《一元线性回归分析在回采工作面瓦斯传感器部署中的应用.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《一元线性回归分析在回采工作面瓦斯传感器部署中的应用.pdf（5页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、8 0。煤矿安全(删4 0 2)一元线性回归分析在回采工作面瓦斯传感器部署中的应用孙继乎1，唐亮1，张向阳2，刘艳杰3(1 中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室，北京1 0 0 0 8 3；2 中国矿业大学(北京)信息工程研究所，北京1 0 0 0 8 3；3 黑龙江科技学院(嵩山校区)，黑龙汪哈尔滨1 5 0 0 9 0)摘要：为了给回采工作面上的瓦斯传感器放置提供理论依据，从数理统计的角度，应用线性拟和算法去分析解决问题。首先通过对回风巷3 个不同点瓦斯浓度和回采工作面瓦斯浓度采样，建立散点图和回归线，根据最小二乘原理确立一元线性回归方程，并检验方程的合理性，最后预测回采工
2、作面瓦斯浓度的区间范围。结果表明：煤矿安全规程对于回采工作面传感器要求布置的位置是合理的，如果在其他位置布设传感器则应调整其报警浓度。关键字：回采工作面；线性回归分析；拟和算法；瓦斯传感器中图分类号：T D 7 6文献标识码：B文章编号：1 0 0 3 4 9 6 X(2 0 0 8)0 5 0 0 8 0 0 3瓦斯是煤矿生产中产生的易燃易爆气体，是众多煤矿生产过程中的不安全因素，是造成煤矿恶性事故的主要原因之一，因此瓦斯监测及预测对于保证煤矿安全生产有着重要的意义。目前我国瓦斯监测技术已经有了很大发展【l】，煤矿安全规程中要求回采工作面甲烷传感器应放置在回风巷中距离工作面1 0m 的地方珏
3、。3】，这样的要求往往来源于实际经验，缺乏理论基础。已有的研究多是针对胶带起火布置相关传感器的位置，瓦斯传感器部署位置的研究较少H。】。文中从统计学和概率论的角度，根据不同位置传感器所测得的数据，应用一元回归分析的方法，建立回采工作面最高点浓度和瓦斯传感器布点浓度之间的线性关系，计算布点瓦斯浓度达到1 时，9 5 置信区间下回采工作面最高点浓度的取值范围，以此判断传感器布点是否可靠。1 一元线性回归分析的基本原理1 1 一元线性回归模型【8 1一元线性回归模型的形式为：y。=3 0+3 1 茗。+u；(t=1，2，r)(1)式中，r 为样本个数，膏成为自变量，这里是瓦斯测点的瓦斯浓度；，是因变
4、量，这里是回采工作面测点中瓦斯浓度的最大值；u 是误差项。基金项目：电子信息产业发展基金重点资助项目(财政部，财建【2 0 0 53 6 8 8 号：信部运 2 0 Q 5】5 5 5 号)；国家发改委煤炭行业标准资助项目根据测得的2 个样本值，通过数学计算得到岛以的估计值b。、6，对于给定的菇(回风巷测点的瓦斯浓度)，取Y=b o+b l x 作为儿-3 0+p。茗。的估计，其中：6 0=，一6 l 茗(2)乏(茗一氲)()，一)，)6 1=型1 一(3)(菇一i)2I=11 2 线性显著性检验9。2】最小二乘法确立的线性回归方程，是在线性假设的前提下计算出来的，必须对求出的线性回归方程作相
5、关显著性检验：风：J B。=0，皿：卢，O。如果t统计量落在拒绝域里，则拒绝原假设。对于双边检验，这意味着给定显著性水平a，其绝对值大于临界值以(r 一2)，则拒绝日。接受马，意味着回归效果是显著的。此外还要其他一些指标来衡量方程的拟和效果。1 3区间预测(1 3)给定膏=戈。，预测值Y=b o+b 1，实际值y，有一个置信度为(1 一仅)的预测区问：Y e=Y t 2 孑t+告+筹(4)式中：Y 表示按照拟和方程计算得出的值，刍表示石的标准差。该区间包含了一个菇值对应Y 值的取值范围，因此在测得回风巷测点的瓦斯浓度后，可以应用该 万方数据煤矿安全(2 0 0 8 0 5)8 l 公式对回采工
6、作面瓦斯最高浓度进行有效预测。2 实例应用2 1 建立散点图及回归线在回采工作面布置尽可能多的传感器，工作面浓度取所有传感器监测到瓦斯浓度的最大值，在回风巷距离工作面5m、1 0m、1 2m 的位置分别部署瓦斯传感器，并分别记录每次监测到的瓦斯浓度，共记录1 4 次，即样本个数为1 4 个，散点图及回归线如图l 所示，图中横坐标表示回风巷布置瓦斯传感器监测的瓦斯浓度，纵坐标表示工作面上瓦斯浓度的最大值。一趔K嚼毯矮壕培旧世H黝驰，测点瓦斯测点瓦斯测点瓦斯浓度(5 m)浓度(1 0 m)浓度(1 2 m)图1 测点瓦斯浓度与回采工作面瓦斯浓度比较从图1 可以看出，回风巷中3 个测点的瓦斯浓度值和
7、回采工作面瓦斯浓度最大值是满足线性关系的，可以依照前述方法建立线性回归方程。2 2 拟和一元线性图及区间粗略预测图根据前边所述方法。可以利用已有的数据拟和出一元线性方程，并根据如下算式生成粗略预测图，见图2。测点瓦斯测点瓦斯测点瓦斯浓度(5 m)浓度(1 0 m)浓度(1 2 m)图2 拟和图及区间预测图4u p p e r=蛆+2 s el o w e r=M f 一2 s e(5)其中，u p p e r 表示预测值的上线，l o w e r 表示预测值的下限，M f 表示根据拟和方程计算的预测值，s e表示拟和过程中产生的标准误。这里的预测是根据标准误所做的一个粗略的估计，更加精确的预测
8、区间应该根据(4)式来计算。从图2 可以看出，对于预测区间的上限和下限。并不是和回风巷测点的瓦斯浓度呈严格的线性关系，而是中间部分略凹，两边略凸的曲线。2 3 拟和效果的评价拟和各参数如表1 所示：表1 拟和参数根据区间预测，给定显著性水平理=0 0 5，通过查表可得t a,2=(T-2)=t o 临(1 4-2)=2 1 7 9，表1中3 个b。的t 统计量均大于2 1 7 9，拒绝日。接受马，说明所有3 个测点瓦斯浓度和回采工作面瓦斯最高浓度的线性相关在统计上是显著的。表中所有样本决定系数(砰)均接近l，说明3 个一元线性方程的拟和效果非常好。F 检验的相伴概率均可近似为1，表明测点浓度和
9、回采工作面瓦斯最高浓度的关系呈高度线性，回归方程高度显著。通过以上对参数的判断表明，所有建立的一元线性方程是有效的。3区间预测及结果分析根据表1 可以得到测点瓦斯浓度和回采工作面瓦斯最高浓度的一元线性回归方程如下。布点在距工作面5m 处的方程：Y=O。1 9 1+1 3 0 5 茗(6)布点在距工作面1 0m 处的方程：Y=O 9 0 9+3 9 5 7 茗(7)布点在距工作面1 2m 处的方程：y=0 0 7+5 3 1 6 石“(8)当距工作面5m 处的的瓦斯浓度达到煤矿安全规程所规定的报警浓度l 时，根据式(4)可求出工作面上瓦斯浓度最大值的取值范围为1 4 9 6 4-2 1 7 9
10、0 3 2 8 1 3 9 6。即置信度为9 5 的预测区间为(0 4 9 9，2 4 9 2)，回采工作面瓦斯浓度最大值为2 4 9 2，低于瓦斯爆炸下限5，如果将传感器布置在这个位置则整个回采工作面是非常安全的。同理，当距工作面1 0m 处瓦斯浓度达到l 时，置信度为9 5 的预测区间为(3 6 1 3，4 5 1 1)，回髟一铉彦彦坛 万方数据8 2 煤矿安全(酬4 0 2)采工作面瓦斯浓度最大值为4 5 1 1，将传感器布置在此仍能保证回采工作面的安全。当距工作面1 2m 处瓦斯浓度达到l 时，置信度为9 5 的预测区间为(4 3 6 3，6 4 1 9)，回采工作面瓦斯浓度最大值为6
11、 4 1 9，超过爆炸下限5。说明将瓦斯传感器布置在距工作面1 2r n 处且将报警浓度设为l 时，不能保证回采工作面的安全生产。4 结论(1)回风巷设置的3 点瓦斯浓度和回采工作面瓦斯浓度最大值具有良好的线性关系，可以通过拟和进行瓦斯的预测。(2)在回采工作面回风巷中的瓦斯浓度与回采工作面最高点瓦斯浓度的关系：监测点距回采工作面越远，构成的线性关系的斜率越大。(3)验证了 中要求回采工作面、甲烷传感器应放置在回风巷中距离工作面1 0m的地方是科学的，但并不是说超过1 0m 的地方就不能放置瓦斯传感器，如果放置的话应调整其报警浓度为适当的值，具体值可以通过拟和方程计算得到，其值一定低于l。参考
12、文献-(1】李民青，朱世松，赵建贵煤矿安全生产和监控系统的现状与未来发展趋势(J 焦作工学院学报，2 0 0 2(2)：1 2 1 1 2 5【2】孙继平矿井安全监控系统 M)北京：煤炭工业出版社。2 0 0 6(上接第7 9 页)向大气涌出瓦斯，故对报废矿井进行了瓦斯抽放及利用。如法国中央煤矿报废后，抽放瓦斯达5a，抽出总量达7 3 4 2M m 3。将来，对我国报废的高瓦斯矿井，也可考虑进行瓦斯抽放。5 结语总之，对于不同抽放方法，均要根据工作面、采空区实际情况，针对不同的瓦斯来源对症下药，才能 3 3中华人民共和国煤矿安全规程 s)北京：煤炭工业出版社，1 9 9 2【4 王青维，龙大勇
13、串风甲烷传感器安设探讨C J 3 矿业安全与环保，2 0 0 6 0 0)：1 5 8 1 6 0 5 3 孙少军浅谈矿井甲烷、一氧化碳和温度传感器的布置(J)铁法科技，2 0 0 1(1)：4 2 4 4【6 朱红青，等煤矿井下输送带火灾传感器报警限和问距设计研究及应用 J】煤炭科学技术，2 0 0 1，2 9(1 1)：4 2 一“【7)徐景德，周心权煤矿胶带输送机火灾早期报警技术的研究(J)煤矿安全，1 9 9 9(8)：3 I 一3 3 8 3 高铁梅，等计量经济分析方法与建模 M 北京：清华大学出版社，2 0 0 6 9 3陈富勇利用回归分析预测矿井未开采区的瓦斯涌出量C J 3 煤
14、矿安全，2 0 0 3。2 4(2)：1 5 1 6 1 0 3 赵红梅，等矿井瓦斯涌出量一元线性回归及区间预测探讨C J 3 能源技术与管理，2 0 0 7(3)：1 4 4 1 4 5(1 1 3 汪荣鑫数理统计 M】陕西：西安交通大学出版社，1 9 8 6 1 2 3陈富勇利用回归分析预测矿井未开采区的瓦斯涌出量C J 3 煤矿安全，2 0 0 3，2 4(2)：1 5 1 6 1 3 3 史代敏，等计量经济学(M)成都：西南财经大学出版社，2 0 0 1 作者简介：孙继平(1 9 5 8 一)，男，汉族，山西翼城人，中国矿业大学(北京)教授，博士生导师。长期从事矿井监控与移动通信方面研
15、究，出版著作5 部，公开发表论文8 0 余篇。制定煤炭行业标准3 项。专利3 项，获煤炭部、能源部、国家教委科技进步奖3 项。(收稿日期：2 0 0 7 1 0 2 2；责任编辑：王福厚)达到预期目的。作者简介：王玉武(1 9 6 2 一)，男，研究员,1 9 8 6 年毕业于阜新矿业学院采矿系，现任煤科总院抚顺分院科研中心副主任，从事煤矿瓦斯灾害防治研究工作，发表各种科技论文2 0 余篇，参与编写著作2 部。(收稿日期：2 0 0 7 一1 0 2 2；责任鳊辑：王福厚)万方数据一元线性回归分析在回采工作面瓦斯传感器部署中的应用一元线性回归分析在回采工作面瓦斯传感器部署中的应用作者：孙继平，
16、唐亮，张向阳，刘艳杰作者单位：孙继平,唐亮(中国矿业大学(北京)煤炭资源与安全开采国家重点实验室,北京,100083)，张向阳(中国矿业大学(北京)信息工程研究所,北京,100083)，刘艳杰(黑龙江科技学院,嵩山校区,黑龙江,哈尔滨,150090)刊名：煤矿安全英文刊名：SAFETY IN COAL MINES年，卷(期)：2008,39(5)被引用次数：1次 参考文献(13条)参考文献(13条)1.李民青.朱世松.赵建贵 煤矿安全生产和监控系统的现状与未来发展趋势期刊论文-焦作工学院学报 2002(02)2.孙继平 矿井安全监控系统 20063.中华人民共和国煤矿安全规程 19924.王青
17、维.龙大勇 串风甲烷传感器安设探讨期刊论文-矿业安全与环保 2006(30)5.孙少军 浅谈矿井甲烷、一氧化碳和温度传感器的布置 2001(01)6.朱红青 煤矿井下输送带火灾传感器报警限和间距设计研究及应用期刊论文-煤炭科学技术 2001(11)7.徐景德.周心权 煤矿胶带输送机火灾早期报警技术的研究 1999(08)8.高铁梅 计量经济分析方法与建模 20069.陈富勇 利用回归分析预测矿井未开采区的瓦斯涌出量期刊论文-煤矿安全 2003(02)10.赵红梅 矿井瓦斯涌出量一元线性回归及区间预测探讨期刊论文-能源技术与管理 2007(03)11.汪荣鑫 数理统计 198612.陈富勇 利用
18、回归分析预测矿井未开采区的瓦斯涌出量期刊论文-煤矿安全 2003(02)13.史代敏 计量经济学 2001 本文读者也读过(9条)本文读者也读过(9条)1.黄滨.郑莉婵 超长大桩基成孔价格分析期刊论文-中外公路2006,26(5)2.阙金声.陈剑平.石丙飞.QUE Jin-sheng.CHEN Jian-ping.SHI Bing-fei 广州大学城软土的工程地质性质统计分析期刊论文-煤田地质与勘探2007,35(1)3.任占兵.邓重生 男子优秀跨栏运动员110m栏成绩与100m成绩的线性回归分析期刊论文-辽宁体育科技2005,27(2)4.张二艳.杨莉军 最小二乘法三种形式及一元线性回归分析
19、的讲授期刊论文-北京印刷学院学报2003,11(2)5.周玉珠.姜奉华 实验数据的一元线性回归分析及其显著性检验期刊论文-大学物理实验2001,14(4)6.樊惠明 运用数理统计的方法预测纸及纸板的消费量期刊论文-造纸科学与技术2002,21(5)7.王荣 线性回归分析在旧房评估中的应用期刊论文-肇庆学院学报2004,25(5)8.左明星.刘军正.雒恩科.Zuo Mingxing.Liu Junzheng.Luo Enke 农戈山铅锌矿铅银元素一元线性回归分析期刊论文-中国煤炭地质2008,20(z1)9.蒋祥龙.杨文礼.王艳 安徽省高职生学习动机现状的调查报告描述统计分析和单因素方差分析期刊论文-安庆师范学院学报（社会科学版）2010,29(6)引证文献(1条)引证文献(1条)1.赵丹.潘竞涛.刘剑 基于一元线性回归由风速传感器测量值推导巷道平均风速期刊论文-世界科技研究与发展2011(2)本文链接：http:/