[发明专利]基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法

权利要求书

1.基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、微震数据监测及预处理：通过数据监测系统收集来自回采工作面的微震监测数据，利用霍尔特指数平滑法对微震监测数据进行数据补齐处理，精确剔除回采工作面内采掘施工所产生的干扰异常数据，得到具有时间序列属性的矿井安全监测数据，所述微震数据监测包括微震事件空间分布特征以及微震指标时序变化特征；

S2、微震监测数据定量化：根据正态分布函数概率特征，建立正态分布多级预警突出模型，对微震监测数据进行定量化处理，计算出所有微震监测数据的突出危险性等级划分值f，并使用分值对各突出危险性等级划分值f进行定量化划分，所述突出危险性等级划分值f的判别公式如下：

其中，

式中，x表示随机误差危险性判别系数，m_i表示微震参数，表示微震参数的总体样本均值，S_m为微震参数的标准差；

S3、对定量化后的微震监测数据进行克里金插值：使用ArcGIS内置的地统计模块对定量化后的微震监测数据进行克里金插值，得到任意待估点的克里金估计值具体计算公式如下：

式中，X_i为研究区任意一点的位置，Z(X_i)为研究位置的样品值，λ_i为权重系数，表示各个已知实际值对克里金估计值的贡献；

S4、突出危险区划分：将克里金插值后得到的微震监测数据空间分布特征输入到ArcGIS地理数据处理系统中，形成可视化的回采工作面煤与瓦斯突出危险区域划分等级云图。

2.根据权利要求1所述的基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，其特征在于，所述步骤S1中数据监测系统包括微震探头、监测分站和地面中心站，所述微震探头设于巷道内用于将监测数据传输至监测分站，所述监测分站通过网络交换机交监测数据传输至地面中心站。

3.根据权利要求1所述的基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，其特征在于，所述步骤S1中利用霍尔特指数平滑法对微震监测数据进行数据补齐处理的具体原理公式如下：

式中，α、γ为平滑参数，X_t为时间t时的监测数据，S_t为利用前一期平滑值S_t-1和趋势值b_t-1修正后得到时间为t时的平滑值，b_t为利用相邻两次平滑值结合前一期趋势值b_t-1得到的时间t时刻的修正趋势值，T为预测期数。

4.根据权利要求1所述的基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，其特征在于，所述步骤S2中根据突出危险性等级划分值f，将煤与瓦斯突出的危险性设置为安全、轻度危险性、中度危险性和严重危险性四个等级，所述安全、轻度危险性、中度危险性和严重危险性各个等级的分值F分别为0≤F35、35≤F70、70≤F85、F≥85。

5.根据权利要求1所述的基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，其特征在于，所述步骤S3中在进行克里金插值之前，还包括对定量化后的微震监测数据进行Log转换，以判断定量化后的数据是否服从正态分布。

6.根据权利要求1所述的基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，其特征在于，所述步骤S3中权重系数λ_i通过包括球状模型、高斯函数模型、指数模型以及幂函数模型在内的理论变差函数来计算。

7.根据权利要求6所述的基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，其特征在于，所述权重系数λ_i通过高斯函数模型来计算，所述高斯函数模型如下式：

将计算出的r值代入下式得到权重系数λ_i，

式中，h为插值距离，a为变程，c₀和c分别为初始块金值和块金值。