层次分析法在浆液扩散影响因素分析中的应用

价值工程
0引言目前，浅部上组煤炭资源濒临枯竭，为了满足煤炭资源需求，保障矿井持续发展，大部分矿井已进入深部下组煤炭资源开采阶段。

随着开采深度增加，煤矿开采面临的奥灰水突水威胁也不断增强，已严重制约了深部下组煤安全开采和矿井持续发展。

经过长时间的水害治理工程实践积累和技术总结，底板区域改造已成为现阶段应对下组煤底板突水威胁的主要手段，虽已积累了大量的工程实践经验，但理论研究落后于工程实践，亟需加强浆液扩散相关研究，以指导注浆实践[1]。

通过学习浆液扩散试验研究方案、浆液扩散模拟方案和相关参考文献[2-4]，文章选取注浆压力、裂隙宽度及水灰比作为表征浆液扩散范围的主控因素，采用层次分析法，构建浆液扩散影响因素评价模型，建立AHP 判断矩阵，根据各主控因素在浆液扩散影响因素评价模型中的权重进行排序，确定各个主控因素对浆液扩散的影响程度，从而为浆液扩散影响因素试验研究和浆液扩散模拟方案设计提供指导。

1层次分析法及其应用1.1层次分析法原理
层次分析法是由美国科学家萨蒂首先提出的，它是一种定量分析和定性分析相结合的，解决多目标复杂问题的权重决策分析方法。

主要思想是将各个分析元素分解成不同层次，建立多层次的分析评价模型。

基本原理是通过咨询专家，对不同层次因素两两进行比较，根据因素的重要性，采用统一标度（1-9）进行赋值，从而构建判断矩阵，然后计算各个主控因素在整个评价体系当中的权重，按各因素权重大小排序，做出决策。

该方法在煤矿水害事故分析、顶板水害防治、水文地质类型划分及顶板富水性分区中已得到应用，但是在注浆治理工程及浆液扩散规律研究中应用较少，本文参考前人在矿井水害防治中的应用经验，运用层次分析法对浆液扩散影响因素进行分析评价[5-7]。

1.2层次分析法步骤①通过分析研究，确定影响评价指标的主控因素；②将主控因素分为不同层次，构建指标评价模型；③构建AHP 判断矩阵；
④计算矩阵的特征向量和指标权重；⑤矩阵一致性检验；⑥分析决策。

2主控因素
浆液扩散是一个极其复杂的过程，注浆工艺、受注介质特征和浆液性质是决定浆液扩散和注浆效果的关键因素。

而注浆压力作为决定注浆效果的重要参数，对注浆工程产生直接影响；裂隙宽度是试验研究中代表受注介质特征的重要因素；水灰比是注浆工程中决定浆液性质的关键指标，均对浆液扩散和实际注浆工程效果产生重大影响。

通过查阅相关文献和浆液扩散试验方案，结合实际注浆工程，文章选取裂隙宽度、注浆压力和水灰比作为表征受注介质特征、注浆工艺和浆液性质的主要因素，水灰比在3:1~1:1之间，裂隙特指能满足特定水灰比（3:1~1:1）浆液通过的张开裂隙[8-9]。

综上所述，文章选取裂隙宽度、注浆压力和水灰比作为影响浆液扩散的主控因素进行分析评价。

3浆液扩散影响因素评价模型
根据前文分析，影响浆液扩散的主控因素有裂隙宽
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—作者简介:李佩（1993-），男，甘肃庆阳人，硕士，2018年毕业于煤
炭科学研究总院，助理工程师，现从事矿井水害防治工作。

层次分析法在浆液扩散影响因素分析中的应用
Application of AHP in Analysis of Fluencing Factors in Grouting Diffusion
李佩LI Pei
（中煤科工集团西安研究院有限公司，西安710077）
（Xi'an Research Institute Co.，Ltd.，China Coal Technology and Engineering Group Corp ，Xi'an 710077，China ）
摘要:为了指导浆液扩散试验研究，文章基于注浆工艺和浆液扩散规律，选取注浆压力、裂隙宽度及水灰比作为表征浆液扩散范
围的主控因素，采用层次分析法建立了AHP 判断矩阵，计算得到了注浆压力、裂隙宽度及水灰比在评价体系当中的权重分别为0.52、0.28和0.2。

根据所占权重大小排序，从而确定对浆液扩散范围影响最大的因素是注浆压力，裂隙宽度次之，水灰比最小。

计算结果通过了矩阵一致性检验，说明层次分析矩阵合理，结果可靠。

Abstract:In order to guide the grouting diffusion experiment research,based on the grouting process and grouting diffusion regularity,this article selects the grouting pressure,crack width and water-cement ratio as main control factors of the diffusion diffusion,uses Analytic Hierarchy Process (AHP)to establish the AHP judgment matrix,and calculates the weight of grouting pressure,crack width and water-cement ratio in the evaluation system,that is 0.52,0.28and 0.2respectively.According to the order of weight,it is determined that grouting pressure is the factor that has the greatest influence on the slurry diffusion range,crack width follows and the water-cement ratio is the smallest.The calculated results pass the matrix consistency test,which shows that the analytic hierarchy matrix is reasonable and the results are reliable.
关键词:层次分析法；浆液扩散；注浆压力；裂隙宽度；水灰比Key words:Analytic Hierarchy Process ；grouting diffusion ；grouting pressure ；crack width ；water-cement ratio 中图分类号:TQ544文献标识码:A 文章编号:1006-4311（2021）11-0164-02
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通过构建AHP判断矩阵，计算矩阵的特征向量及最大特征值，得到主控因素（A层）在浆液扩散影响因素评价（O层）中的权重，从而确定裂隙宽度、注浆压力和水灰比等主控因素对浆液扩散影响程度大小[9]。

3.1构建AHP判断矩阵
分析裂隙宽度、注浆压力和水灰比等主控因素在浆液扩散范围评价中所起作用，采用1-9标度法（具体含义详见表1），将主控因素两两比较，通过咨询专家对各因素进行评分，建立如表2所示的判断矩阵：O-Ai（i=1，2，3）。

检验。

所以层次分析矩阵合理，
表41-7
阶数12
R.I.0
图1浆液扩散评价结构模型
表11-9标度含义表。