《电子技术应用》
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基于HMM模型的煤炭开采冲击模型分析
2022年电子技术应用第6期
李卫龙1，汪 青2，刘 欣1，张灿明1
1.安徽省煤炭科学研究院，安徽 合肥230001；2.安徽新华学院，安徽 合肥230000
摘要： 针对煤炭生产开采中冲击地压的安全问题，提出基于隐马尔可夫(HMM)模型的煤炭开采冲击模型评估分析，通过选取煤炭开采环境正常以及异常状态下的采集数据样本作为离线训练样本，得到预开采环境模型参数；再通过实时检测煤炭开采采集数据样本作为在线训练样本，将实时数据送入预开采环境模型进行评估，在最大似然度下学习得出其最大概率，通过匹配得到系统当前运行状态。实验结果表明，该模型在煤炭开采冲击中有较高的可靠性，煤炭安全监测工作稳定。
中图分类号： TP312
文献标识码： A
DOI：10.16157/j.issn.0258-7998.212273
中文引用格式： 李卫龙，汪青，刘欣，等. 基于HMM模型的煤炭开采冲击模型分析[J].电子技术应用，2022，48(6)：89-91，97.
英文引用格式： Li Weilong，Wang Qing，Liu Xin，et al. Analysis of coal mining impact model based on HMM model[J]. Application of Electronic Technique，2022，48(6)：89-91，97.
Analysis of coal mining impact model based on HMM model
Li Weilong1，Wang Qing2，Liu Xin1，Zhang Canming1
1.Anhui Academy of Coal Science，Hefei 230001，China；2.Anhui Xinhua University，Hefei 230000，China
Abstract： In view of the safety problem of rock burst in coal production and mining, an assessment and analysis of coal mining impact model based on hidden Markov(HMM) model was proposed. Data samples collected under normal and abnormal conditions in coal mining environment were selected as offline training samples to obtain parameters of pre-mining environment model. Then through real-time detection of coal mining data samples as online training samples, real-time data is sent to the pre-mining environment model for evaluation, and the maximum probability is obtained according to the maximum likelihood learning, and the current operating state of the system is obtained through matching. The experimental results show that the model has high reliability in the coal mining impact and the coal safety monitoring work is stable.
Key words : rock burst pressure；hidden Markov model；off-line training；maximum likelihood

0 引言

    随着煤矿开采深度与强度不断增加，矿井以及开采工作台周围逐渐出现弹性形变，矿井弹性冲击灾害发生的频次也随之增多，预防冲击地压动力灾害是煤矿安全生产的重中之重[1-3]。在煤矿开采深度不断加深过程中，弹性形变集聚能量的过程会由线型状态向指数型状态转变。该形变所携带的能量会造成很强的破坏性，严重威胁煤矿开采安全。在煤层集聚的能量达到或超过冲击地压临界能量时，煤岩层由弹性形变所聚积的能量瞬间释放，该能量释放时将煤岩体抛出；同时，由爆炸引发工作面周围气体急剧膨胀，对井下设备和开采工作面造成破坏，并有可能对正在工作的人员造成伤亡，甚至该能量瞬间释放所造成的振动会给其他工作面带来安全隐患[4-6]。

    针对监测煤矿冲击地压问题，大致有以下几种方法：钻屑法、煤岩体观察法和电磁辐射法等[7-13]。许多研究者根据煤矿环境多因素共同作用等问题，提出大量灾害预测模型，如朱丽媛等提出深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害发生机理，在随着瓦斯压力的增大，煤岩层的能量指标降低，降低其冲击倾向性[3]。在冲击地压危险预测方面，根据温廷新等提出的基于预处理的果蝇优化算法优化极限学习机(AFOA-ELM)模型能够有效预测冲击地压发生，但果蝇优化算法是在一个固定范围随机搜索步长，在面对混合参数时难以做到自适应调整寻优能力[2]。在当煤矿顶板岩层刚度小于矿柱抗变形刚度时，矿井弹性冲击地压会随之发生，当煤岩层承受的负荷达到极限强度时，煤矿工作面也会遭到破坏，冲击地压诱导灾害发生。煤矿冲击地压的过程包括多个冲击阶段，李振雷等通过研究煤矿开采工作面破裂过程的同源声电响应特征及煤矿冲击破坏的时序演变规律和空间孕育特征来为冲击地压监测预警研究提供依据[7]。




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作者信息：

李卫龙1，汪  青2，刘  欣1，张灿明1

(1.安徽省煤炭科学研究院，安徽 合肥230001；2.安徽新华学院，安徽 合肥230000)




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