煤矿井下采选充一体化评价模型创建与应用

刘殿德 陈志峰 糜行军

（滕州郭庄矿业有限责任公司，山东 滕州 277500）

1 煤矿井下采选充一体化的概念与系统构成

煤矿井下采选充一体化的开采方式有效控制了地表下沉，为绿色矿山建设奠定了基础[1]。煤矿井下采选充一体化由井下煤矸石洗选系统和充填采煤系统组成，整个系统的运作流程是由这两个部分完成的。其整体示意图[2]如图1。

图1 井下分选系统和充填采煤系统示意图

与传统的采煤和充填方式相比，煤矿井下采选充一体化技术是在井下进行煤炭开采、矸石分选和回填充填，建立了采选充相连结的循环闭合体系[3]，实现了矸石不出井的目的，就地及时充填，有效控制覆岩运动。

2 煤矿井下采选充一体化工程质量评价模型创建

2.1 评价指标体系构建

遵循采选充一体化矿山评价指标体系构建原则，将评价体系分为三层：采选充一体化矿山评价体系；采煤、选矸、充填；具体的评价指标。见表1。

表1 评价指标体系

2.2 权重改进

模糊综合评价法通常使用的是超标赋权法，这种赋权方法存在一定缺陷，即无法用权重的形式表现评价对象和指标之间的关系[4]。本文进行组合赋权，采用乘法集成法将层次分析法确定的权重V与变异系数法确定的权重W进行结合，得出权重Wi'为[5]：

2.3 模糊综合评价法改进

本文在对煤矿井下采选充一体化工程质量进行评价时，采用梯形分布确定隶属度函数。最大隶属度原则是传统的模糊综合评价法最常使用的隶属度计算法，但这种方法存在很大的弊端。当两个隶属度等级非常接近时，只依靠最大隶属度原则进行判断会过于武断。因此本模型对隶属度评判加以改进，对隶属度加一个有效度判断，定义最大隶属度原则的有效度α为：

式中：n为综合评价矩阵B中元素个数；β为最大隶属度；γ为第二大隶属度。

当α≥0.5时，采用最大隶属度的方法进行判断；当α＜0.5 时，采用加权平均原则确定隶属等级[5]：

式中：bj为评价对象对于第j等级的隶属度；c为加权系数，本研究取2，目的是控制较大的bj起作用。

2.4 指标权重确定

一级指标判别矩阵见表2。

表2 一级指标判别矩阵

将：[x,d]=eig(A)

A=[1,4,2;1/4,1,1/3;1/2,3,1/4]

[x,d]=eig(A)

输入到MATLAB 软件中，得到一级指标的权重分别为：采煤0.379、选矸0.253、充填0.368。

3 煤矿井下采选充一体化工程质量评价软件开发

为了更好地进行煤矿井下采选充一体化工程质量的评价，优化评价流程，根据前文建立的评价流程开发出“MBF”评价软件。

本软件具体操作步骤如下：

1）原始数据采集

按照各编辑文本框所对应标签的含义，通过现场检查、抽查资料等形式，采集各种原始数据，应保证收集的数据真实准确。

2）数据输入

将采集的数据分窗口依次输入，输入的数据应是具体数值。若输入错误则会弹“输入错误”对话框。此外，数据量纲应符合各指标要求。将经过专家打分法计算出的各个指标的评分、MATLAB 软件计算出的权重以及现场实测得到的指标数据分别输入到软件输入端。

3）计算

进行模糊综合分析中的隶属度计算，并将隶属度矩阵与权重相结合，得出评价矩阵。在点击计算按钮以前应确定前面输入的所有数据的数值和量纲无误。

4）评价结果分析

本软件的评价结果以可靠性评语的形式输出。对隶属度矩阵有效度α 进行判断，当α ≥0.5 时，采用最大隶属度的方法进行判断；当α＜0.5 时，采用加权平均原则确定隶属等级。由前文可知，本文的可靠性评语分四级，分别为“优”“良”“中”“差”，每种评语都对应着一分值区间。

4 采煤作业工程质量评价

将从郭庄煤矿矿井现场采集到的数据、指标评分，具体见表3。

表3 现场实测采煤指标数据

由“MBF”评价软件显示的结果界面，如图2所示。可以看出：经采选充一体化示范工程质量评价软件对郭庄煤矿的采煤作业工程质量进行评价，得出工程质量对“优”的隶属度为0.865，对“良”的隶属度为0.102，对“中”的隶属度为0.033，对“差”的隶属度为0。由此得出郭庄煤矿采煤作业工程质量评价结果为“优”。

图2 运行结果图

5 结论

煤矿井下采选充一体化技术，是节省人力、物力成本和实现生态文明的切入点，是践行绿色矿山的重要举措。本文以郭庄煤矿为研究背景，构建了煤矿井下采选充一体化工程质量评价模型。根据构建的煤矿井下采选充一体化工程质量评价模型开发了“MBF”评价软件；运用“MBF”评价软件对郭庄煤矿采煤作业工程质量进行评价，得出工程质量评价结果为“优”。