基于高斯混合模型的采煤工作面冲击危险性评价
崔 峰1,2,3，李宜霏1，贾冲1，陆长亮1，
何仕凤1，张随林1，田梦琪1
1. 西安科技大学 能源学院，陕西 西安 710054
2. 西安科技大学 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室，陕西 西安 710054
3. 自然资源部煤炭资源勘查与综合利用重点实验室，陕西 西安 710021
创新点
1.采用高斯混合模型研究声发射能量波动概率分布规律。相比单一分布模型，其在多拟合效果指标中表现优异，更适合描述工作面回采过程能量波动，为冲击危险性评价提供新的模型方法。
2.基于EM算法的GMM聚类分析，将声发射事件总能量分布划分为高频低能型和低频高能型两类，结合概率-能量梯度变化特征，提出基于高斯混合模型及置信区间的冲击危险性评价指标模型，为冲击危险性评价提供概率学新视角和思路。
3.将推进度指标引入概率密度分布研究，构建二维高斯混合模型，综合考虑能量波动的时变效应，使模型能更好捕捉系统复杂性，深化对冲击危险性的认识。
文章主要内容
1 工程背景
2 基于声发射监测的覆岩破断及垮落模拟实验
2.1 物理相似材料模拟实验模型构建
2.2 声发射监测原理与设备
2.3 40111工作面回采期间声发射特征
3 声发射能量波动概率密度分布模型
3.1 声发射能量波动的概率密度函数
3.2 拟合效果分析指标
3.3 一维概率密度分布模型
4 基于二维高斯混合模型的冲击危险性分析
4.1 二维高斯混合模型
4.2 EM算法
4.3 覆岩破断及垮落的声发射事件概率密度分布聚类分析
4.4 基于高斯混合模型与置信区间的冲击危险性评价
5 工程实践验证
6 结论
主要附图
图3 物理相似材料模拟实验
图4 40111工作面回采全过程声发射特征
图5 40111工作面第一次周期来压能量随时间变化
图6 40111工作面声发射能量概率分布规律
图7 单一分布函数拟合效果对比图
图10 回采全过程声发射总能量概率密度分布特征（二维高斯分布曲面图）
图11 基于声发射事件总能量的冲击危险性评价
图12 基于现场微震事件能量的冲击危险性评价
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作者简介
崔峰，中共党员，博士，教授，博士生导师，西安科技大学科技处副处长。担任中国岩石力学与工程学会软岩工程与深部灾害控制分会理事、煤炭工业技术委员会动力灾害预警与防治专家委员会委员等。兼任煤炭学报、中国矿业大学学报、Deep Underground Science and Engineering等学术期刊中青年编委。入选陕西省青年科技新星、陕西省“高层次人才特殊支持计划”青年拔尖人才等。
致力于西部地区特厚煤层综放开采、动力灾害控制、矿山多源灾害监测与智能化分析等方面的研究。主持国家自然科学基金项目3项、企业联合技术攻关项目10多项，研究成果获省部级奖励10多项。在煤炭学报、煤田地质与勘探等国内外学术期刊与会议中发表论文60余篇，以第一作者发表的论文被SCI/EI收录30多篇，2篇论文入选中国精品科技期刊顶尖学术论文。出版著作4部，授权发明专利20多项。
崔峰，李宜霏，贾冲，等. 基于高斯混合模型的采煤工作面冲击危险性评价[J]. 煤田地质与勘探，2024，52(10)：85−96. DOI: 10.12363/issn.1001-1986.24.01.0072
