[发明专利]基于正态分布检验辨识瓦斯涌出异常的瓦斯灾害预警方法

说明书

本发明提供一种基于正态分布检验辨识瓦斯涌出异常的瓦斯灾害预警方法，包括：从煤矿安全生产监测监控系统中获得煤矿掘进工作面瓦斯浓度的时间序列；对煤矿掘进工作面瓦斯浓度的时间序列进行Lilliefors正态分布检验和Shapiro‑Wilk正态分布检验；判断瓦斯浓度的时间序列是否服从正态分布：是，则当前时刻煤矿掘进工作面瓦斯涌出处于正常阶段，取下一时刻更新后瓦斯浓度的时间序列进行正态分布检验；否则当前时刻煤矿掘进工作面瓦斯涌出处于异常阶段，进一步判定煤矿掘进工作面瓦斯涌出是否已进入异常阶段。本发明对事前危险状态进行实时监控，发现工作面瓦斯涌出的异常点，以此发出预警信息，有利于瓦斯事故预防和控制。

技术领域

本发明涉及煤矿掘进工作面瓦斯灾害的预警领域，特别涉及一种基于正态分布检验辨识瓦斯涌出异常的瓦斯灾害预警方法。

背景技术

《煤矿安全规程》规定，高瓦斯矿井、煤(岩)与瓦斯突出矿井，都应装备煤矿安全生产监测监控系统。但目前的瓦斯灾害预警方法侧重于实时的超限判断和指标型预警，属于事后评估和预警，当被测地点瓦斯浓度超过规定浓度时，进行断电、报警，而缺乏对预测前后瓦斯浓度数据的有效分析。就已发生瓦斯灾害的事故来看，有些事故发生前，瓦斯浓度一直在规定的浓度范围内。因此，研究瓦斯监测数据本身的特征，辨识瓦斯浓度异常点(瓦斯浓度过高或者过低的点)，进而确定工作面前方应力、瓦斯压力和强度等一些影响工作面瓦斯浓度的因素发生着变化，以此发出预警信息，势必能为矿井瓦斯灾害的风险预警提供有效的辅助手段。

发明内容

针对现有技术侧重于实时的超限判断和指标型预警的不足，本发明提出了基于正态分布检验辨识瓦斯涌出异常的瓦斯灾害预警方法，可广泛应用于煤矿瓦斯灾害的预测预警中。

为了解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：

基于正态分布检验辨识瓦斯涌出异常的瓦斯灾害预警方法，包括：

步骤1、从煤矿安全生产监测监控系统中获得煤矿掘进工作面瓦斯浓度的时间序列X_(t){x_t，t＝1，2，…，n}，其时间序列长度为T₀＝n，t表示采样时刻，x_t表示t时刻的瓦斯浓度；

步骤2、对煤矿掘进工作面瓦斯浓度的时间序列X_(t)进行Lilliefors正态分布检验；

步骤3、对煤矿掘进工作面瓦斯浓度的时间序列X_(t)进行Shapiro-Wilk正态分布检验；

步骤4、经过Lilliefors正态分布检验和Shapiro-Wilk正态分布检验，判断瓦斯浓度的时间序列X_(t)是否服从正态分布：是，则当前t＝s时刻煤矿掘进工作面瓦斯涌出处于正常阶段，取下一时刻更新后瓦斯浓度的时间序列X_(s+1)，执行步骤2至步骤4；否，则当前t＝s时刻煤矿掘进工作面瓦斯涌出处于异常阶段，执行步骤5；

步骤5、取下一时刻的瓦斯浓度的时间序列X_(s+1)，执行步骤2至步骤4，若该瓦斯浓度的时间序列X_(s+1)服从正态分布，则继续取下一时刻瓦斯浓度的时间序列X_(s+2)执行步骤2至步骤4；若该瓦斯浓度的时间序列X_(s+1)仍不服从正态分布，则判定煤矿掘进工作面瓦斯涌出已进入异常阶段，即瓦斯涌出异常时刻处于t＝s-1时刻和t＝s时刻之间，在t＝s时刻掘进工作面已进入瓦斯涌出异常阶段，即t＝s时刻是瓦斯涌出异常开始点。

所述步骤2包括：