[发明专利]一种冲击地压多参量动态趋势预警方法

说明书

本发明提供一种冲击地压多参量动态趋势预警方法，属于地下开挖工程和煤岩动力灾害预警技术领域。方法包括：根据现场微震监测系统实时监测数据，利用Mann‑Kendall趋势检验法对冲击地压孕育演化过程中的“时‑空‑强”多元前兆预警指标变化趋势进行描述，以各指标变化趋势是否符合冲击地压前兆表征规律为预警准则进行预警；评价各指标的预警效能；基于预警效能最大化原则进行指标优选；将优选指标对应的预警效能作为权重进行多指标融合得到冲击危险综合异常指数；将冲击危险综合异常指数与对应量化分级标准进行对比以确定冲击危险等级；定期于现场实际监测数据驱动下进行指标优选及权重更新。采用本发明，能为井下冲击地压的防治提供高效、准确的决策依据。

技术领域

本发明涉及地下开挖工程和煤岩动力灾害预警技术领域，特别是指一种冲击地压多参量动态趋势预警方法。

背景技术

冲击地压是影响煤矿井下生产的主要动力灾害之一，常造成人员伤亡及重大财产损失等严重后果。近年来，随着浅部矿产资源的日益枯竭，煤矿开采不断向地球深部扩展，采场的煤层结构及巷道周边围岩赋存条件日趋复杂，煤岩体内部动力响应特征也更加强烈，导致冲击地压事故发生频率迅速上升，对这一灾害进行准确高效监测预警手段是保障井下安全生产的关键。

目前，井下常用的在线监测手段包括微震、地音、电磁辐射、地应力等，其中微震监测系统可对矿井大范围区域内煤岩体破断进行监测，被广泛应用于冲击地压的监测预警中，相关人员通过分析微震事件的能量、频次等指标的变化趋势以达到预警的目的。但是对于冲击危险前兆预警指标变化趋势的判断依赖于人工经验，效率低下且可靠程度不高，同时由于各预警指标对冲击地压孕育演化过程所反映的维度不同，可能出现结果相互冲突的现象，造成有关人员对实际危险状态的误判。因此，有必要提出一种能自动高效判别冲击危险前兆预警指标时序变化趋势且能提供综合、单一、定量化冲击危险等级的预警方法。

发明内容

本发明实施例提供了冲击地压多参量动态趋势预警方法，能够对冲击地压进行高效、准确的监测预警。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种冲击地压多参量动态趋势预警方法，包括：

S101，根据现场微震监测系统实时监测数据，利用Mann-Kendall趋势检验法对冲击地压孕育演化过程中的“时-空-强”多元前兆预警指标变化趋势进行描述，以各指标变化趋势是否符合冲击地压前兆表征规律为预警准则进行预警；

S102，利用混淆矩阵评价各指标的预警效能；

S103，基于预警效能最大化原则进行指标优选；

S104，将优选指标对应的预警效能作为权重进行多指标融合得到冲击危险综合异常指数；

S105，将冲击危险综合异常指数与对应量化分级标准进行对比以确定冲击危险等级；

S106，定期于现场实际监测数据驱动下进行指标优选及权重更新。

进一步地，所述根据现场微震监测系统实时监测数据，利用Mann-Kendall趋势检验法对冲击地压孕育演化过程中的“时-空-强”多元前兆预警指标变化趋势进行描述，以各指标变化趋势是否符合冲击地压前兆表征规律为预警准则进行预警包括：

采集现场微震监测系统实时监测数据，以特定的时间窗及滑移步长对原始监测数据进行预处理，得到冲击地压危险“时-空-强”多元前兆预警指标的时间序列；其中，所述冲击地压危险“时-空-强”多元前兆预警指标包括：

反映时间维度的日总频次、频次偏差值、平均总频次、缺震、A(b)值、微震活动标度、算法复杂度、P(b)值和时间信息熵；

反映空间维度的微震活动度和震源集中程度；

反映强度维度的日最大能量、日总能量、日平均能量、能量偏差值、平均总能量、断层总面积和b值；