煤炭科学技术

作者：肖晓春, 马鑫, 丁鑫, 樊玉峰, 张文萍,

关键词：含瓦斯煤岩, 电荷信号, 多指标融合, 前兆判定方法, 预警,

为解决瓦斯煤岩动力灾害前兆电荷信号预警准确性不高的难题，提出了一种基于电荷信号多指标的含瓦斯煤岩破坏综合预警方法。基于历史电荷信号数据，提取3个预警效果显著且能敏感反映含瓦斯煤岩灾变破坏的前兆指标，包括瞬时脉冲电荷量、排列熵和波形因数。通过开展不同侧压比条件下含瓦斯煤岩加载试验，结合物理试验和信号分析，深入研究了含瓦斯煤岩破裂电荷演化规律，基于层次分析法和遗传算法，确定了“三指标”的权重值和6个优选特征指标的临界值，将这些优选指标作为综合预警方法的输入参数，构建了含瓦斯煤岩破坏综合预警模型。为验证该方法的有效性，采用实验室历史数据中的含瓦斯煤岩破坏电荷信号进行验证分析。结果表明：通过对大同煤业集团忻州窑矿含瓦斯煤岩试样电荷信号数据的分析，确定了电荷信号前兆敏感指标瞬时脉冲电荷量、排列熵、波形因数的权重分别为0.633、0.106和0.261；筛选出了“三指标”中6个关键指标作为综合预警方法的输入参数：排列熵0.5 s偏差值、排列熵偏差异常持续时间、波形因数0.5 s偏差值、波形因数偏差异常频次、瞬时脉冲电荷量累积量斜率和瞬时脉冲电荷量数值变化率，其对应的临界值分别为0.24、0.05、0.35、3.00、0.014和3.32。将上述指标和临界值应用于历史试验数据进行验证，验证结果表明该综合预警方法对含瓦斯煤岩破坏的相对时间预测最高可达73.882 s，显著提升了预警准确性和适用性。该方法能够及时预测含瓦斯煤岩破坏风险程度，为矿井安全开采提供了参考。

来源：2026年第3期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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