模糊数学在煤矿突水水源判别中的应用

综合评判方法在矿区突水含水层水源判识中应用刘晶晶【摘要】选取潘北煤矿煤系砂岩水、岩溶水、松散层水及采空区水等一批测试水样值,采用模糊数学中的综合评判方法对不同含水层的水样进行研究与评判.计算发现:在原先的Na++K+,Ca2+,Mg2+,Cl-,SO42-,HCO3-等六个因素分析之上,添加总硬度、碱度、pH及矿化度等因子,其突水水源判别准确度由原先的75％上升为100％.由此认为,就多含水层的突水水源类型判别的可靠度而言,不仅与样本量有一定的联系,更关键在于选取特征因子.【期刊名称】《能源与环境》【年(卷),期】2016(000)003【总页数】2页(P19-20)【关键词】矿区;判别方法;突水多水源;特征因子【作者】刘晶晶【作者单位】安徽理工大学地球与环境学院安徽淮南 232001;福建省197地质大队福建泉州 362011【正文语种】中文【中图分类】TD745.21多含水层突水问题一直是影响我国矿山安全开采的关键因素之一。

为此，国内外科研院所，采用不同的研究方法进行分析，选取多含水层的水质成分值作为其研究对象，结合多种的数学方法，将突水水源化学组分值进行前处理，然后编程计算，目的是获得最佳识别效果，比如，模糊分析方法［1-3］、灰色理论方法［4］、统计分析方法［5-6］、聚类分析方法［7］、神经网络方法［8］等。

目前，矿山突水的主要水源为：新生界底部松散层水、煤系顶底板砂岩水、岩溶水以及采空区水等。

由于多种水源，其成分变化范围常常不同，难以通过同一标准进行识别，采用模糊数学中的综合评判方法，简单且针对性较强，是矿山突水水源判别的一个重要方法。

本文在介绍其原理基础上，以淮南矿区煤系砂岩水、岩溶水、松散层水及采空区水等为对象，分析其化学组分特征，研究结果可为类似条件下的煤矿水害治理提供借鉴与参考。

综合评判方法，是模糊数学中对多种因素共同影响下的事物或现象进行综合评价的方法，实质为一种多目标决策的过程的研究手段，它是通过变换来完成这项工作，具体如下：式中，A=（a1，a2，…，ap）为模糊权向量，它是因素集X=｛x1，x2，…，xp｝上的权重分配；R为因素与评价集的模糊关系矩阵。

模糊数学在水质综合评价中的应用模糊数学是一门交叉学科，既有数学的特性，也有灵活的算法，它同时具有工程和社会学的元素，在水资源环境科学研究中应用广泛。

本文旨在探讨模糊数学在水质综合评价中的应用情况及其优势。

一、模糊数学在水质综合评价中的应用模糊数学在水质综合评价中的应用主要有两个目的：一是改善水质综合评价模型；二是减轻水资源开发和环境保护行为的不确定性。

具体来说，模糊数学可以用来提高评价模型的精确性。

由于水资源的不确定性和工程复杂性，较精确的评价模型是必不可少的。

模糊数学通过概率和模糊逻辑的方法对水质综合评价模型的计算结果进行修正，使最终计算结果更准确，从而提高了水质综合评价效果。

其次，模糊数学也可以用于减轻水资源开发和环境保护行为中的不确定性。

模糊数学可以模拟各种情景，分析水质破坏的基准，以及在水质破坏异常情况下采取最优控制策略。

模糊数学可以通过可视化的模型，对不同的水资源开发和环境保护行为中可能存在的多种优化解进行评估，进而分析出最优的控制措施，从而减轻了水资源开发和环境保护行为中的不确定性。

二、模糊数学在水质综合评价中的优势模糊数学在水质综合评价中具有许多优势，其中最主要的有：（1）减轻不确定性：模糊数学技术可以极大地减轻水资源开发和环境保护行为中的不确定性，通过可视化的模型分析出最优的控制措施，从而降低水质破坏和环境污染的风险。

（2）改善评价模型：模糊数学可以通过概率和模糊逻辑的方法对水质综合评价模型的计算结果进行修正，使其计算结果更加准确，从而提高了水质综合评价效果。

（3）节约时间：模糊数学方法可以有效地帮助进行水质综合评价，减少了大量人力和时间，提高了评价效率。

三、结论模糊数学是一种不断发展的新兴学科，其在水质综合评价方面具有许多优势。

它可以改善水质综合评价模型，减轻水资源开发和环境保护行为中的不确定性，并且节约了大量的人力和时间，提高了评价效率。

因此，模糊数学在水质综合评价中的应用前景广阔。

Open Journal of Natural Science 自然科学, 2023, 11(4), 588-597 Published Online July 2023 in Hans. https:///journal/ojns https:///10.12677/ojns.2023.114070模糊数学在矿井突水水源识别中的应用——以百善煤矿为例彭大珑1,2，戴洪宝1，汪志杰3，韩淑新3，许继影3，王晓悦3，高 力3，汝文强11宿州学院环境与测绘工程学院，安徽 宿州 2宿州星火空间信息有限公司，安徽 宿州 3宿州学院资源与土木工程学院，安徽 宿州收稿日期：2023年5月8日；录用日期：2023年6月30日；发布日期：2023年7月11日摘 要矿井水害一直以来是制约我国煤炭生存发展的重要因素之一，快速、准确地判别矿井突水水源对保证矿井安全生产具有重要意义，有利于我国煤炭产业的发展。

本课题以百善煤矿为例，针对百善煤矿四大类突水水源，即煤系水、三含水、四含水、太灰水，选取Na + + K +、Ca 2+、Mg 2+、Cl −、24−SO 、−3HCO 共6大指标作为判别指标，通过运用模糊数学的方法，建立突水水源模糊识别模型，对矿井突水水源进行判别，并结合实际的煤矿水文地质资料对评判结果进行验证，得到模糊识别的正确率为78.57%，判别效果良好。

最后利用该模型对百善矿未知水样进行判别，结果表明，模糊数学判别法在识别矿井突水水源具有一定的可行性，并具有判别精准度高、模型结构稳定的优点，为防治矿井突水提供了有力的依据。

关键词突水水源，模糊数学，矿井突水Application of Fuzzy Mathematics in Mine Water in Inrush Water Source Identification—A Case Study of Baishang Coal MineDalong Peng 1,2, Hongbao Dai 1, Zhijie Wang 3, Shuxin Han 3, Jiying Xu 3, Xiaoyue Wang 3, Li Gao 3, Wenqiang Ru 11College of Environment and Surveying Engineering, Suzhou University, Suzhou Anhui 2Suzhou Xinghuo Space Information Co., Ltd., Suzhou Anhui 3College of Resources and Civil Engineering, Suzhou University, Suzhou AnhuiReceived: May 8th , 2023; accepted: Jun. 30th , 2023; published: Jul. 11th, 2023彭大珑 等AbstractMine water damage has always been one of the important factors restricting the survival and devel-opment of coal in China. It is of great significance to quickly and accurately identify the water source of mine water to ensure the safe production of mines, which is conducive to the development of coal industry in China. Taking Baishan Coal Mine as an example, this project selects coal-based water, three water-containing, four water-containing and too gray water for four major water inrushsources in Baishan Coal Mine. Six indicators, Na + + K +, Ca 2+, Mg 2+, Cl −, 24−SO , −3HCO , are used as a discriminating indicator. By using fuzzy mathematics method, the fuzzy identification model of inrush water source is established, and the water source of the mine water is discriminated. The actual coal mine hydrogeological data is used to verify the evaluation results. The correct rate of fuzzy recognition is 78.57%. Finally, the model is used to distinguish unknown water samples from Baishan Mine. The recognition results show that the fuzzy mathematics method has certain feasi-bility in identifying the water inrush from the mine, and has the advantages of high accuracy and stable model structure, which provides a powerful basis for preventing mine water inrush.KeywordsWater Inrush Source, Fuzzy Mathematics, Mine Water InrushCopyright © 2023 by author(s) and Hans Publishers Inc.This work is licensed under the Creative Commons Attribution International License (CC BY 4.0). /licenses/by/4.0/1. 引言我国的煤矿水文地质条件复杂多样，矿井水害事故频繁发生，一直是制约我国煤炭生产发展的重要因素之一。

模糊数学在地表水水质评价中的应用一、模糊数学在地表水水质评价中的应用1、模糊数学可以用来定量地表水质评价。

鉴于一个空间点地表水质评价结果不能仅按照数量的方式表达，而是以性质或其它因素为主，可以利用模糊数学的方法，对不同的污染指标进行综合统计，从而得出比较准确的结论。

2、模糊数学还能够用来分析不同的地表水水质变化趋势，特别是当地表水水质评价结果不稳定时。

模糊数学方法可以比较两个时期的水质状况，从而发现变化趋势。

3、利用模糊数学可以更好地定义地表水水质评价标准，特别是对于不同污染指标甚至同一污染指标的一致性评价标准。

模糊数学可以帮助水质评价人员在有限的数据可用的情况下更准确地定义水质标准，从而可以更好地控制地表水水质和其它水资源。

4、模糊数学也可以用于水质评价来确定基准值。

随着技术水平的提高，对地表水质评价基准也会有所调整。

模糊数学可以帮助水质评价人员更准确地定义基准值，从而更精确地评估地表水质变化。

二、模糊数学在地表水水质评价中的缺点1、模糊数学的绝对不可替代的缺点就是其复杂性，它的运算过程比较复杂，导致人们对它的掌握不够透彻。

2、模糊数学的结果存在一定的模糊性，而且需要评定结果概率。

但模糊数学在实践中很难精确测算出结果概率，这需要专业人员经验敏感。

3、模糊数学技术要求较高的计算环境，一般不适合小型的用户。

在大型的工程项目中，一般需要一台专用的服务器处理模糊数学的计算任务，这势必增加了成本。

4、最后且重要的是，由于模糊数学的研究存在一定的盲区，没有一个完整的有效的系统，所以模糊数学在实践中也存在一定的局限性，如果运用不当，可能会给水质评价造成不必要的影响。

第38卷 第1期 煤田地质与勘探Vol. 38 No.1 2010年2月COAL GEOLOGY & EXPLORA TIONFeb. 2010收稿日期: 2009-09-04基金项目:国家自然科学基金项目(40672154; 40872166); 新世纪优秀人才计划项目(NCET-06-0541)作者简介:潘 婧(1985—), 女, 安徽宿州人, 硕士研究生, 从事环境科学和地下水模拟研究.文章编号: 1001-1986(2010)01-0054-04基于离差加权的煤矿突水水源判别模型及应用潘 婧, 钱家忠, 马 雷(合肥工业大学资源与环境工程学院, 安徽 合肥 230009)摘要: 矿井突(涌)水水源的快速识别是矿井水害有效防治的前提条件。

针对应用模糊综合评判方法解决水源判别常用的“超标加权法”和“偏标加权法”确定判别因子的权重系数方面存在的不足，结合方差分析中的离差分解法，提出了矿井突水水源判别权重系数确定的离差加权法；利用SPSS 软件，并以淮南潘三矿为例，对上述3种模型进行对比分析研究。

结果表明：基于离差加权的模糊综合评判能够有效的判别突水水源，比“超标加权法”和“偏标加权法”有更高的判别率；基于离差加权的模糊综合评判具有原理清晰、结构简单、运算量小、更为合理等优点，适合快速识别水源，为矿井水害防治提供了一种辅助决策手段。

关 键 词：突水水源判别；模糊综合评判；离差加权方法；模型中图分类号：TD74 文献标识码：A DOI: 10.3969/j.issn.1001-1986.2010.01.013The discrimination model based on the deviation weighing method of inrushedwater sources in coal mine and its applicationPAN Jing, QIAN Jiazhong, MA Lei(School of Natural Resources and Environmental Engineering , Anhui Hefei University of Technology ,Hefei 230009,China )Abstract: Rapid discrimination of the water bursting sources is the precondition of preventing water-inrush from coal floor effectively. This paper puts forward a method for determining the weighting coefficient, deviation weighing method with reference to a deviation decomposition method in variance analysis, in the light of the shortages of the “super weighting method” and “biasing weighting method” that are commonly used to determine the weighting coefficient of the judging factors for solving the discrimination of the water bursting sources with the fuzzy comprehensive evaluation; Using SPSS, the example of Huainan Pansan mine had been studied with the three fuzzy models. The results show that the fuzzy comprehensive evaluation based on the deviation weighing method which has an advantage of “super weighting method” and “biasing weighting method” can make the discrimination of the water bursting sources more effective. Considering its characters such as clear principle, simple structure and more suitability, the fuzzy comprehensive evaluation based on the deviation weighing method suits for rapid dis-crimination of the water bursting sources and provides an assistant means for decision-making to prevent wa-ter-inrush from coal floor.Key words: discrimination of inrushed water sources; fuzzy comprehensive evaluation; deviation weighting method; model矿井突水是煤矿生产过程中最具威胁的自然灾害之一，对矿井突(涌)水水源的快速识别是矿井水害防治的前提条件。

矿井突水水源判别方法概述收稿日期:2010-03-05;修订日期:2010-08-02基金项目：国家重点基础研究发展计划（“973”计划）（2007CB209401）资助;中国矿业大学青年科研基金项目（2007A025）资助。

作者简介:李燕（1984-），女，黑龙江逊克人，中国矿业大学水文学与水资源专业硕士研究生，主要从事矿井水害防治技术、水文地质工程地质、水资源评价等方面的研究。

E-mail ：liyanxw@ 。

李燕，徐志敏，刘勇(中国矿业大学资源与地球科学学院，江苏徐州221116)摘要:矿井突水灾害造成巨大的经济损失和人员伤亡，严重阻碍着我国煤炭行业的发展。

一旦发生突水，及时准确地查明突水水源是解决和进一步预防突水灾害的前提，因此选择合适的判别方法是快速高效判别突水水源的关键，本文对近些年来判别矿井突水水源的各种方法进行探讨，概述各种方法的原理、应用现状及其适用条件，为保障矿井安全生产的防治水工作提供决策依据。

关键词:突水水源；判别方法；水化学；防治水中图分类号:TD74文献标识码:A 文章编号:1008-8725（2010）11-0087-03Summary on Methods of DistinguishingSources of Mine Water-invasionLI Yan,XU Zhi-min,LIU Yong（School of Resources and Earth Science ，China University of Mining &Technology ，Xuzhou 221116,China ）Abstract:Mine water bursting causes serious economic loss and casualties ，preventing the development of coal industry to a great extent.Once water bursted,timely and accurately discriminating the sources of mine water bursting is the precondition of solving and preventing water inrush disaster,so,how to select the appropriate method is the key to fast and high efficient discriminating the sources of water -invasion.This paper sketches the principle,application status and applicable conditions for various methods of identifying sources of water-rush,which can provide the decision to adopt effective method for the prevention of the water inrush and the safety production of coal mine.Key words:source of mine water bursting;method of discrimination;hydrochemistry;water control0前言矿井突水是煤矿生产过程最具威胁的灾害之一，人员伤亡大，经济损失列于煤矿三大事故的榜首。

模糊综合评判在矿井突水水源判别中的应用及探讨
贲旭东;郭英海;解奕伟;沈玉林;张传风;平立华
【期刊名称】《矿业安全与环保》
【年(卷),期】2006(33)3
【摘要】通过应用模糊综合评判方法解决山西某矿陷落柱突水水源判别的实例,结合水质评价和水源判别的本质区别,针对确定评判因素权重系数时常用的"超标加权法"在水源判别应用中的缺陷,提出了更适合的权重系数确定法--"偏标加权法".实验表明,此方法应用效果好,可用于解决矿井突水水源判别问题.
【总页数】3页(P57-59)
【作者】贲旭东;郭英海;解奕伟;沈玉林;张传风;平立华
【作者单位】中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;西山煤电总公司,山西,太原,030053;中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,资源与地球科学学院,江苏,徐州,221008
【正文语种】中文
【中图分类】TD745+.22
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1.模糊综合评判法在判别矿井突水水源中的应用 [J], 余克林;杨永生;章臣平
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3.逐步判别模型在矿井突水水源判别中的应用 [J], 魏新华
4.马氏距离判别模型在矿井突水水源判别中应用 [J], 聂凤琴;许光泉;关维娟;李璇璇
5.贝叶斯判别和Fisher判别在矿井突水水源判别中的应用比较 [J], 于小鸽;裴富华;刘燚菲;衡培国;刘延;吕伟魁
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模糊数学在预测大孤山铁矿深部涌水量中的
应用
大孤山铁矿是我国重要的铁矿之一，深部涌水是该矿开采中常见的地质灾害之一。

为了预测大孤山铁矿深部涌水量，可以运用模糊数学的理论方法。

模糊数学是通过对现实问题进行模糊描述、不确定性分析、模糊量化和模糊推理等，并用数学方法处理这些模糊信息，从而得出较为准确的结论的一种数学理论。

在预测大孤山铁矿深部涌水量时，可以通过模糊数学建立模糊变量的集合和规则库，并运用模糊推理得出预测结果。

同时，还可以建立较为准确的数学模型，通过历史数据进行训练和校验，进一步提高预测的精度。

综上所述，模糊数学在预测大孤山铁矿深部涌水量中具有较为广泛的应用前景。

模糊评价分类模型在矿井底板突水判别中的应用张自政;杨勇;田立娇;陈见行;李杨【摘要】为了减少煤矿底板突水带来的危害,辨别煤矿底板突水的可能性,建立了矿井底板突水模糊评价分类模型,进行矿井底板突水预测.在建立模型的过程中,综合考虑多种影响底板突水的因素,依据原始标准样本构建标准分类表,并运用Matlab编程给出检验结果和预测结果.实例表明, 模糊评价分类模型在煤矿底板突水预测中可以取得满意的预测精度.该方法在煤矿底板突水预测中的应用进一步拓宽了模糊数学的应用范围,并提供了一种可借鉴模型.【期刊名称】《矿业安全与环保》【年(卷),期】2010(037)006【总页数】3页(P41-43)【关键词】模糊评价;突水判别;底板突水;Matlab【作者】张自政;杨勇;田立娇;陈见行;李杨【作者单位】中国矿业大学,矿业工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,矿业工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,环境与测绘学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,矿业工程学院,江苏,徐州,221008;中国矿业大学,矿业工程学院,江苏,徐州,221008【正文语种】中文【中图分类】TD745煤矿的底板突水灾害是我国煤矿生产中的重要事故之一。

煤矿突水灾害不仅给煤矿的安全生产带来很大的威胁,而且造成的经济损失也是巨大的。

随着开采深度、开采规模的增加,矿井水害越发明显。

因此,开展底板突水的预测预报工作是十分必要的,对煤矿安全生产有着重要意义[1-3]。

目前在预测矿井突水方面,发展较为迅速的方法有:有限元法、人工神经网络法和灰色控制系统理论;在计算方面,解析法、水文地质比拟法、相关分析法等也都被广为采用。

这些方法都有着各自的优缺点。

由于煤矿突水是一个复杂的动力系统,至目前为止还有很多因素尚未研究透彻。

因此,煤矿突水是一个灰色系统,也是一个模糊系统。

采用模糊理论对煤矿突水进行预测评价将会消除信息的不足和环境模糊的缺点。

用模糊聚类分析方法评价10煤底板突水危险性
余永洋;李忠凯
【期刊名称】《煤炭技术》
【年(卷),期】2004(23)9
【摘要】根据临涣矿区的地质和水文地质特点 ,用模糊数学方法研究变量之间的相互关系 ,选取含水层水压、隔水层厚度和地质构造三个因素作为聚类指标 ,建立模糊相似关系等 ,将矿区 10煤底板突水危险性进行分区 ,这对于10煤安全开采和水害防治具有一定的指导意义。

【总页数】2页(P61-62)
【关键词】模糊聚类分析;变量;突水
【作者】余永洋;李忠凯
【作者单位】淮北矿业集团公司海孜煤矿
【正文语种】中文
【中图分类】TB114;TD74
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