【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种冲击地压全时空预测方法，具体是一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，属于煤矿安全。
技术介绍
1、冲击地压监测预警是当前煤矿安全领域的研究热点。
2、冲击地压的监测方法主要分为三大类：采矿方法、地球物理方法和多参量综合监测预警方法。采矿方法是通过基于不同采矿理论来评估和预测冲击地压的危险性，主要包括钻屑法、综合指数法、煤岩体变形观测法、煤岩层冲击倾向性分类法、数值模拟法、应力监测法和工作面支架阻力监测法等。地球物理方法是通过连续记录煤岩体内出现的动力现象，实时监测冲击危险状态，主要包括微震法、电磁辐射法、声发射(地音)法等。多参量综合监测预警方法是基于综合指数法、振动波ct、微震、声电一体化及应力监测等多个参数，建立矿井探测评价系统，并基于此进行区域预测和局部预警，此类方法综合考虑了冲击地压发生的多种因素，提高了监测预警的准确性。潘一山等构建了矿震检测定位系统并在现场应用上取得很好的效果；窦林名等构建了基于时空架构的冲击矿压"应力场–震动波场"监测预警技术，用于冲击地压危险分级预测；齐庆新等制定了冲击危险精准甄别与智能识别技术相应的防治思路与技术框架。
3、基于微震监测数据的冲击地压危险性预测是当前研究热点，相关工作包括时间和空间预测两方面。冲击地压时间预测是指从时间维度上预测冲击地压发生概率。陈结等构建贝叶斯概率综合模型的物理驱动以及深度学习模型msnet的数据驱动，融合完成冲击地压“双驱动”智能预警架构。曹安业等解释了仅采用物理指标进行冲击地压预测的短板与不足，提出物理
技术实现思路
1、本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术在于提出一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，能够实现冲击地压时间-空间协同的全时空预测。
2、根据本专利技术的一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，包括微震时空特征指标模块、时间预测模块和空间预测模块，具体方法如下：
3、s1采集原始微震数据，包括微震时间、震源坐标和能量大小；
4、s2在微震时空特征指标模块中，利用微震时间和震源坐标构建时间序列数据集m，然后采用pca方法对时间序列数据集进行降维处理，最后利用kde方法处理降维后的数据，获得每个数据点的概率密度值，这些概率密度值被定义为微震时空特征指标，该指标可反应数据在此时间段内的聚集程度；
5、s3在时间预测模块中，基于处理后的时间序列数据集m和微震时空特征指标生成新的时间数据集m'，并利用该数据集构造微震数据前兆模式序列，基于微震数据前兆模式序列采用lstm构建冲击地压时间预测模型，并利用全连接网络实现冲击地压时间的精准预测，并对该模型进行训练和测试，完成冲击地压时间预测方法的构建，用于预测未来一段时间内冲击地压的危险等级；
6、s4在空间预测模块中，利用微震时空特征指标ρ分别构建短时间窗t1和长时间窗t2的危险区域空间预测云图，利用权重叠加将长短时间窗的危险区域空间预测云图进行融合，构建冲击危险区域云图，根据云图中危险区域，实现冲击地压空间的精准预测，完成冲击地压空间预测方法的构建。
7、与现有技术相比，本专利技术包括冲击地压时间预测方法和空间预测方法，其中，基于深度循环神经网络时间预测方法，包括数据预处理、预测模型构建、模型训练和模型测试。数据预处理将“时-空-强”特征以及微震时空特征指标处理为具有特定时间窗的前兆模式序列；预测模型构建采用深度循环神经网络进行数据训练，全连接网络进行模型的分类；在模型训练和模型测试中，得出采用时间窗i为6h预测未来时长n为6h效果最好。而本专利技术冲击地压空间预测防范，则构建了长短期时间窗数据，归一化计算确认各自时间窗数据权重；采用了克里金插值法处理归一化数据，根据权重叠加得到长短时间窗融合的微震时空特征指标网格矩阵；利用网格矩阵绘制空间云图，确立危险区域，完成冲击地压空间预测方法的构建。本专利技术结合冲击地压时间预测和空间预测方法，实现了冲击地压时间-空间协同的全时空预测，预测结果准确。
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1.一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，包括微震时空特征指标模块、时间预测模块和空间预测模块，具体方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，所述步骤S2中的微震时空特征指标ρ通过以下方法获得：
3.根据权利要求2所述的一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，所述步骤S3具体包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，所述步骤S3.1具体方法如下：
5.根据权利要求3所述的一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，所述步骤S3.3中对冲击地压时间预测模型进行训练的具体方法如下：
6.根据权利要求1所述的一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，所述步骤S4具体包括以下步骤：
【技术特征摘要】
1.一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，包括微震时空特征指标模块、时间预测模块和空间预测模块，具体方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，所述步骤s2中的微震时空特征指标ρ通过以下方法获得：
3.根据权利要求2所述的一种基于微震“时-空-强”的冲击地压全时空预测方法，其特征在于，所述步骤s3具体包括以下步骤：
【专利技术属性】
技术研发人员：曹安业，杨旭，刘亚鹏，李森，赵卫卫，刘耀琪，白贤栖，王常彬，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：
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