煤矿冲击地压综合监测预警平台创新研究

利用Weka、Excel和Ultra Edit等软件，以冲击地压危险程度数据为样本，分别采用支持向量机、决策树和朴素贝叶斯分类器三种数据挖掘算法进行训练和预测。通过对比分析三种算法的精度、混淆矩阵和节点错误率，结果表明，贝叶斯分类器在冲击地压预测方面表现最佳，其预测精度高，具有进一步研究的价值。

为解决华北型煤田煤层底板突水监测不全、智能化水平不高等问题，基于底板“下三带”理论，提出了多频连续电法充水水源监测系统和“井-地-孔”联合微震监测系统。采用伪随机多频序列作为人工场源，通过伪随机相关辨识技术提取弱信号。同时，研发了带推靠的孔中传感器及回收装置，实现了三维立体布署和时空精细定位与实时监测。智能预警系统结合时序大数据挖掘和深度学习技术，通过预警级别的三视热力图输出，实时显示煤层底板各网格的预警情况。

本研究从山东华丰矿冲击地压发生次数与震级关系的角度出发，阐述了利用震级趋势预测冲击地压的基本原理，并引入了G-R公式进行详细分析。通过对该矿1995～2001年的统计数据进行分析，揭示了一些重要的规律与结论。研究结果表明，基于G-R公式进行的冲击地压预测具有一定的可靠性，为未来的研究和应用提供了新的思路。

以某矿1302工作面冲击地压表现为研究背景，通过对冲击地压表现进行统计分析，确定了其发生的基本特征。根据冲击地压的主要影响因素，提出了钻孔卸压和爆破卸压两种冲击地压治理方法。在实施危险区域解决方案后，通过钻屑法监测结果分析，发现峰值应力向煤体深部转移，取得了良好的治理效果。

本研究基于工作面微震事件释能规律的统计分析，探讨了微震能量随时间变化的趋势。研究发现高能量微震事件是冲击地压发生的必要条件。以大同忻州窑煤矿为例，应用ARIMA季节性模型和门限自回归模型预测未来微震释能趋势，比较了两种方法的优缺点及适用条件；同时，利用微震能量方差变化特征函数，提出了冲击危险模式的识别方法。研究结果显示，周期性明显的高能量微震事件，ARIMA季节性模型能有效预测其释能趋势，而门限自回归模型适用于预测释能趋势周期性不显著的高能微震事件。微震能量方差变化特征函数判别准则可有效预警冲击地压的发生。

统计分析了开滦矿区唐山矿和赵各庄发生的冲击地压事故，阐述了该区域深部冲击地压灾害的显现特征，并探讨了构造应力、煤岩体物理力学性质、开采深度和开采技术条件等因素对冲击地压发生的主导作用。结合开滦矿区的实际情况，提出了治理该地区深部冲击地压灾害的合理措施。

以义马矿区为研究对象，统计分析了 11 个典型工作面发生的 89 次冲击地压事件。研究发现，义马矿区冲击地压主要发生在回采巷道，共计 51 次，占比 57.3%。冲击地压引起的回采巷道变形破坏主要表现为底鼓，并伴随上帮移出和下帮肩角鼓出等现象。

为了实现煤矿安全监控系统在移动设备上的同步监测和分析，开发了基于Android系统的移动监控平台。该平台能够实时采集监控数据，并即时显示井下环境和报警信息。用户可随时选择监测点和时间段，分析环境变化趋势并统计异常数据。

长期以来，顶板灾害在我国煤矿事故中占据主要位置，其发生频率和致命性是煤矿安全生产的主要挑战。通过分析顶板岩性、矿压表现特征和实例统计，得出我国回采工作面顶板灾害主要表现为片帮冒顶、顶板大面积突然垮落和大面积切顶压架三种类型。系统分析了各类型顶板灾害的发生特点及其成因：片帮冒顶多发生于松软煤岩体和管理不善的工作面；顶板大面积突然垮落主要由坚硬顶板的瞬时垮落引起；大面积切顶压架则常见于浅埋薄基岩或累积下沉严重的工作面。针对我国煤矿顶板灾害监测与防治，提出了工作面顶板灾害全景监测预警技术架构，包括微震监测系统、矿压监测系统和三维激光扫描技术，以动态掌握采场围岩活动规律和支架工况，实现顶板灾害的有效监测预警。此外，还建议在工作面开采前优化采煤方法和科学布置工作面，以及在开采过程中采用顶板弱化技术，综合防治顶板灾害。