文档介绍：1 基于混沌理论的煤与瓦斯突出预测研究方法摘要: 煤矿开采过程中会有电磁辐射产生, 研究表明, 煤与瓦斯突出时, 电磁辐射信号会发生明显的异常前兆。根据煤与瓦斯突出时产生的电磁辐射信号的特征和混沌时间序列可以短期预测的特点, 重构电磁辐射时间序列相空间, 并采用改进的 C-C 算法确定相空间的两个重要参数延迟时间T 和嵌入维数 m 。然后运用加权一阶局域法构建煤矿瓦斯浓度预测模型,进行煤矿瓦斯浓度预测。关键词:煤与瓦斯突出;混沌时间序列;瓦斯浓度;相空间重构;一阶局域法中图分类号: TP393 文献标识码: A 文章编号: 1009-3044 ( 2013 ) 28-6369-03 煤炭产业在我国国民经济和社会发展中起着重要的支撑作用。随着我国经济的高速发展, 煤矿开采量每年呈递增趋势。但每年因煤矿事故所造成的人员伤亡数量同样也是惊人的。而煤与瓦斯突出是煤矿生产中最严重的灾害之一, 瓦斯直接关系到矿工的生命安全、煤矿生产。所以怎样对瓦斯浓度进行准确有效的预测,一直是有待于研究的重要课题。本文根据分析煤与瓦斯突出形成的电磁辐射信号时间序列特征, 采用混沌算法将煤岩电磁辐射信号时间序列相空间重构。,并根据改进的 C-C 算法计算出相空间中的延迟时间 T 和嵌入维数 m。然后在电磁辐射信号时 2 间序列相空间中,建立加权一阶局域近似模型来预测下一刻的瓦斯浓度值。 1 瓦斯突出预测系统组成原理瓦斯突出预测系统是电场探头、放大器、 A/D 转换器等组成。当由电磁场探头接收到较弱的电磁辐射信号后经前置放大器放大后送入 A/D 转换器, 信号放大器具有高带外抑制能力的带通滤波器和信号放大功能, 确保接收信号的有效性, 实现电磁辐射信号放大至 伏,供 A/D 实现模数转换。数据缓存和 CPU 部分完成电磁辐射数据短时分形模糊滤波, 以剔除非平稳噪声和电磁干扰信号。数据输出、存贮、报警和显示则通过 RS232 或 USB 接口对预处理后的电磁辐射数据进行实时显示、输出和存贮,并根据瓦斯预警设置进行预测和报警, 也可通过以太网口实现电磁辐射数据的远程传输和瓦斯预测和报警。瓦斯突出预测系统组成如图 1 所示。 2 瓦斯突出形成的电磁辐射信号特征煤矿采掘过程伴随产生电磁辐射, 电磁辐射是煤岩体受到采动影响后应力重新分布或变形破裂趋向新的平衡的结果[8] 。瓦斯突出前有明显的电磁异常前兆: 工作面前方煤岩体或含瓦斯煤岩体处于高应力状态, 煤岩体电磁辐射信号较强, 或处于逐渐增强的变形破裂过程中, 煤岩体电磁辐射信号增强[2] [3] 。研究表明,瓦斯突出形成的电磁辐射信号时间序列特征主要有两点: 1 )微弱性通常是 mV级[5] ;2 )非线性[2] [9-10] 。 3 电磁辐射信号微弱, 则在信号产生、传播和接收过程中极易受到外界噪声的影响。电磁辐射信号非线性, 则采用常规的信号处理方法存在不易剔除噪声和干扰等。因此,针对瓦斯突出形成的电磁辐射信号的这两种特性, 我们采用混沌算法[11-14] 可以更好的对其分析研究。本研究采用 EHP-200 电磁场探头分析仪接收电磁辐射信号。 EHP-20 0 电磁场探头分析仪测量的场强范围是( ~ 1000V/m ) 的电场和场强范围是( 6mA/m ~ 300A/m ) 的磁场。测量的频率范围为 9KHz