[发明专利]一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型及其建立方法

权利要求书

1.一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型的建立方法，其特征在于，包括以下步骤：

第一步、取一组标准煤样，并对其进行编号，然后测量每个标准煤样的尺寸和质量，根据标准煤样的尺寸和质量计算其质量密度，标准煤样的质量密度记为ρ；

第二步、利用声发射系统通过断铅试验测定标准煤样中的声速值，将煤样声速值记为v_s；

第三步、选取至少四个标准煤样，按照给定的加载速率进行单轴压缩试验，以测量标准煤样的抗压强度，将煤样的单轴抗压强度记为σ_b；

第四步、构建煤样的单轴抗压强度关于加载速率、煤样声速值和煤样质量密度的多元回归模型。

2.根据权利要求1所述一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型的建立方法，其特征在于：第二步中，断铅试验前，首先在标准煤样上标记测试点，测试点为在标准煤样试件的侧面上距离试件上、下端面20mm的点，所有测试点在同一棱线上，然后将装有声发射传感器的转换器采用强力胶粘附在试件表面的测试点处，最后在试件表面标记断铅位置点，断铅位置点为在标准煤样试件的侧面上距离试件上、下端面30mm的点。

3.根据权利要求1所述一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型的建立方法，其特征在于：第三步中，单轴压缩试验采用压缩电子材料试验机进行，每个标准煤样设定一个加载速率，试验过程中自动采集轴向压力和煤样的轴向变形，并由采集得到的最大轴向压力除以加载前的煤样原始横截面面积，得到煤样在相应加载速率下的抗压强度，抗压强度记为σ_b。

4.根据权利要求1所述一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型的建立方法，其特征在于：第四步中，所述多元回归模型为

其中，v_c为加载速率，v_s为声发射标定的煤样声速值，ρ为煤样的质量密度，为煤样单轴抗压强度的预测值，C、x、z、w是待定参数。

5.根据权利要求4所述一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型的建立方法，其特征在于，求解待定参数C、x、z、w的具体方法如下：

(a)对多元回归模型的两端取对数得到(2)式，

(b)设定单轴压缩试验的次数为n，将各次试验中实测的煤样单轴抗压强度值记为σ_bi，其中i＝1,2…n；

(c)根据(3)式取煤样单轴抗压强度的预测值与实测值的对数差，

(d)由最小二乘法，根据(4)式获得煤样单轴抗压强度预测值与实测值的对数差的总平方和，

(e)令lnC＝η，再根据获得式(5)～(8)，

(f)将上式(5)～(8)转换成矩阵方程，

(g)利用单轴压缩试验中实测的数据以及加载速率、声速值、质量密度，解出未知参数x、z、w、η，进而得到多元回归模型中的待定参数x、z、w、C的值，最终得到σ_b关于加载速率、煤样声速值及煤样质量密度的多元回归拟合模型。

6.根据权利要求1所述一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型的建立方法，其特征在于，还包括：第五步、将试验中的峰值应力代入多元回归模型中，获得抗压强度预测值，然后将抗压强度预测值与实测值进行比较，并计算二者相关性系数，分析多元回归模型的可靠性。

7.根据权利要求1所述一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型的建立方法，其特征在于：所述标准煤样是由采集于某煤矿同一煤层的煤样加工而成，所述标准煤样的直径为50mm，高度为100mm。

8.根据权利要求1所述一种煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型的建立方法，其特征在于：第二步中，在所述标准煤样的上、下部分别设有4个声发射传感器，所述声发射传感器为压电陶瓷传感器。

9.权利要求1至8任一项所述方法建立的煤样单轴抗压强度的多元回归预测模型。