性分析
张
1 2 1 1 1 1 鹏 ， 杜泽生 ， 李忠辉 ， 马衍坤 ， 薛世鹏 ， 魏丽娜
（ 1． 中国矿业大学 安全工程学院， 江苏 徐州 221008 ； 2． 煤炭科学研究总院， 北京 100013 ）
要： 突出危险性评价的关键是在各评价指标中筛选出评价区域的敏感性指标 。 以贵州省盘 县煤矿的突出危险性评价指标为研究对象 ， 选取瓦斯压力 p、 瓦斯放散初速度 △P 、 煤的坚固性系 摘 煤的破坏类型、 综合指标 D 值和 K 值进行了主成分分析， 并对各指标的敏感性进行了排序。 数 f、 结果表明， 在贵州省盘县矿区综合指标 K 值的敏感性最强。 关键词： 主成分分析； 突出危险性； 评价指标； 敏感性 中图分类号： TD713 文献标志码： A 文章编号： 1003 － 496X（ 2012 ） 04 － 0001 － 04 Sensitivity Analysis of Outburst Hazard Evaluation Index Based on Principal Component Analysis
煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现 ［1 ］ 象， 是威胁煤矿安全生产的严重自然灾害之一 。 因此对煤与瓦斯突出的影响因素进行分析 ， 优选出 ， 评价指标 进行有效的煤与瓦斯突出危险性评价及 保障煤矿的安全生产具有重要的意义 。 预测、 煤与瓦斯突出是受地应力、 瓦斯和煤的物理力 且突出的影响因素很多， 相互关 学性质综合作用的， 系非常复杂。学者们通过研究， 提出了多种评价指 ， 并应用于现场。 突出危险性评价各指标相 互之间存在着复杂的非线性关系， 采用主成分分析 标 法可以很好地处理多个相互关联指标的排序问题 。 主成分分析法是将众多预测评价指标进行处理 ， 优 化成几个不相关主成分， 根据主成分的特征值的大 小， 确定每个主成分的贡献率。 每个主成分都是原