[發(fā)明專利]一種預測采煤工作面頂板來壓概率的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110049380.8 | 申請日： | 2021-01-14 |
| 公開（公告）號： | CN112836355B | 公開（公告）日： | 2023-04-18 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 羅香玉;羅穎驍;張曉波;辛剛;解盤石;伍永平;呂文玉;張艷麗;郎丁;劉俊豹 | 申請（專利權(quán)）人： | 西安科技大學;重慶市能源投資集團科技有限責任公司 |
| 主分類號： | G06F30/20 | 分類號： | G06F30/20;G06F18/23213 |
| 代理公司： | 西安研創(chuàng)天下知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61239 | 代理人： | 郭璐 |
| 地址： | 710054 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 預測 采煤 工作面 頂板 概率 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種預測采煤工作面頂板來壓概率的方法，包括步驟：STEP1.獲取采煤工作面支架的歷史工作阻力數(shù)據(jù)，根據(jù)歷史工作阻力數(shù)據(jù)生成來壓狀態(tài)序列；STEP2.根據(jù)來壓狀態(tài)序列，計算最佳歷史狀態(tài)條件數(shù)n；STEP3.根據(jù)歷史狀態(tài)條件數(shù)n構(gòu)建來壓概率樹；STEP4.根據(jù)來壓概率樹實時進行來壓概率預測；本方法將條件概率及條件熵相關(guān)內(nèi)容用于煤礦安全開采領(lǐng)域支架來壓概率預測，可以幫助工作人員判斷開采過程中支架的來壓情況，有利于保證煤礦安全高效生產(chǎn)，具有安全性高、預測結(jié)果準確的特點。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及煤礦安全開采技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種預測采煤工作面頂板來壓概率的方法。
背景技術(shù)
頂板事故是煤炭開采過程中的主要災(zāi)害之一；頂板事故最直接的原因是工作面頂板壓力過大，在實際生產(chǎn)中，頂板壓力會隨著工作面的推進不斷發(fā)生變化，如果所受壓力超過支架承受能力，支架就會損壞，威脅到工作面的安全生產(chǎn)；而盲目的增強支架承受能力，又需要更高的造價，降低經(jīng)濟效益。因此，頂板壓力預測在煤礦安全高效生產(chǎn)中起著重要的作用；
現(xiàn)有的頂板壓力預測方法主要分為兩類：一類預測頂板壓力的全局特征，例如周期(或初次)來壓強度以及來壓步距等；另一類是實時頂板壓力預測，即預測未來各個時刻的頂板壓力值；全局特征預測一般在工作面開采之前進行，為支架選型提供參考。實時頂板壓力預測貫穿整個工作面開采過程，對災(zāi)害預警和二次加固支護有重要意義。實時預測方法需要使用開采過程中監(jiān)測到的歷史頂板壓力數(shù)據(jù)；
由于開采條件的復雜性，要預測未來各個時刻的準確來壓值非常困難。若能在給出來壓值預測結(jié)果的同時，實時提供關(guān)于未來時刻是否來壓的概率估計，則可對實際生產(chǎn)帶來指導意義。在來壓概率高時，可以進行預警并提醒現(xiàn)場人員及時采取措施保證生產(chǎn)安全。因此，頂板來壓概率的預測對災(zāi)害預警和二次加固支護具有重要意義。利用概率論和信息論的相關(guān)理論對頂板來壓概率進行預測是一種可行的頂板壓力預測方案。但是，目前煤礦領(lǐng)域還缺乏支持頂板來壓概率實時預測的技術(shù)。
發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明旨在提供一種預測采煤工作面頂板來壓概率的方法，本方法將條件概率及條件熵相關(guān)內(nèi)容用于煤礦安全開采領(lǐng)域支架來壓概率預測，可以幫助工作人員判斷開采過程中支架的來壓情況，有利于保證煤礦安全高效生產(chǎn)，具有安全性高、預測結(jié)果準確的特點。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下：
一種預測采煤工作面頂板來壓概率的方法，包括步驟：
STEP1.獲取采煤工作面支架的歷史工作阻力數(shù)據(jù)，根據(jù)歷史工作阻力數(shù)據(jù)生成來壓狀態(tài)序列；
STEP2.根據(jù)來壓狀態(tài)序列，計算最佳歷史狀態(tài)條件數(shù)n；
STEP3.根據(jù)最佳歷史狀態(tài)條件數(shù)n構(gòu)建來壓概率樹；
STEP4.根據(jù)來壓概率樹實時進行來壓概率預測。
優(yōu)選的，步驟STEP1所述的來壓狀態(tài)序列的構(gòu)建過程包括：
STEP101.獲取采煤工作面支架的歷史工作阻力數(shù)據(jù)，采用K-means聚類方法將歷史工作阻力數(shù)據(jù)聚為兩類；
STEP102.根據(jù)聚類結(jié)果，將聚類中心較小一簇的成員標記為0，較大一簇的成員標記為1，此時原始工作阻力數(shù)據(jù)序列轉(zhuǎn)換為一個元素取值為0或1的來壓狀態(tài)序列；
其中：取值為0的序列元素表示對應(yīng)時刻不來壓，取值為1的序列元素表示對應(yīng)時刻來壓。
優(yōu)選的，步驟STEP2所述的最佳歷史狀態(tài)條件數(shù)的計算過程包括：
STEP201.初始化歷史條件數(shù)i等于1；
STEP202.計算歷史條件數(shù)i下的條件熵Hi：
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