[发明专利]一种基于实时监测数据的煤与瓦斯突出灾害离散模态预警方法，装置及存储介质

说明书

本发明提供一种基于实时监测数据的煤与瓦斯突出灾害离散模态预警方法，装置及存储介质，以当前时间为基准往前推移若干个时段，利用煤矿瓦斯监测系统，实时计算出各采掘工作面各时段的瓦斯相对涌出量的变化趋势和振荡方差，形成离散模态预警序列，通过煤与瓦斯突出前兆信息的历史记录，结合煤与瓦斯突出事故的发生机理、隐含的瓦斯地质和采矿工艺信息，利用大数据分析方法确定预警模态参数和趋势预警分级阈值，实现煤与瓦斯突出灾害的在线实时动态分级预警和解警。

技术领域

本发明涉及安全生产领域，尤其涉及一种基于实时监测数据的煤与瓦斯突出灾害离散模态预警方法，装置及存储介质。

背景技术

对于煤矿而言，煤与瓦斯突出灾害是重大灾害之一，每次发生煤与瓦斯突出事故都会给煤矿造成重大的人员伤亡和经济损失，有时还会进一步诱发瓦斯爆炸给煤矿更大的损失，极大地影响了高瓦斯矿井的行业竞争力。

现有技术中，能够全方位探测煤与瓦斯突出灾害前兆信息的传感方式还不够完善，大部分煤矿只是安装了瓦斯浓度传感器和风速传感器，如何利用这些传感器数据有效进行瓦斯突出灾害的预测预报和预警一直是一个棘手的问题。虽然如已公开的专利文件CN108506041A给出一种基于实时监测数据的动力灾害模态预警方法，体现了瓦斯涌出时序序列对瓦斯突出灾害的前兆信息的在线体现，但需要构造模态函数，给方法的实现增加了一定的难度，而且由于未考虑瓦斯涌出过程中瓦斯压力和煤层裂(孔)隙随开采扰动和瓦斯涌出时的变化趋势和振荡情况，无法实现煤矿瓦斯突出灾害的在线预警和解警。

发明内容

为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供一种利用瓦斯相对涌出量的离散时序序列，实现煤矿瓦斯突出灾害在线预警和解警的基于实时监测数据的煤与瓦斯突出灾害离散模态预警方法，方法包括：

步骤一，根据传感器安装位置的巷道断面形状、断面面积和落煤量标定瓦斯流量计算方法，即确定出下列公式中的系数A和B，实时计算出工作面的等效瓦斯相对涌出量序列：

C-瓦斯浓度，V-风速,S-巷道断面积，M-落煤量，A和B是标定计算系数，W_i等效瓦斯相对涌出量；

步骤二，设工作面的瓦斯涌出量序列{W_i},根据煤与瓦斯突出事件和涌出量异常事件的历史记录，设置预警计算时间区间长度D_t，预警时间区间为Q＝[T-D_t,T),涉及的前兆信息时间区间为Q₁＝[T-4D_t,T-3D_t)，Q₂＝[T-3D_t,T-2D_t)，Q₃＝[T-3D_t,T-2D_t)，并假设瓦斯相对涌出量序列{W_i}在区间Q₁、Q₂、Q₃、Q中的均值和趋势振荡方差为

步骤三，利用和σ计算出瓦斯涌出量序列{W_i}在各时段中的模态参数N：

步骤四，根据预警工作面的矿井瓦斯地质条件、采区煤层赋存状况和生产工艺，参考瓦斯涌出异常历史记录和相似工作面煤与瓦斯突出事故的前兆信息记录，给出参数N相对于4级别对应的报警阈值＝(Nr，No，Ny，Nb)；

步骤五，根据本工作面及其环境，和历史异常事件的前兆信息记录，确定瓦斯相对涌出量序列{W_i}预和各区间Q₁、Q₂、Q₃和Q中的模态参数N₁、N₂、N₃和N计算出预警区间Q中的预警值Y，按照设定的模态参数增量速率系数a,b,c(abc1)和预警值Y的级别取值区间