摘要：为准确分析影响煤矿炮掘进尺这一涉及因素众多的复杂系统问题，本文甄选影响煤矿炮掘进尺的8个指标，探讨这些指标系统的内在联系影响方式；基于集对分析理论，由影响煤矿炮掘进尺实际情况定性值与煤矿炮掘进尺标准构建集对，通过联系度描述集对关系并进行煤矿炮掘进尺分类；运用此集对分析模型对煤矿炮掘进尺进行分析，结果表明，分析研究结果准确，计算简单﹑分类结果可信，为煤矿炮掘进尺研究开辟一条新的途径，为煤矿企业实现快速炮掘提供系统支持。
关键词：集对分析；煤矿炮掘进尺；影响因素
1 前言
现今，煤矿掘进过程中炮掘工艺占较大比例，尤其是岩巷炮掘中更是很多因素制约进尺速度的提高。通过文献检索，对煤矿掘进技术研究论文较多，但对掘进进尺定量、定性研究较少。集对分析是一种处理不确定性问题的系统分析方法，核心思想是把不确定性和确定性作为一个系统加以处理。[1]本文首先着重选取影响煤矿炮掘进尺的自然条件、凿岩、爆破、装岩、支护、运输、生产辅助、组织管理等八个系统因素进行分析，利用集对分析理论来为煤矿炮掘进尺研究开辟一条新的途径，为煤矿企业实现快速炮掘提供动力支持。
2 煤矿炮掘进尺影响指标选择及判别
本文选取影响影响煤矿炮掘进尺的自然条件、凿岩、爆破、装岩、支护、运输、生产辅助、组织管理[2]等八个因素进行分析，八大系统之间关联影响。
（1）自然条件的关联影响
自然条件为煤矿与其巷道所处的最初状态条件，巷道的埋深、岩性，巷道掘进范围内水、地压、地热都对煤矿炮掘施工造成很大的影响，迎头水又影响煤矿凿岩、装岩、运输、爆破等工作。当水文地质条件恶劣时，施工组织管理需要改变，水文地质系统与凿岩、装岩、运输、支护、爆破等子系统都有关联。
（2）辅助子系统的关联影响
辅助子系统主要是指通风、给排水、机电等除了掘进系统外的煤矿生产系统。煤矿生产中如果通风系统或者迎头工作面无风时，整个生产必须停止。通风系统影响到岩巷掘进的正常工作。对排水来讲，在煤矿实际生产过程中，凿岩机械、支护机械等都会用到水进行施工，再加上迎头的淋涌水，迎头的水的及时排出与否对迎头的影响较大，影响到掘进工序和速度。机电系统的正常与否，直接影响到巷道掘进设备的正常运转辅助子系统与凿岩、支护、装岩、爆破、运输、支护等子系统都存在关联。
（3）凿岩子系统的关联影响
凿岩子系统，凿岩速度是岩巷快速掘进施工中重要的一个指标。凿岩机械的不同受到的影响也不尽相同，气腿式凿岩机的凿岩与辅助子系统中的供水系统密切相关，而凿岩台车与机电系统有关。凿岩的快慢除了与凿岩机械有关外，凿岩的好坏对速度产生较大影响。排矸快慢也影响到凿岩工作开展的早晚情况。
（4）爆破子系统的关联影响
爆破子系统与凿岩子系统的具有较强的联系，不仅是因为凿岩钻眼工序之后是爆破工作，更重要的是凿岩工作的质量的好坏对爆破工作的效果的好坏产生很大的影响。如掏槽眼的角度、深度、位置直接影响掏槽的爆破效果，辅助眼的孔口距、眼底距等参数以及周边眼的位置、深度都对爆破效果产生至关重要的影响。爆破质量的好坏尤其是周边眼爆破质量的好坏对岩巷的支护作业影响较大，爆破后眼痕率高，超欠挖不严重，则喷浆反弹率就低，支护时间就短，反之将大幅提高支护时间。如果打眼作业的情况良好，能够做到“平、直、准、齐”，那么打眼在整个工作面内的分部比较均匀，爆破后矸石会均匀，大块率较低，反之，大块率较高，影响排矸和运输作业。
（5）排矸子系统的关联影响
排矸影响到运输子系统，排矸要与运输相适应，运输的皮带或者矿车要供应及时，才能保证岩巷排矸的连续性。排矸和支护能够平行作业也能影响到支护工艺的步骤，支护作业大部分都要借助渣堆进行，迎头排矸的干净与否对打眼工序也会产生影响，排矸不完全容易导致炮眼位置和角度不准确，进而影响爆破效果。组织管理子系统对排矸工作的组织也产生较大的影响。
（6）运输子系统的关联影响
运输与凿岩可以平行作业，但是运输对支护有影响，尤其是对支护工艺中实行复喷作业的情况下，运输和支护作业尽量不能冲突，这就需要施工组织的合理安排。所以运输与排矸和组织管理、辅助工作等产生关联影响。
（7）支护子系统的关联影响
因此，爆破、运输、装岩、水文地质、辅助工作都会对支护产生重要的影响，组织管理的情况决定支护的合理情况，包括人员的布置、机械的布置等情况，对支护质量和速度产生影响，所以他们之间产生相互关联。
（8）组织管理子系统的关联影响
组织管理存在于煤矿炮掘快速掘进施工的各个工序，对各个工作产生影响，而工作的内容和环境又反作用于组织管理，所以组织管理子系统与各个子系统之间存在关联。
图1 煤矿炮掘岩巷影响因子总图
图2 煤矿炮掘岩巷系统因子关系总图
3煤矿炮掘进尺集对分析模型
如下表1为指标评分值：
表1 指标评分值
3煤矿炮掘进尺集对分析模型
3.1原理
集对分析作为一种用来处理不确定性模糊耦合问题的系统分析方法，是由我国学者赵克勤提出，关键是处理不确定性与确定性这一系统，即一定条件下，以同一性、差异性、对立性的系统来分析组成集对的两个集合特性，同时通过联系度μ定量描述。
3.2联系度
设集合
和集合
组成集对
做分析，共获得N个特性，A、B所共有S个特性，特性对立的有P个，剩下的F = N - S - P相异，则有：
（1）
式中：
、
、
------集合A于集合B在所论问题下的同一度、差异度、对立度；
令a=
、b=
、c=
，a+b+c=1，则式
可简化为
（2）式中：i----差异度系数，
，取值不确定；j----对立系数，j=-1.
同、异、反三者的关联性是通过联系度表达式来体现的，当i等于1时，不确定度转化成同一度，当i等于-1时，则不确定度转化成对立度；当i处于-1和1之间时，展现了确定性与不确定性所拥有的比例。
3.3集对分析模型
由上知煤矿炮掘进尺划分四个等级，设集合
为影响采场稳定性的指标样本实测值，集合
为四个等级下各指标标准，构建集对
。“同”是测得的样本各指标值归为相应等级；“异”包括相差一级和两级，其中相差一级的，如Ⅰ和Ⅱ，Ⅱ和Ⅲ，Ⅲ和Ⅳ，为差异一，其个数计为F1；相差两级的，如Ⅰ和Ⅲ，Ⅱ和Ⅳ，为差异二，其个数计为F2；“反”是相隔三级，如Ⅰ和Ⅳ。得到联系度
（3）
研究煤矿炮掘进尺时，参照相关资料取
，
。
越大表示样本与某等级的同一性越高。
4工程实例
4.1 煤矿炮掘进尺影响指标计算
本文选取滕州地区某煤巷炮掘进尺进行研究，自然条件一般、凿岩效率高、爆破效率一般、装岩效率高、支护迅速、运输较快、生产辅助较好、组织管理较好。如下表2为实测指标评分值：
表2 实测指标评分值
4.2煤矿炮掘进尺集对分析模型评价
如下表3为煤矿炮掘进尺评价结果：
表3煤矿炮掘进尺评价结果
，
，
由于
最大，故评价结果为Ⅱ级。
5 结束语
（1）煤矿炮掘进尺影响因素众多，很多因素所起作用大小不尽相同，且相互之间存在联系，本文选取8个因素，几乎涉及到煤矿炮掘进尺影响因素各个方面，并对这些因素指标进行了评判。
（2）本文利用集对分析理论，通过探讨样本值与标准值之间的联系度，构建集对分析模型，很好得解决了煤矿炮掘进尺这一系统问题，简单、实用，为煤矿炮掘进尺研究开辟一条新的途径，为煤矿企业实现快速炮掘提供系统支持。
参考文献：
[1]肖超，郑怀昌，王栋等.基于集对分析的石膏矿采空区稳定性评价[J].中国矿业：自然科学版，2014，23（10）：107-112.
[2]张召冉.炮掘岩巷掘进影响因子系统分析及综合评价研究[D].北京：中国矿业大学，2013.
论文作者:肖超
论文发表刊物:《基层建设》2019年第12期
论文发表时间:2019/7/22
标签：煤矿论文; 子系统论文; 系统论文; 指标论文; 因素论文; 组织论文; 作业论文; 《基层建设》2019年第12期论文;