本發(fā)明涉及煤礦沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警領(lǐng)域，尤其涉及一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法。

背景技術(shù)：

1、沖擊地壓是影響煤礦安全開采的主要災(zāi)害，借助于現(xiàn)代化手段實現(xiàn)沖擊地壓誘發(fā)災(zāi)害的預(yù)測預(yù)警，已然成為當(dāng)下一大熱點問題。雖然目前已有許多礦山引入了沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警平臺，但目前大多數(shù)系統(tǒng)僅實現(xiàn)了監(jiān)測數(shù)據(jù)的云端可視化，具有“重采集、輕分析”的問題，同時，基于單指標(biāo)閾值的災(zāi)害預(yù)警方法仍占據(jù)主流地位，存在預(yù)警信息沖突等問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、鑒于此，本研究基于d-s證據(jù)理論，將經(jīng)驗驅(qū)動模型和數(shù)據(jù)驅(qū)動模型融合，搭建多源數(shù)據(jù)驅(qū)動下沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警云平臺，實現(xiàn)綜采工作面沖擊風(fēng)險的監(jiān)測預(yù)警，為生產(chǎn)工作的安全開展保駕護(hù)航。

2、根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明公開了一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，具體包括如下步驟：

3、基于礦山地質(zhì)情況采用多源力學(xué)響應(yīng)協(xié)同感知設(shè)備實時采集巖體力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)信息；

4、基于綜合指數(shù)分析法和彎曲能量指數(shù)法的經(jīng)驗驅(qū)動模型對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行綜合評價；

5、基于頂板離層位移信息、錨桿應(yīng)力信息采用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行評價；

6、采用d-s證據(jù)理論融合經(jīng)驗、數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的巖體沖擊風(fēng)險評價結(jié)果對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行綜合評判；

7、利用云計算、邊緣計算方式搭建極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測的預(yù)警云平臺，該預(yù)警云平臺用于實時查詢沖擊風(fēng)險評價結(jié)果、為災(zāi)害防控提供依據(jù)。

8、進(jìn)一步的，基于礦山地質(zhì)情況及安全規(guī)程要求安裝多源力學(xué)響應(yīng)協(xié)同感知設(shè)備，多源力學(xué)響應(yīng)協(xié)同感知設(shè)備包括錨桿應(yīng)力計和頂板離層計，從而采集巖體的應(yīng)力和位移相關(guān)力學(xué)響應(yīng)信息。

9、采用有線或者無線方式將多源力學(xué)響應(yīng)協(xié)同感知設(shè)備連接到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，并配置mqtt和ftp通信協(xié)議，將采集到的巖體力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，在預(yù)警云平臺上設(shè)置與mqtt和ftp相匹配的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，利用mysql數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)信息存儲在預(yù)警云平臺內(nèi)。

10、基于綜合指數(shù)分析法，從地質(zhì)因素和技術(shù)因素兩方面對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行綜合評價：

11、

12、其中wk為基于地質(zhì)因素指標(biāo)(k＝1)或技術(shù)因素指標(biāo)(k＝2)計算得出的風(fēng)險指數(shù)，nk表示兩因素包含指標(biāo)數(shù)量，wk,i表示兩因素中第i個指標(biāo)的取值，wk,i,max為地質(zhì)因素指標(biāo)(k＝1)或技術(shù)因素指標(biāo)(k＝2)中第i個指標(biāo)的最大分值

13、采用取最大值方式進(jìn)行工作面沖擊地壓風(fēng)險的最終評價

14、wc＝max(w1,w2)

15、其中wc∈[0,1]，為工作面沖擊地壓風(fēng)險值，采用彎曲能量指數(shù)法、結(jié)合礦山實際地質(zhì)條件計算彎曲能量指數(shù)uwqs，通過如下經(jīng)驗公式計算量化彎曲能量指數(shù)驅(qū)動的沖擊地壓發(fā)生概率wb

16、wb＝0.005uwqs+0.15。

17、基于頂板離層位移信息、錨桿應(yīng)力信息對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行評價時：定義用于描述錨桿失效狀態(tài)與沖擊風(fēng)險之間關(guān)系的錨桿應(yīng)力計的失效系數(shù)指標(biāo)wf，具體表達(dá)式結(jié)合歷史案例進(jìn)行修正：

18、

19、由于沖擊傾向性煤巖應(yīng)力的急劇增加是沖擊地壓災(zāi)害發(fā)生的根本原因，因此計算應(yīng)力增速系數(shù)指標(biāo)為

20、

21、其中vf為應(yīng)力增速系數(shù)，f2為t2時刻應(yīng)力值，f1為t1時刻應(yīng)力值，t2-t1取1d，基于歷史案例數(shù)據(jù)分析應(yīng)力增速系數(shù)指標(biāo)驅(qū)動的沖擊風(fēng)險值wv的經(jīng)驗表達(dá)式為：

22、

23、基于礦山的實際歷史案例對數(shù)據(jù)進(jìn)行修正；

24、定義變形指數(shù)wu，采用變形指數(shù)wu量化巖體變形與沖擊風(fēng)險的關(guān)系，其中wu的經(jīng)驗計算公式如下所示，結(jié)合礦山的實際歷史案例數(shù)據(jù)對變形指數(shù)進(jìn)行修正

25、

26、將綜合指數(shù)分析法評判得出的風(fēng)險評價指標(biāo)wc、量化彎曲能量指數(shù)驅(qū)動的沖擊地壓發(fā)生概率wb、錨桿應(yīng)力計的失效系數(shù)指標(biāo)wf、應(yīng)力增速系數(shù)指標(biāo)驅(qū)動的沖擊風(fēng)險值wv及變形指數(shù)wu為數(shù)據(jù)融合依據(jù)，以開采工作面為研究對象，確定識別框架：θ＝{r1,r2}，其中r1代表誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害，r2代表未誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害，基于該識別框架，開展數(shù)據(jù)融合處理確定最終的沖擊風(fēng)險概率。

27、所述預(yù)警云平臺用于查詢礦壓監(jiān)測設(shè)備的類型和運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)演化趨勢及當(dāng)前特定位置測點的監(jiān)測值的多源監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化展示。

28、由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，該方法采用d-s證據(jù)理論將基于經(jīng)驗驅(qū)動模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的沖擊風(fēng)險評價方法相互融合，從而有效規(guī)避單指標(biāo)閾值模型存在的預(yù)警信息沖突等問題，并且通過預(yù)警云平臺實現(xiàn)了災(zāi)害預(yù)警的集成，降低數(shù)據(jù)分析的難度，提高數(shù)據(jù)分析效率，便于用戶更加清晰的了解巷道的穩(wěn)定性狀態(tài)，便于提高礦山安全管控的質(zhì)量與效率。

技術(shù)特征：

1.一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，其特征在于：包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，其特征在于：基于礦山地質(zhì)情況及安全規(guī)程要求安裝多源力學(xué)響應(yīng)協(xié)同感知設(shè)備，多源力學(xué)響應(yīng)協(xié)同感知設(shè)備包括錨桿應(yīng)力計和頂板離層計，從而采集巖體的應(yīng)力和位移相關(guān)力學(xué)響應(yīng)信息。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，其特征在于：采用有線或者無線方式將多源力學(xué)響應(yīng)協(xié)同感知設(shè)備連接到工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)中，并配置mqtt和ftp通信協(xié)議，將采集到的巖體力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)信息進(jìn)行數(shù)據(jù)共享，在預(yù)警云平臺上設(shè)置與mqtt和ftp相匹配的通信協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)接收，利用mysql數(shù)據(jù)庫將數(shù)據(jù)信息存儲在預(yù)警云平臺內(nèi)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，其特征在于：基于綜合指數(shù)分析法，從地質(zhì)因素和技術(shù)因素兩方面對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行綜合評價：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，其特征在于：基于頂板離層位移信息、錨桿應(yīng)力信息對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行評價時：定義用于描述錨桿失效狀態(tài)與沖擊風(fēng)險之間關(guān)系的錨桿應(yīng)力計的失效系數(shù)指標(biāo)wf，具體表達(dá)式結(jié)合歷史案例進(jìn)行修正：

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，其特征在于：將綜合指數(shù)分析法評判得出的風(fēng)險評價指標(biāo)wc、量化彎曲能量指數(shù)驅(qū)動的沖擊地壓發(fā)生概率wb、錨桿應(yīng)力計的失效系數(shù)指標(biāo)wf、應(yīng)力增速系數(shù)指標(biāo)驅(qū)動的沖擊風(fēng)險值wv及變形指數(shù)wu為數(shù)據(jù)融合依據(jù)，以開采工作面為研究對象，確定識別框架：θ＝{r1,r2}，其中r1代表誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害，r2代表未誘發(fā)沖擊地壓災(zāi)害，基于該識別框架，開展數(shù)據(jù)融合處理確定最終的沖擊風(fēng)險概率。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6任意一項所述的一種基于d-s證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，其特征在于：所述預(yù)警云平臺用于查詢礦壓監(jiān)測設(shè)備的類型和運行狀態(tài)、數(shù)據(jù)演化趨勢及當(dāng)前特定位置測點的監(jiān)測值的多源監(jiān)測數(shù)據(jù)并進(jìn)行可視化展示。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于D?S證據(jù)理論的極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測方法，包括：采用多源力學(xué)響應(yīng)協(xié)同感知設(shè)備實時采集巖體力學(xué)響應(yīng)數(shù)據(jù)信息；采用綜合指數(shù)分析法和彎曲能量指數(shù)法對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行綜合評價；基于頂板離層位移信息、錨桿應(yīng)力信息采用數(shù)據(jù)驅(qū)動模型對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行評價；采用D?S證據(jù)理論基于巖體沖擊風(fēng)險評價結(jié)果對巖體沖擊風(fēng)險進(jìn)行綜合評判；利用云計算、邊緣計算方式搭建極薄煤層沖擊地壓風(fēng)險實時監(jiān)測的預(yù)警云平臺，該預(yù)警云平臺用于實時查詢沖擊風(fēng)險評價結(jié)果。該方法采用D?S證據(jù)理論將基于經(jīng)驗驅(qū)動模型、數(shù)據(jù)驅(qū)動模型的沖擊風(fēng)險評價方法相互融合，從而有效規(guī)避單指標(biāo)閾值模型存在的預(yù)警信息沖突等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：韓國平,朱萬成,景樹柱,徐曉冬,王禹霏,宋清蔚,李薈,姚文凱
受保護(hù)的技術(shù)使用者：黑龍江龍煤雙鴨山礦業(yè)有限責(zé)任公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19