(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211080420.6 (22)申请日 2022.09.05 (71)申请人 山东科技大 学 地址 266590 山东省青岛市黄岛区前湾港 路579号 (72)发明人 王翀　姚东辉　陈军涛　林泽东　 张杏莉　安伟强　李晓刚　周俐军　 滕腾　胡晓亮　 (74)专利代理 机构 北京云嘉 湃富知识产权代理 有限公司 1 1678 专利代理师 谢子运 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 30/13(2020.01) G06F 17/18(2006.01)G06Q 50/02(2012.01) G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测 系统及方法 (57)摘要 本发明公开了一种基于区域划分的煤矿工 作面来压 预测系统及方法， 通过现有的支架压力 数据判断移架时间， 通过移架散点图拟合， 判断 出每个循环周期的开始和结束时间， 计算循环阻 力值； 通过计算相邻支架循环阻力值的相关系 数， 分析相邻支架循环阻力值的变化相关性， 并 以此进行区域划分； 按区域进行来压步距和稳定 步距的历史统计， 生成区域来压步距和稳定步距 概率密度； 通过当前来压状态和相关概率密度， 预测顶板区域未来循环周期内的来压状态。 本发 明提出的基于区域划分的煤矿工作面来压预测 方法能够在一定周期内较准确的预测来压状态， 确保采煤系统安全生产。 权利要求书2页 说明书5页 附图3页 CN 115481530 A 2022.12.16 CN 115481530 A 1.一种基于区域划分的煤矿工作面 来压预测方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： Step1、 通过现有 的支架压力数据判断移架时间， 通过移架散点 图拟合， 判断出每个循 环周期的开始和结束时间， 计算循环阻力值； Step2、 通过计算相邻支架循环阻力值的相关系数， 分析相邻支架循环阻力值的变化相 关性， 并以此进行区域划分； Step3、 按区域进行来压步距和稳定步距的历史统计， 生成区域来压步距和稳定步距概 率密度； Step4、 通过当前来压状态和相关概率密度， 预测顶板区域未来循环周期内的来压状 态。 2.根据权利要求1所述的一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测方法， 其特征在于， Step1具体包括有如下步骤： Step101、 分析每个支架的压力 ‑时间曲线， 计算移架点， 并将所有支架的移架点绘制于 一张图上， 形成移 架散点图； Step102、 对移架散点图的每条斜线进行一次线性拟合， 确定工作面每个割煤循环的开 始和结束时间； Step103、 在每个割煤循环内， 挑选每个支架的循环阻力， 生成每个支架的循环阻力 ‑推 进进尺序列图。 3.根据权利要求2所述的一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测方法， 其特征在于， Step101中计算移架 点时， 分析每个支架的压力 ‑时间曲线， 设置移架压力阈值， 当支架压力 低于设置的移 架压力阈值后， 并在8～ 20秒内高于该移 架压力阈值， 定义 为一次移架操作。 4.根据权利要求1所述的一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测方法， 其特征在于， Step2中按下列公式计算相邻支 架的相关系数： 其中i,j为支架编号， Xi,Xj为相应支架的循环阻力 ‑推进进尺序列； 设定区域划分阈值， 如果大于阈值， 则合并为同一区域， 否则划分为 不同区域。 5.根据权利要求2所述的一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测方法， 其特征在于， Step3具体包括如下步骤： Step301、 计算Step2中划分的区域每 个循环周期的压力值； Step302、 根据来压线计算Step301中每个区域的每个循环周期的来压状态， 划分周期 来压规律， 计算所有来压步距和稳定步距； Step303、 统计每个区域的历史来压状态， 生成区域 来压步距和稳定步距概 率密度。 6.根据权利要求5所述的一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测方法， 其特征在于， Step301中计算区域每 个循环周期的压力值的公式如下： 其中k为区域编号， m为区域内支架数量， P为Step103中挑 选的支架循环阻力， Pmax为支架循环内最大阻力。 7.根据权利要求5所述的一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测方法， 其特征在于， Step302中来压线的计算公式为：权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115481530 A 2式中， 为每个区域的平均压力， σ 为每 个区域的压力方差， n 为调整系数。 8.根据权利要求5所述的一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测方法， 其特征在于， Step302中划分周期来压规 律， 计算所有来压步距和稳定步距的具体步骤为： 通过比较区域循环周期压力值和来压线的大小判断当前区域的状态， 当区域循环周期 压力值大于来压线时， 当前区域处于来压状态， 否则为稳定状态； 每一个来压状态持续的步距长度定义为来压步距， 稳定状态持续的步距长度定义为稳 定步距， 比较所有区域周期压力值与来压线， 得到所有来压步距和稳定步距。 9.据权利要求1所述的一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测方法， 其特征在于， Step4中通过统计区域所有来压步距或稳定步距出现的频次， 形成来压步距概率密度图和 稳定步距概率密度图， 结合区域当前 的稳定或来压状态以及已发生的步距长度， 计算下一 周期内状态变化的概 率； 当前状态为稳定时， 则下一周期稳定步距结束的概率为： 其中px为稳定步 距＝x时来压的概 率， b为已发生的稳定步距； 当前状态为来压时， 则下一周期来压步距结束的概率为： 其中qx为来压步 距＝x时稳定的概 率， a为已发生的来压步距。 10.一种基于区域划分的煤矿工作面来压预测系统， 应用于权利要求1至9任一所述的 一种基于区域划分的煤矿工作面 来压预测方法， 其特 征在于， 该系统包括有 数据采集模块： 用于获取支架电液控数据， 通过采集的支架参数计算出支架所受 阻力 值； 伺服分析模块： 用于对支架阻力值进行分析， 生成最新的移架散点图， 划分割煤循环周 期并计算割煤循环阻力； 根据支架周期阻力的相关性划分来压区域， 并计算区域阻力值； 计 算区域来压步距和稳定步距概 率密度； 预测预警模块： 用于通过伺服分析模块生成的概率密度， 预测未来周期的来压状态， 对 预测来压概 率大于阈值、 来压强度超过规范值的来压通过手机模块进行 预警。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115481530 A 3