[发明专利]基于大数据分析的采掘工作面瓦斯涌出异常预警方法

说明书

本发明涉及一种基于大数据分析的采掘工作面瓦斯涌出异常预警方法，包括如下步骤：确定监测点及监测点布置；利用数理统计知识建立数据波动异常的判定指标；基于该指标进行瓦斯涌出异常状态预警和瓦斯涌出异常趋势预警；瓦斯涌出异常判定。本发明优化了瓦斯涌出异常一刀切式的报警模式，充分挖掘监测点本身的数据信息，建立了本监测点专属的瓦斯浓度异常涌出的判断标准与方法；将瓦斯异常涌出预警分为状态预警和趋势预警，能够全面掌握瓦斯涌出特征，使预警结果更具说服力；引入变异系数对数据异常波动进行判别，能够精准地发现异常数据，为判定瓦斯涌出异常提供了有效工具。

技术领域：

本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及一种基于大数据分析的采掘工作面瓦斯涌出异常预警方法。

背景技术：

采掘工作面瓦斯浓度是煤矿安全监测监控最重要的参数之一，目前对于采掘工作面瓦斯浓度监测监控还是以甲烷浓度超限声光报警或断电控制为主，对于瓦斯涌出异常预警的方法仍然比较稀少。一般情形下采掘面及其回风流中甲烷浓度低于1％可以正常生产，甲烷浓度达到或超过1％进行声光报警或断电闭锁。随着对瓦斯事故不断深入研究，科研工作者发现在采掘面及其回风流瓦斯浓度低于1％的情形下，瓦斯浓度异常波动是煤与瓦斯突出最显著的表现，很多学者也直接提出了将风流中瓦斯浓度变化特征作为煤与瓦斯突出的预警指标，为此进行了许多有益的探索与尝试，因此关注瓦斯涌出异常应是采掘工作面安全监测监控的题中应有之义。

《煤矿安全规程》(2016版)规定应在回采面采场及其进风巷、回风隅角、回风巷以及掘进工作面及其进风分风口和回风流处安装甲烷传感器，《煤矿安全监控系统通用技术要求》(AQ6201-2019)规定，煤矿安全监控系统应具备甲烷浓度超限声光报警和断电/复电控制功能，掘进工作面和回风流处甲烷传感器甲烷浓度达到或超过1.0％时，声光报警，掘进工作面的进风分风口达到或超过0.5％时，声光报警；采煤工作面和回风流处甲烷传感器甲烷浓度达到或超过1.0％时，声光报警，采煤工作面的进风巷甲烷传感器甲烷浓度达到或超过0.5％时，声光报警。

虽然已对瓦斯浓度进行监测监控，但是是“一刀切”式的报警模式。

对于一个矿井来说，矿井瓦斯来源主要有开采层瓦斯涌出、邻近层瓦斯涌出、煤壁瓦斯涌出、落煤瓦斯涌出和采空区瓦斯涌出，各个瓦斯源的瓦斯涌出量随着开采深度、开采方法和地质构造的不同而不同，即在回采面和掘进面瓦斯涌出量是不同的，受落煤行为和风流影响，回采面、进风巷、回风隅角和回风巷的瓦斯涌出量及涌出特征是不同的，掘进头和回风流瓦斯涌出量和涌出特征也是不同，如果采用一刀切式报警浓度指标，就忽略了煤与瓦斯突出的前兆信息，因此有必要“循点施策”，即遵循各个监测点瓦斯涌出量及涌出特征，制定专属的瓦斯涌出异常预警浓度指标。

发明内容：

针对现有技术的缺点，本发明考虑：首先，依据《煤矿安全规程》的要求确定采掘面瓦斯监测点位置和数量；其次，将瓦斯涌出异常预警分为瓦斯涌出状态预警和瓦斯涌出趋势预警；再次，瓦斯涌出状态预警是对瓦斯涌出进行实时预警，该预警包括瓦斯涌出异常数据的判断和瓦斯涌出异常状态威胁的判定，利用数理统计知识引入变异系数作为瓦斯涌出异常判断和瓦斯涌出异常状态威胁的判定指标；瓦斯涌出趋势预警是以一个生产班或检修班为目标点，利用变异系数判断该生产班或检修班是否异常，发出瓦斯涌出异常趋势威胁预警；最后结合瓦斯涌出异常状态预警结果和趋势预警结果来判定瓦斯涌出异常与否。

本发明的目的在于对采掘工作面瓦斯涌出异常进行精准预警，全面掌握采掘工作面瓦斯涌出特征，提前知晓采掘面瓦斯涌出异常波动行为，以问题为导向，采取必要的防治措施，将瓦斯事故的发生消灭在萌芽中，旨在提供一种基于大数据分析的采掘工作面瓦斯涌出异常精细化预警方法。

为了克服瓦斯涌出预警不精准的问题，优化一刀切式报警模式，推行瓦斯预警区域化预警，充分挖掘各监测点监测数据的信息，同时引入变异系数对瓦斯涌出状态和趋势进行判别，结合两种预警结果发出预警信息，达到循点施策、精准预警目的。

本发明提供一种基于大数据分析的采掘工作面瓦斯涌出异常预警方法，包括如下步骤：