本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)及其建立方法，建立方法包括以下步驟：S1、在巷道內(nèi)采集巖和/或煤試樣，進(jìn)行巖石力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)；S2、獲得圍巖松動圈厚度和所述巷道圍巖松動圈級別信息；S3、通過確定所述巷道圍巖的斷裂破壞特征，獲得礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律，以及覆巖破斷機(jī)理；S4、將獲得的所述覆巖層運(yùn)動及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，輸入在線智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的控制端，以實(shí)現(xiàn)對采煤面礦壓的智能預(yù)警。本發(fā)明專利技術(shù)采用上述一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)，通過實(shí)時監(jiān)測、隨時分析，可以保證數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性，進(jìn)而能夠保證系統(tǒng)異常狀態(tài)時及時報警和預(yù)警，從而有效防止頂板事故的發(fā)生，保障巷道的安全性與可靠性，從而實(shí)現(xiàn)礦井高效安全生產(chǎn)。全生產(chǎn)。全生產(chǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)及其建立方法
[0001]本專利技術(shù)涉及煤炭開采
，尤其是涉及一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)及其建立方法。
技術(shù)介紹
[0002]我國西部煤炭資源賦存極其豐富，其中厚煤層資源儲量和產(chǎn)量超過40％。因此，厚煤層煤炭資源的開采是實(shí)現(xiàn)煤礦高效的重點(diǎn)。厚煤層開采作業(yè)中常采用的工藝為大采高開采、放頂煤開采以及分層開采等，采煤工藝的選擇與煤層的地質(zhì)條件以及背景等密切相關(guān)。大采高一次采全高開采技術(shù)近年來發(fā)展迅速，適用于煤層厚度在3.5～8m之間；因其開采產(chǎn)量大、產(chǎn)出率高、操作工藝簡單，在我國西北礦區(qū)取得了較好的開采效果。然而，大采髙工作面因一次采髙較大，易發(fā)生煤壁片幫、冒頂?shù)葐栴}。因此，如何控制大采髙工作面的穩(wěn)定是工作面實(shí)現(xiàn)安全高效的保障。
[0003]大采髙工作面開采過程中出現(xiàn)的一系列劇烈礦山壓力顯現(xiàn)現(xiàn)象，與地質(zhì)條件、開采工藝參數(shù)、支護(hù)強(qiáng)度等有直接關(guān)系，其本質(zhì)源于對大采高工作面覆巖結(jié)構(gòu)及礦壓運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)知程度以及所采取的采場控制技術(shù)。隨著采煤技術(shù)的發(fā)展與機(jī)械設(shè)備的更新，在大采高工作面礦壓控制方面取得了豐碩的成果，但煤礦深部開采條件復(fù)雜，尤其是我國西部礦區(qū)的煤炭資源多數(shù)賦存于白堊紀(jì)與侏羅紀(jì)地層中，煤層頂?shù)装宥酁槟鄮r、砂質(zhì)泥巖以及泥砂巖互層等巖性。該類巖石物理力學(xué)性質(zhì)最大特點(diǎn)為弱膠結(jié)性，造成其受開采擾動后自穩(wěn)能力差。因此，對于深埋弱膠結(jié)地層與厚煤層賦存條件下開展大采高工藝，其工作面覆巖結(jié)構(gòu)形態(tài)、覆巖運(yùn)移、礦壓顯現(xiàn)、應(yīng)力演化對采影響等關(guān)鍵問題亟需解決。
[0004]大采髙工作面因一次采髙較大，易發(fā)生煤壁片幫、冒頂?shù)葐栴}。因此，如何控制大采髙工作面的穩(wěn)定是工作面實(shí)現(xiàn)安全高效的保障。大采髙工作面開采過程中出現(xiàn)的一系列劇烈礦山壓力顯現(xiàn)現(xiàn)象，與地質(zhì)條件、開采工藝參數(shù)、支護(hù)強(qiáng)度等有直接關(guān)系，其本質(zhì)源于對大采高工作面覆巖結(jié)構(gòu)及礦壓運(yùn)動規(guī)律的認(rèn)知程度以及所采取的采場控制技術(shù)。對于深埋弱膠結(jié)地層與厚煤層賦存條件下開展大采高工藝，其工作面覆巖結(jié)構(gòu)形態(tài)、覆巖運(yùn)移、礦壓顯現(xiàn)、應(yīng)力演化對采影響等關(guān)鍵問題亟需解決。對回采工作面礦壓顯現(xiàn)規(guī)律及采場覆巖運(yùn)移狀況監(jiān)測，并將采煤工作面的頂板運(yùn)動規(guī)律與礦壓實(shí)測數(shù)據(jù)自動分析可以為尋找解決辦法提供依據(jù)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
[0005]本專利技術(shù)的目的是提供一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)及其建立方法，對上覆巖層運(yùn)動及礦壓與圍巖應(yīng)力演化進(jìn)行遠(yuǎn)程在線智能預(yù)警與監(jiān)測，能夠?qū)崟r在線監(jiān)測上覆巖層礦壓與應(yīng)力演化規(guī)律，保障巷道的安全性與可靠性，從而實(shí)現(xiàn)礦井高效安全生產(chǎn)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)提供了一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)及其建立方法，建立方法包括以下步驟：
[0007]S1、在巷道內(nèi)采集巖和/或煤試樣，進(jìn)行巖石力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)；
[0008]S2、獲得圍巖松動圈厚度和所述巷道圍巖松動圈級別信息；
[0009]S3、通過確定所述巷道圍巖的斷裂破壞特征，獲得礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律，以及覆巖破斷機(jī)理；
[0010]S4、將獲得的所述覆巖層運(yùn)動及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，輸入在線智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的控制端，以實(shí)現(xiàn)對采煤面礦壓的智能預(yù)警。
[0011]優(yōu)選的，所述步驟S1中的巖石力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)包括：密度及孔隙率試驗(yàn)、單軸抗壓試驗(yàn)，巖石剪切試驗(yàn)，巖石單軸抗拉試驗(yàn)；所述巖石單軸抗拉試驗(yàn)采用直接拉伸法、抗彎法、巴西劈裂法、點(diǎn)荷載試驗(yàn)法中的一種或幾種。
[0012]優(yōu)選的，所述步驟S2中采用聲波法和/或窺視技術(shù)對所述巷道圍巖松動圈進(jìn)行測試，進(jìn)而獲得所述巷道圍巖松動圈厚度和級別信息。
[0013]優(yōu)選的，所述步驟S3中確定所述巷道圍巖的斷裂破壞特征通過理論分析、數(shù)值模擬與物理相似模擬進(jìn)行。
[0014]一種如上述方法建立的采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)，包括信息采集系統(tǒng)、信息傳輸系統(tǒng)、數(shù)據(jù)存儲平臺、數(shù)據(jù)分析處理平臺、終端操作系統(tǒng)、警報系統(tǒng)。
[0015]優(yōu)選的，所述信息采集系統(tǒng)包括礦壓監(jiān)測平臺、開采現(xiàn)場信息采集平臺、生產(chǎn)進(jìn)尺情況檢測平臺及人工反饋平臺；所述礦壓監(jiān)測指標(biāo)包括支架壓力、鉆孔應(yīng)力、巷道變形、頂板離層、錨桿錨索。
[0016]優(yōu)選的，所述信息傳輸系統(tǒng)采用有線網(wǎng)、無線網(wǎng)、互聯(lián)網(wǎng)和/或藍(lán)牙傳輸數(shù)據(jù)。
[0017]優(yōu)選的，實(shí)時數(shù)據(jù)和管理通過網(wǎng)絡(luò)實(shí)時更新；所述警報系統(tǒng)包括多級上下游警報系統(tǒng)；所述終端操作系統(tǒng)包括手機(jī)終端、PC終端、礦用移動設(shè)備和/或數(shù)字電視。
[0018]優(yōu)選的，所述數(shù)據(jù)分析處理平臺包括數(shù)據(jù)分析預(yù)測模塊、大數(shù)據(jù)展示模塊和預(yù)警模塊，所述預(yù)警模塊與警報系統(tǒng)相連。
[0019]優(yōu)選的，所述終端操作系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)錄入模塊、數(shù)據(jù)查詢模塊。
[0020]因此，本專利技術(shù)提供的一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)及其建立方法，具有如下有益效果：
[0021]1.本專利技術(shù)的智能預(yù)警系統(tǒng)通過合理的信息采集系統(tǒng)設(shè)置、科學(xué)的數(shù)據(jù)庫、先進(jìn)的數(shù)據(jù)過濾功能、多級警報系統(tǒng)的緊密配合，能保證系統(tǒng)異常狀態(tài)時及時、準(zhǔn)確地報警、預(yù)警和并快速、準(zhǔn)確地找到異常位置；
[0022]2.本專利技術(shù)的智能預(yù)警系統(tǒng)中科學(xué)的數(shù)據(jù)庫設(shè)計保證了數(shù)據(jù)的完整性、準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性；
[0023]3.本專利技術(shù)的智能預(yù)警系統(tǒng)局站眾多，信號量大，監(jiān)控系統(tǒng)龐大，保障了整體的預(yù)警系統(tǒng)嚴(yán)密性、及時性以及可靠性；
[0024]4.本專利技術(shù)的智能預(yù)警系統(tǒng)通過實(shí)時監(jiān)測、隨時分析，可以提供完整可靠的數(shù)據(jù)，能夠?yàn)橹Ъ軐敯迨欠襁m用提供數(shù)據(jù)判斷；
[0025]5.本專利技術(shù)的智能預(yù)警系統(tǒng)通過礦壓監(jiān)測數(shù)據(jù)分析圍巖壓力特征，以及及時報警，能有效防止頂板事故的發(fā)生，保障巷道的安全性與可靠性，從而實(shí)現(xiàn)礦井高效安全生產(chǎn)。
[0026]下面通過附圖和實(shí)施例，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
附圖說明
[0027]圖1為本專利技術(shù)實(shí)施例一中試樣進(jìn)行浸水與烘干處理的照片；
[0028]圖2為本專利技術(shù)實(shí)施例二至五中所用的煤巖力學(xué)測試加工樣品；
[0029]圖3為本專利技術(shù)實(shí)施例二所用的液壓式萬能巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)機(jī)；
[0030]圖4為本專利技術(shù)實(shí)施例二進(jìn)行單軸抗壓試驗(yàn)后的煤巖照片；
[0031]圖5為本專利技術(shù)實(shí)施例三進(jìn)行巖石剪切試驗(yàn)的圖片；
[0032]圖6為本專利技術(shù)實(shí)施例三中煤巖σ
?
τ關(guān)系曲線；
[0033]圖7為本專利技術(shù)實(shí)施例三中剪切破壞圖；
[0034]圖8為本專利技術(shù)實(shí)施例四中劈裂法抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)成功破壞形態(tài)圖；
[0035]圖9為本專利技術(shù)智能預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)錄入模塊界面；
[0036]圖10為本專利技術(shù)智能預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)查詢模塊界面；
[0037]圖11為本專利技術(shù)智能預(yù)警系統(tǒng)的數(shù)據(jù)分析預(yù)測模塊界面；
[0038]圖12為本專利技術(shù)智能預(yù)警系統(tǒng)的預(yù)警結(jié)果查詢模塊界面；
[0039]圖13為本專利技術(shù)智能預(yù)警系統(tǒng)的大數(shù)據(jù)展示模塊界面。
具體實(shí)施方式
[0040]以下通過附圖和實(shí)施例對本專利技術(shù)的技術(shù)方案作進(jìn)一步說明。
[0041]實(shí)施例一
[0042]密度及孔隙率試驗(yàn)
[0043]采用量本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
【技術(shù)特征摘要】
1.一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)的建立方法，其特征在于，包括以下步驟：S1、在巷道內(nèi)采集巖和/或煤試樣，進(jìn)行巖石力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)；S2、獲得圍巖松動圈厚度和所述巷道圍巖松動圈級別信息；S3、通過確定所述巷道圍巖的斷裂破壞特征，獲得礦山壓力顯現(xiàn)規(guī)律，以及覆巖破斷機(jī)理；S4、將獲得的所述覆巖層運(yùn)動及礦壓顯現(xiàn)規(guī)律，輸入在線智能監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)的控制端，以實(shí)現(xiàn)對采煤面礦壓的智能預(yù)警。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)的建立方法，其特征在于，所述步驟S1中的巖石力學(xué)室內(nèi)試驗(yàn)包括：密度及孔隙率試驗(yàn)、單軸抗壓試驗(yàn)，巖石剪切試驗(yàn)，巖石單軸抗拉試驗(yàn)；所述巖石單軸抗拉試驗(yàn)采用直接拉伸法、抗彎法、巴西劈裂法、點(diǎn)荷載試驗(yàn)法中的一種或幾種。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)的建立方法，其特征在于：所述步驟S2中采用聲波法和/或窺視技術(shù)對所述巷道圍巖松動圈進(jìn)行測試，進(jìn)而獲得所述巷道圍巖松動圈厚度和級別信息。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采煤面礦壓智能預(yù)警系統(tǒng)的建立方法，其特征在于：所述步驟S3中確定所述巷道圍巖的斷裂破壞特征通過理論分析、數(shù)值模擬與物理相似模擬進(jìn)行。5.一種如權(quán)利要...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王福奇，高潮，李治祥，吳軍，田斌，任遠(yuǎn)達(dá)，王江寧，趙元慶，趙鳳，辛萬旭，張華，馬進(jìn)生，王龍飛，趙小龍，李小剛，劉玉德，郭敬忠，
申請(專利權(quán))人：華北科技學(xué)院，
類型：發(fā)明
國別省市：
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