煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種沖擊地壓預警方法，具體涉及一種煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法。
【背景技術】
[0002]沖擊地壓是煤礦井下發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致煤巖體瞬間拋出、巷道破壞甚至人員傷亡的動力災害。沖擊地壓的發生是煤體在應力集中到一定程度后發生突然破壞的外在表現，對煤體的應力及其變化進行監測是進行沖擊地壓預警的一種手段。
[0003]但目前常規的預警方法由于預警指標選擇不合適，預警效果并不理想。
【發明內容】
[0004]為解決上述問題，本發明提供了一種煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法，將傳感器之間的冗余和互補信息按規則進行組合，實現對煤礦回采巷道沖擊的監測及發出安全警報，提高管理者的工作效率，強化巷道施工的安全性，預警效果明顯，且可以通過三維生成模塊，將巷道情況展現在工作人員的面前，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，進一步提高了預警的效果。
[0005]為實現上述目的，本發明采取的技術方案為:
[0006]煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法，包括如下步驟:
[0007]步驟一、對擬預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，獲得煤體的動態破壞曲線，計算得煤體的動態破壞應力指數;煤體的動態破壞應力指數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破壞時間的比值，單位為MPa/ms，其中，動態破壞時間是指煤的標準試件在單軸壓縮狀態下，從極限強度到完全破壞所經歷的時間，煤體的動態破壞時間是表征其沖擊傾向性的一項重要指標，具有沖擊傾向性煤體的動態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儀內安裝射頻發射器；
[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應力分布規律定為30?50m，每組埋設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儀，并將傳感器信號通過射頻發射器與數據采集處理器相連；
[0010]步驟四、架設三維生成模塊，包括180°立體柱狀環幕、高性能圖形集群服務器和六組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、將數據采集處理器與三維生成模塊相連，通過數據采集處理器，將所采集到的壓力數值轉換成三維生成模塊可以識別的數據，從而發送到三維生成模塊，三維生成模塊用于接收數據采集處理器發送來的數據，并生成各種模擬煤礦回采巷道情景。
[0012]優選地，所述數據采集處理器內安裝有圖形繪制模塊，用于根據輸入的監測數據，生成隨時間、空間變化的時態曲線和空間效應曲線，時態曲線顯示了各監測點的原始數據或轉移數據隨時間的變化情況，空間效應曲線突出了同一時間不同測點的監測結果隨開挖面推進的變化規律。
[0013]優選地，所述數據采集處理器內還安裝有
[0014]回歸計算模塊，用于通過不同函數對實測數據曲線進行回歸計算；
[0015]預測分析模塊，用于根據與原實測曲線的對比分析，進行預測，判斷頂板和巷道結構的穩定性并修正設計參數，指導施工；
[0016]巷道健康判別模塊，用于根據監測數據中壓力的大小或頂板異常突變點依據施工管理等級提供解決辦法；
[0017]報警模塊，用于當檢測到的壓力數據以及頂板的下沉數據達到系統設置的預警參數時，進行報警。
[0018]本發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則進行組合，實現對煤礦回采巷道沖擊的監測及發出安全警報，提高管理者的工作效率，強化巷道施工的安全性，預警效果明顯，且可以通過三維生成模塊，將巷道情況展現在工作人員的面前，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，進一步提高了預警的效果。
【具體實施方式】
[0020]為了使本發明的目的及優點更加清楚明白，以下結合實施例對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0021]本發明實施例提供了一種煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法，包括如下步驟:
[0022]步驟一、對擬預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，獲得煤體的動態破壞曲線，計算得煤體的動態破壞應力指數；
[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儀內安裝射頻發射器；
[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應力分布規律定為30?50m，每組埋設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儀，并將傳感器信號通過射頻發射器與數據采集處理器相連；
[0025]步驟四、架設三維生成模塊，包括180°立體柱狀環幕、高性能圖形集群服務器和六組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、將數據采集處理器與三維生成模塊相連，通過數據采集處理器，將所采集到的壓力數值轉換成三維生成模塊可以識別的數據，從而發送到三維生成模塊，三維生成模塊用于接收數據采集處理器發送來的數據，并生成各種模擬煤礦回采巷道情景。
[0027]所述數據采集處理器內安裝有圖形繪制模塊，用于根據輸入的監測數據，生成隨時間、空間變化的時態曲線和空間效應曲線，時態曲線顯示了各監測點的原始數據或轉移數據隨時間的變化情況，空間效應曲線突出了同一時間不同測點的監測結果隨開挖面推進的變化規律。
[0028]優選地，所述數據采集處理器內還安裝有
[0029]回歸計算模塊，用于通過不同函數對實測數據曲線進行回歸計算；
[0030]預測分析模塊，用于根據與原實測曲線的對比分析，進行預測，判斷頂板和巷道結構的穩定性并修正設計參數，指導施工；
[0031]巷道健康判別模塊，用于根據監測數據中壓力的大小或頂板異常突變點依據施工管理等級提供解決辦法；
[0032]報警模塊，用于當檢測到的壓力數據以及頂板的下沉數據達到系統設置的預警參數時，進行報警。
[0033]以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以作出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法，其特征在于，包括如下步驟: 步驟一、對擬預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，獲得煤體的動態破壞曲線，計算得煤體的動態破壞應力指數； 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儀內安裝射頻發射器； 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應力分布規律定為30?50m，每組埋設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儀，并將傳感器信號通過射頻發射器與數據采集處理器相連； 步驟四、架設三維生成模塊，包括180°立體柱狀環幕、高性能圖形集群服務器和六組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、將數據采集處理器與三維生成模塊相連，通過數據采集處理器，將所采集到的壓力數值轉換成三維生成模塊可以識別的數據，從而發送到三維生成模塊，三維生成模塊用于接收數據采集處理器發送來的數據，并生成各種模擬煤礦回采巷道情景。2.根據權利要求1所述的煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法，其特征在于，所述數據采集處理器內安裝有圖形繪制模塊，用于根據輸入的監測數據，生成隨時間、空間變化的時態曲線和空間效應曲線，時態曲線顯示了各監測點的原始數據或轉移數據隨時間的變化情況，空間效應曲線突出了同一時間不同測點的監測結果隨開挖面推進的變化規律。3.根據權利要求1所述的煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法，其特征在于，所述數據采集處理器內還安裝有回歸計算模塊，用于通過不同函數對實測數據曲線進行回歸計算； 預測分析模塊，用于根據與原實測曲線的對比分析，進行預測，判斷頂板和巷道結構的穩定性并修正設計參數，指導施工； 巷道健康判別模塊，用于根據監測數據中壓力的大小或頂板異常突變點依據施工管理等級提供解決辦法； 報警模塊，用于當檢測到的壓力數據、頂板的下沉數據以及監測獲得的應力數據實時計算得到煤體沖擊破壞應力指數達到系統設置的預警參數時，進行報警。
【專利摘要】本發明公開了一種煤礦回采巷道沖擊地壓預警方法，包括如下步驟：計算煤體的動態破壞應力指數；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儀內安裝射頻發射器后，按照設定的閥值和要求安裝在巷道內，并將傳感器信號通過射頻發射器與數據采集處理器相連；架設三維生成模塊，并將數據采集處理器與三維生成模塊相連。本發明將傳感器之間的冗余和互補信息按規則進行組合，實現對煤礦回采巷道沖擊的監測及發出安全警報，提高管理者的工作效率，強化巷道施工的安全性，預警效果明顯，且可以通過三維生成模塊，將巷道情況展現在工作人員的面前，使得工作人員可以身臨其境的觀察巷道的變化情況，進一步提高了預警的效果。
【IPC分類】E21F17/18
【公開號】CN105626151
【申請號】CN201610125561
【發明人】蘭天偉, 張宏偉, 李勝, 韓軍, 宋衛華
【申請人】遼寧工程技術大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2016年2月28日