摘要：煤礦沖擊地壓監測預警是沖擊地壓防治的重要環節，但單指標監測預警的可靠性差，多指標聯合監測存在各指標相互獨立，預警閾值不確定，實時聯合效果差等問題，本文通過應用改進的D-S證據理論融合微震指標和聲電指標多參量監測結果，并對監測結果進行變換，效果更加直觀，通過在2315工作面進行5個月的現場實踐，共計準確預警沖擊地壓事件9次，大能量礦震事件8次，沖擊、大能量礦震事故預警的準確率達100%，誤報3次，誤報率為15%。應用改進的D-S證據理論融合微震指標和聲電指標多參量監測結果對沖擊地壓進行預警的準確率較高，解決了多指標聯合預警的缺陷，具有很好的應用前景。

　　關鍵詞：煤礦;大埋深;多參量;沖擊地壓;預警技術

　　0引言

　　煤礦沖擊地壓是嚴重的煤巖動力現象，是在高地應力條件下進行煤炭回采時，煤巖體受采動影響，應力重新分布造成局部應力集中，在外部因素的影響下失穩破壞，積聚在煤巖體內的彈性能突然釋放，造成強烈震動和巷道內設備損壞及人員傷亡。山東省內千米深井和沖擊礦井在全國占有比重最高，在全國存有的43處千米深井中，山東有16處，占全國深井數的37.2%，山東有沖擊礦井42處，占全國沖擊礦井的30%。山東龍鄆煤業10.20重大沖擊地壓事故造成21人死亡，1人重傷，影響山東42處沖擊礦井停產待查。沖擊地壓已成為影響煤礦生產的主要動力災害。如何有效預測和治理煤礦沖擊地壓災害是目前我國煤礦生產亟待解決的難題[1-4]。

　　消防論文范例：當前農村消防工作現狀及對策研究

　　煤礦沖擊地壓發生前會有一些前兆信息顯現，但有開采環境的影響，使這些前兆信息呈現復雜性的混沌特征，給沖擊地壓預測變得十分困難。國內外諸多學者在沖擊地壓的預測和防治中積累了許多的寶貴經驗。劉金海通過分析多種沖擊地壓的監測預警技術，總結了監測預警在參量、閾值、測點布設等方面存在的問題，并分析震動-應力聯合監測技術和全頻廣域監測技術，指出全頻廣域監測技術在未來的沖擊地壓監測預警中具有廣闊前景[5]。

　　王永，劉金海，王顏亮等通過分析當前煤礦多參量沖擊地壓預警的現狀和問題，提出沖擊地壓多參量預警平臺建設方案，通過充分挖掘個參量的監測結果，克服了指標獨立，實時監測效果差的的弊端，彌補了聯合監測的不足，并在鄆城煤礦進行測試，提高了沖擊地壓預警結果的準確性[6]。

　　劉曉悅，李朋園針對沖擊地壓非線性、強耦合性特點，單一的沖擊地壓預測模型，雖然方法可行性強，但是其處理速度慢，預測結果精度不高等問題，通過應用LGMS、PSO、SA、混沌搜索來修正果蠅算法(IFOA)，并通過BP網絡來調整權值和閾值，建立煤礦沖擊地壓預測模型，并在河北開灤煤礦進行仿真驗證，其預測精度明顯提高，網絡具有較強的收斂性能和優化能力[7]。

　　目前針對沖擊地壓預警的方法多，手段各異，單一參數預測沖擊地壓的結果不準確，各種方法的預警指標不一致，經常造成現場無法正確選擇沖擊地壓的預測方式，本文針對單一物理參數預測結果不準確，預警指標不一致的問題，基于微震監測和電磁輻射監測提出多地球物理常數的沖擊地壓預測方法，運用D-S證據理論整合多地球物理常數監測結果，旨在為煤礦準確越策沖擊地壓提供借鑒。

　　1D-S證據理論

　　D-S證據理論于1967年提出，是一種建立在非空集合Θ(Θ=A1,A2,…,Am)上多信息融合方法，Θ為D-S證據理論的假設空間，也稱為識別框架，目前D-S證據理論廣泛應用于有限離散領域的推理[8-9]。主要包括基本概率分配函數、似然函數、信任函數等幾個要件。

　　2證據指標選取

　　微震監測和聲電監測為煤礦現場常用的沖擊地壓監測預警方式，本文選取微震法、電磁輻射法和聲發射監測數據作為D-S證據理論的證據指標[10-11]。微震、電磁輻射和聲發射信號受采掘活動影響，煤巖體內原始地應力調整，圍巖變形破壞過程中能量、電磁波和彈性波的釋放，反應了煤巖體中的應力狀態和能量釋放的速度，當煤巖體的應力狀態發生較大幅度的變化時，能量信號、聲電信號均會出現明顯波動，當波動程度超過一定特定的范圍，即表示發生沖擊危險性增大。一般情況下，煤巖體內部能量的非均衡變化隨時間不斷波動，具有顯著的時間特性。因此，能量信號、聲電信號參數能應用于沖擊地壓的監測預警研究。

　　3多地球物理參數的多指標信息融合預警模型

　　根據D-S證據理論假設空間并結合現場實際情況，將D-S的證據體為Di=(D1，D2，D3，D4，D5)，式中：D1、D2、D3、D4、D5分別表示b，ΔE、ΔN、ΔR、ΔA。假設空間分為四級評價體系，即Θ=(Θ1，Θ2，Θ3，Θ4)，判別標準為：Θ1(0.7<μ<1)，危險級別;Θ2(0.5<μ<0.7)，較危險級別;Θ3(0.3<μ<0.5)，較安全級別;Θ4(0<μ<0.3)，安全級別;當μ=0時，工作面安全，不會發生沖擊事故，當μ=1時，工作面最危險，極易發生沖擊事故。

　　4現場實踐

　　朱家鎮煤礦2315工作面位于井下-940m開采水平，地面標高+34～+36m，工作面標高-975～-990m，埋深超過1000m，主采3煤，煤層傾角2°～9°，平均4°，煤厚2.1～3.1m，平均2.6m。煤層頂板主要為深灰色泥質砂巖、相對完整，局部含粉砂巖，較破碎，底板為深灰色泥巖及砂質泥巖。工作面地質構造對開采活動具有一定影響，其中由于XDF203等斷層的存在使得工作面沖擊危險程度增大。通過選取2315工作面2017年7月1日—2017年11月30日的微震監測數據和聲電監測數據，并通過公式(15)和公式(16)確定各指標的危險程度概率賦值情況，然后進行基本概率賦值并根據D-S數據融合方法進行數據處理，為得到更加直觀的結果。

　　2315工作面2017年7月1日—2017年11月30日生產期間，工作面共發生沖擊地壓事件9次，微震監測到大能量礦震事件8次。在此次驗證實踐中，均能提前1～4d對沖擊地壓和大能量礦震進行預警，且沖擊地壓和大能量礦震事件均能被準確預警，事件預測的準確率為100%。其中存在3次為無礦震和沖擊地壓的誤報事件，多參量沖擊地壓預警的整體準確率為85%。因此基于改進的D-S證據理論融合微震指標和聲電指標多參量監測結果對沖擊地壓進行預警的準確率較高，對沖擊地壓和大能量礦震事件能準確預警，且所需數據為煤礦現場常設設備及監測數據，現場適用性好。

　　5結論

　　沖擊地壓單指標監測預警的可靠性差，多指標聯合監測存在各指標相互獨立，預警閾值不確定，實時聯合效果差等問題，本文通過改進的D-S證據理 論融合微震指標和聲電指標多參量監測結果，對沖擊地壓進行預測，得出以下結論：

　　1)微震能量和微震時間發生次數的表達式中常數b反映震源區的應力和介質條件，將常數b作為微震監測特征指標;根據聲電監測儀監測數據，引入時間波動梯度概念作為聲電信號的特征指標。2)沖擊地壓預測標準為：當基本概率賦值結果出現連續3d明顯增長，或者達到級時，進行沖擊地壓預警。3)2315工作面2017年7月1日—2017年11月30日生產期間，工作面共發生沖擊地壓事件9次，微震監測到大能量礦震事件8次，均能提前1～4d對沖擊地壓和大能量礦震進行預警，事件預測的準確率為100%。

　　參考文獻：

　　[1]龍鄆煤業沖擊地壓事故:救援難度大比地震更難預測[J].消防界(電子版)，2018，4(20)：2.

　　[2]張順蛟，吳士良，王龍蛟.復雜條件下掘進工作面沖擊地壓危險性預測與防治[J].煤炭技術，2018，37(5)：212-213.

　　[3]王佳信，周宗紅，李克鋼，劉玉成，王海泉.一種沖擊地壓危險性等級多參量辨識模型及應用[J].煤炭學報，2017，42(S2)：311-322.

　　[4]陳伊濤.千米深井厚煤層開采的沖擊地壓危險性評價及卸壓技術研究[D].河北工程大學，2015.

　　[5]劉金海.煤礦沖擊地壓監測預警技術新進展[J].煤炭科學技術，2016，44(6)：71-77.

　　[6]王永，劉金海，王顏亮，魏全德.煤礦沖擊地壓多參量監測預警平臺研究[J].煤炭工程，2018，50(4)：19-21.

　　作者：郤智慧