煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種沖擊地壓預(yù)警方法，具體涉及一種煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法。
【背景技術(shù)】
[0002]沖擊地壓是煤礦井下發(fā)生的一種由于煤巖體在采掘活動中集聚的彈性能量突然釋放而導(dǎo)致煤巖體瞬間拋出、巷道破壞甚至人員傷亡的動力災(zāi)害。沖擊地壓的發(fā)生是煤體在應(yīng)力集中到一定程度后發(fā)生突然破壞的外在表現(xiàn)，對煤體的應(yīng)力及其變化進行監(jiān)測是進行沖擊地壓預(yù)警的一種手段。
[0003]但目前常規(guī)的預(yù)警方法由于預(yù)警指標(biāo)選擇不合適，預(yù)警效果并不理想。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法，將傳感器之間的冗余和互補信息按規(guī)則進行組合，實現(xiàn)對煤礦回采巷道沖擊的監(jiān)測及發(fā)出安全警報，提高管理者的工作效率，強化巷道施工的安全性，預(yù)警效果明顯，且可以通過三維生成模塊，將巷道情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察和感受巷道的變化情況，進一步提高了預(yù)警的效果。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:
[0006]煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、對擬預(yù)警回采巷道進行煤體樣本采集，對煤體樣本進行單軸壓縮破壞試驗，獲得煤體的動態(tài)破壞曲線，計算得煤體的動態(tài)破壞應(yīng)力指數(shù);煤體的動態(tài)破壞應(yīng)力指數(shù)是指在單軸壓縮試驗中，煤的極限強度與殘余強度的差值與動態(tài)破壞時間的比值，單位為MPa/ms，其中，動態(tài)破壞時間是指煤的標(biāo)準(zhǔn)試件在單軸壓縮狀態(tài)下，從極限強度到完全破壞所經(jīng)歷的時間，煤體的動態(tài)破壞時間是表征其沖擊傾向性的一項重要指標(biāo)，具有沖擊傾向性煤體的動態(tài)破壞時間一般都低于500ms。
[0008]步驟二、在每個需要使用的敏感壓力傳感器、孔隙水壓力計和頂板動態(tài)儀內(nèi)安裝射頻發(fā)射器；
[0009]步驟三、向圍巖中鉆孔，將步驟二所得的多組敏感壓力傳感器和孔隙水壓力計澆筑在鉆孔中，組與組之間的間距根據(jù)應(yīng)力分布規(guī)律定為30?50m，每組埋設(shè)3-5個、間距
0.4m-0.6m的1-3個敏感壓力傳感器和1-3個孔隙水壓力計，每組的傳感器在不同深度上;每間隔12-23m布置一臺步驟二所得的頂板動態(tài)儀，并將傳感器信號通過射頻發(fā)射器與數(shù)據(jù)采集處理器相連；
[0010]步驟四、架設(shè)三維生成模塊，包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務(wù)器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運算，涵蓋各種煤礦回采巷道情況圖像，并予以詳細刻畫；
[0011 ]步驟五、將數(shù)據(jù)采集處理器與三維生成模塊相連，通過數(shù)據(jù)采集處理器，將所采集到的壓力數(shù)值轉(zhuǎn)換成三維生成模塊可以識別的數(shù)據(jù)，從而發(fā)送到三維生成模塊，三維生成模塊用于接收數(shù)據(jù)采集處理器發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并生成各種模擬煤礦回采巷道情景。
[0012]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集處理器內(nèi)安裝有圖形繪制模塊，用于根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成隨時間、空間變化的時態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，時態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測點的原始數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)隨時間的變化情況，空間效應(yīng)曲線突出了同一時間不同測點的監(jiān)測結(jié)果隨開挖面推進的變化規(guī)律。
[0013]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集處理器內(nèi)還安裝有
[0014]回歸計算模塊，用于通過不同函數(shù)對實測數(shù)據(jù)曲線進行回歸計算；
[0015]預(yù)測分析模塊，用于根據(jù)與原實測曲線的對比分析，進行預(yù)測，判斷頂板和巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并修正設(shè)計參數(shù)，指導(dǎo)施工；
[0016]巷道健康判別模塊，用于根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)中壓力的大小或頂板異常突變點依據(jù)施工管理等級提供解決辦法；
[0017]報警模塊，用于當(dāng)檢測到的壓力數(shù)據(jù)以及頂板的下沉數(shù)據(jù)達到系統(tǒng)設(shè)置的預(yù)警參數(shù)時，進行報警。
[0018]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0019]將傳感器之間的冗余和互補信息按規(guī)則進行組合，實現(xiàn)對煤礦回采巷道沖擊的監(jiān)測及發(fā)出安全警報，提高管理者的工作效率，強化巷道施工的安全性，預(yù)警效果明顯，且可以通過三維生成模塊，將巷道情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察和感受巷道的變化情況，進一步提高了預(yù)警的效果。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發(fā)明的目的及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合實施例對本發(fā)明進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]本發(fā)明實施例提供了一種煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法，包括如下步驟:
[0022]步驟一、對擬預(yù)警回采巷道進行煤體樣本采集，對煤體樣本進行單軸壓縮破壞試驗，獲得煤體的動態(tài)破壞曲線，計算得煤體的動態(tài)破壞應(yīng)力指數(shù)；
[0023]步驟二、在每個需要使用的敏感壓力傳感器、孔隙水壓力計和頂板動態(tài)儀內(nèi)安裝射頻發(fā)射器；
[0024]步驟三、向圍巖中鉆孔，將步驟二所得的多組敏感壓力傳感器和孔隙水壓力計澆筑在鉆孔中，組與組之間的間距根據(jù)應(yīng)力分布規(guī)律定為30?50m，每組埋設(shè)3-5個、間距
0.4m-0.6m的1-3個敏感壓力傳感器和1-3個孔隙水壓力計，每組的傳感器在不同深度上;每間隔12-23m布置一臺步驟二所得的頂板動態(tài)儀，并將傳感器信號通過射頻發(fā)射器與數(shù)據(jù)采集處理器相連；
[0025]步驟四、架設(shè)三維生成模塊，包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務(wù)器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運算，涵蓋各種煤礦回采巷道情況圖像，并予以詳細刻畫；
[0026]步驟五、將數(shù)據(jù)采集處理器與三維生成模塊相連，通過數(shù)據(jù)采集處理器，將所采集到的壓力數(shù)值轉(zhuǎn)換成三維生成模塊可以識別的數(shù)據(jù)，從而發(fā)送到三維生成模塊，三維生成模塊用于接收數(shù)據(jù)采集處理器發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并生成各種模擬煤礦回采巷道情景。
[0027]所述數(shù)據(jù)采集處理器內(nèi)安裝有圖形繪制模塊，用于根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成隨時間、空間變化的時態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，時態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測點的原始數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)隨時間的變化情況，空間效應(yīng)曲線突出了同一時間不同測點的監(jiān)測結(jié)果隨開挖面推進的變化規(guī)律。
[0028]優(yōu)選地，所述數(shù)據(jù)采集處理器內(nèi)還安裝有
[0029]回歸計算模塊，用于通過不同函數(shù)對實測數(shù)據(jù)曲線進行回歸計算；
[0030]預(yù)測分析模塊，用于根據(jù)與原實測曲線的對比分析，進行預(yù)測，判斷頂板和巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并修正設(shè)計參數(shù)，指導(dǎo)施工；
[0031]巷道健康判別模塊，用于根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)中壓力的大小或頂板異常突變點依據(jù)施工管理等級提供解決辦法；
[0032]報警模塊，用于當(dāng)檢測到的壓力數(shù)據(jù)以及頂板的下沉數(shù)據(jù)達到系統(tǒng)設(shè)置的預(yù)警參數(shù)時，進行報警。
[0033]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
【主權(quán)項】
1.煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、對擬預(yù)警回采巷道進行煤體樣本采集，對煤體樣本進行單軸壓縮破壞試驗，獲得煤體的動態(tài)破壞曲線，計算得煤體的動態(tài)破壞應(yīng)力指數(shù)； 步驟二、在每個需要使用的敏感壓力傳感器、孔隙水壓力計和頂板動態(tài)儀內(nèi)安裝射頻發(fā)射器； 步驟三、向圍巖中鉆孔，將步驟二所得的多組敏感壓力傳感器和孔隙水壓力計澆筑在鉆孔中，組與組之間的間距根據(jù)應(yīng)力分布規(guī)律定為30?50m，每組埋設(shè)3-5個、間距0.‘πι-ο.6m 的 1-3 個敏感壓力傳感器和 1-3 個孔隙水壓力計 ，每組的傳感器在不同深度上; 每間隔12-23m布置一臺步驟二所得的頂板動態(tài)儀，并將傳感器信號通過射頻發(fā)射器與數(shù)據(jù)采集處理器相連； 步驟四、架設(shè)三維生成模塊，包括180°立體柱狀環(huán)幕、高性能圖形集群服務(wù)器和六組3D投影儀，面向六通道同步并行圖像運算，涵蓋各種煤礦回采巷道情況圖像，并予以詳細刻畫； 步驟五、將數(shù)據(jù)采集處理器與三維生成模塊相連，通過數(shù)據(jù)采集處理器，將所采集到的壓力數(shù)值轉(zhuǎn)換成三維生成模塊可以識別的數(shù)據(jù)，從而發(fā)送到三維生成模塊，三維生成模塊用于接收數(shù)據(jù)采集處理器發(fā)送來的數(shù)據(jù)，并生成各種模擬煤礦回采巷道情景。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理器內(nèi)安裝有圖形繪制模塊，用于根據(jù)輸入的監(jiān)測數(shù)據(jù)，生成隨時間、空間變化的時態(tài)曲線和空間效應(yīng)曲線，時態(tài)曲線顯示了各監(jiān)測點的原始數(shù)據(jù)或轉(zhuǎn)移數(shù)據(jù)隨時間的變化情況，空間效應(yīng)曲線突出了同一時間不同測點的監(jiān)測結(jié)果隨開挖面推進的變化規(guī)律。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)采集處理器內(nèi)還安裝有回歸計算模塊，用于通過不同函數(shù)對實測數(shù)據(jù)曲線進行回歸計算； 預(yù)測分析模塊，用于根據(jù)與原實測曲線的對比分析，進行預(yù)測，判斷頂板和巷道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性并修正設(shè)計參數(shù)，指導(dǎo)施工； 巷道健康判別模塊，用于根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)中壓力的大小或頂板異常突變點依據(jù)施工管理等級提供解決辦法； 報警模塊，用于當(dāng)檢測到的壓力數(shù)據(jù)、頂板的下沉數(shù)據(jù)以及監(jiān)測獲得的應(yīng)力數(shù)據(jù)實時計算得到煤體沖擊破壞應(yīng)力指數(shù)達到系統(tǒng)設(shè)置的預(yù)警參數(shù)時，進行報警。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種煤礦回采巷道沖擊地壓預(yù)警方法，包括如下步驟：計算煤體的動態(tài)破壞應(yīng)力指數(shù)；在每個需要使用的敏感壓力傳感器、孔隙水壓力計和頂板動態(tài)儀內(nèi)安裝射頻發(fā)射器后，按照設(shè)定的閥值和要求安裝在巷道內(nèi)，并將傳感器信號通過射頻發(fā)射器與數(shù)據(jù)采集處理器相連；架設(shè)三維生成模塊，并將數(shù)據(jù)采集處理器與三維生成模塊相連。本發(fā)明將傳感器之間的冗余和互補信息按規(guī)則進行組合，實現(xiàn)對煤礦回采巷道沖擊的監(jiān)測及發(fā)出安全警報，提高管理者的工作效率，強化巷道施工的安全性，預(yù)警效果明顯，且可以通過三維生成模塊，將巷道情況展現(xiàn)在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察巷道的變化情況，進一步提高了預(yù)警的效果。
【IPC分類】E21F17/18
【公開號】CN105626151
【申請?zhí)枴緾N201610125561
【發(fā)明人】蘭天偉, 張宏偉, 李勝, 韓軍, 宋衛(wèi)華
【申請人】遼寧工程技術(shù)大學(xué)
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年2月28日