基于电磁辐射信号的煤岩变形破裂自忆性预测模型研究

【摘要】： 国内外大量的实验研究表明,煤岩电磁辐射与煤岩体的变形破裂过程密切相关。国内学者根据电磁辐射特性提出了非接触式电磁辐射预测技术,可以有效地预测煤岩动力灾害。但是,现有的电磁辐射预测技术在进行现场测定时,为了不影响生产,一般是不定时定点进行测定,测定时间也较短,因而不能实现连续监测,大大影响了预测的准确度。因此,怎样做到既不必采用电磁辐射连续监测又能提高预测的准确度,是本文的研究核心。 本文借助概率论及数理统计、矩阵论、高等数学、自忆性原理等数学理论,在现场实测煤岩电磁辐射信号的基础之上,建立电磁辐射信号时间序列的自忆性预测模型。论文的主要研究内容如下: (1)煤岩变形破裂电磁辐射实验研究。借助电磁辐射信号监测仪和电液伺服加载系统,进行各种煤岩样品在受载过程中电磁辐射实验研究,以考察煤岩受载过程应力应变变化与电磁辐射变化规律之间的关系。 (2)自忆性模型的建立。基于电磁辐射信号,利用自忆性的思想设定一个可能的非线性常微分方程,然后运用双向差分法反演出方程的具体形式。将非线性常微分方程作为动力核,运用系统自忆性原理,推导得一个差分-积分方程;运用最小二乘法求得该方程离散化形式中的自忆系数,从而建立起时间序列的自忆性模型。 (3)实例分析。以上述自忆性模型,运用到其他时间段进行电磁辐射信号预测,结果显示了自忆性模型有较好的预测效果。 综上所述,本文采用自忆性原理对电磁辐射信号的预测模型研究,具有良好的预报效果,这为我国在煤岩动力灾害预测方面提供了参考。