【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于地質(zhì)監(jiān)測裝置，尤其涉及一種地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、隨著煤炭開采深度和強度的增加，地質(zhì)條件愈加復雜，礦井沖擊地壓等動力災害日益加劇。斷層作為煤層采掘過程中普遍存在的一種地質(zhì)構(gòu)造，其獨特不連續(xù)結(jié)構(gòu)控制著煤巖的變形、破壞與力學性質(zhì)，該結(jié)構(gòu)與煤層采掘活動之間的相互作用會導致斷層活化并且由此導致沖擊地壓。斷層活化的危害十分巨大，其導致的沖擊地壓會造成嚴重的工程事故，對煤炭開采有很大影響。
2、傳統(tǒng)的地質(zhì)災害預測方法往往只依賴單一種類的數(shù)據(jù)，導致預警結(jié)果存在偏差，難以全面反映實際情況。
3、隨著煤炭開采深度和強度的增加，地質(zhì)條件變得愈加復雜，礦井沖擊地壓等動力災害日益加劇。斷層作為煤層采掘過程中普遍存在的一種地質(zhì)構(gòu)造，其獨特的不連續(xù)結(jié)構(gòu)控制著煤巖的變形、破壞與力學性質(zhì)。該結(jié)構(gòu)與煤層采掘活動之間的相互作用會導致斷層活化，從而引發(fā)沖擊地壓。這種斷層活化的危害十分巨大，導致嚴重的工程事故，嚴重影響煤炭開采的安全性和效率。
4、現(xiàn)有技術(shù)存在的問題：
5、1)數(shù)據(jù)單一性與預測偏差：
6、傳統(tǒng)地質(zhì)災害預測方法依賴單一類型數(shù)據(jù)，忽略了其他重要的地質(zhì)特征。
7、單一數(shù)據(jù)源導致預測結(jié)果存在偏差，難以準確預測沖擊地壓的發(fā)生。
8、2)缺乏多源數(shù)據(jù)融合與深度分析：
9、當前監(jiān)測裝置和方法缺乏對多種數(shù)據(jù)源的融合和綜合分析。
10、未充分利用現(xiàn)代技術(shù)(如大數(shù)據(jù)分析和人工智能)進行多源數(shù)據(jù)的整合和深度分析，影響預測準確性
11、3)實時監(jiān)測與預警能力不足：
12、傳統(tǒng)監(jiān)測方法在實時性方面存在不足，無法快速、準確地提供斷層活化的預警信息。
13、實時監(jiān)測和預警能力的欠缺導致在突發(fā)情況下無法及時采取防范措施，增加了事故風險。
14、4)設備靈敏度、可靠性與環(huán)境適應性挑戰(zhàn)：
15、現(xiàn)有監(jiān)測設備在靈敏度和可靠性方面存在不足，難以捕捉到微小的地質(zhì)變化信號。
16、設備在復雜地質(zhì)環(huán)境中的適應性和穩(wěn)定性較差，影響了監(jiān)測數(shù)據(jù)的準確性和可靠性。
17、5)缺乏系統(tǒng)性解決方案：
18、當前的監(jiān)測方法和裝置往往是分散的，缺乏系統(tǒng)性和整體性，難以形成有效的預警和應急管理系統(tǒng)。
19、缺乏對斷層活化和沖擊地壓的全面理解和系統(tǒng)性防控措施，增加了地質(zhì)災害管理的難度。
20、通過上述分析，現(xiàn)有技術(shù)在地質(zhì)斷層沖擊地壓的監(jiān)測和預警方面存在顯著的不足，需要一種更加全面、準確和實時的監(jiān)測裝置，以提高預測的準確性和可靠性，增強礦井安全管理的能力。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、針對現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)提供了一種地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置及方法。
2、本專利技術(shù)是這樣實現(xiàn)的，一種地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，由真三軸荷載加載系統(tǒng)、剪切加載擾動系統(tǒng)、油源與增壓器系統(tǒng)、試件制作與輸運系統(tǒng)、試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；
3、所述真三軸荷載加載系統(tǒng)在垂直、側(cè)水平和后水平三個方向設置加載油缸，相對應方向設置反力架提供反力；在開展加載試驗時，垂直、側(cè)水平和后水平三個方向油缸帶動墊板同時向試件施加壓力，實現(xiàn)三向應力加載功能；
4、所述剪切加載擾動系統(tǒng)由布置在上方的剪切加載擾動子系統(tǒng)(zl-3)以及相輔助配合作用的垂直加載子系統(tǒng)(zl-1)組成；
5、所述油源與增壓器系統(tǒng)由油箱、油泵-電機組、精密濾油器、溢流閥、液位計、壓力表、空氣濾清器、換能器和管路組成；
6、所述試件制作與輸運系統(tǒng)由油缸及成型模具，伺服油源，控制系統(tǒng)和試樣小車組成；
7、所述試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由控制柜、液壓伺服閥、6通道自動控制系統(tǒng)、16通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、計算機測控軟件組成。
8、進一步，所述真三軸荷載加載系統(tǒng)由垂直加載子系統(tǒng)，側(cè)水平加載子系統(tǒng)，后水平加載子系統(tǒng)組成；
9、剪切加載擾動系統(tǒng)包括zl-3、zl-1，zl-3設置在真三軸荷載加載系統(tǒng)上方；油源與增壓器系統(tǒng)由液壓伺服油源、增壓器、油冷機組成；
10、試件制作與輸運系統(tǒng)由油缸及成型模具、可移動試樣小車組成；
11、試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由液壓伺服閥、控制柜、計算機采集系統(tǒng)組成。
12、進一步，剪切加載擾動系統(tǒng)的兩個加載子系統(tǒng)在保證其他加載子系統(tǒng)穩(wěn)壓的情況下，進行同向加載運動，從而實現(xiàn)系統(tǒng)的剪切加載擾動；通過位置的改變，實現(xiàn)試件的剪切荷載。
13、進一步，油源與增壓器系統(tǒng)還設置了溫控表和溫度傳感器構(gòu)成油溫保護系統(tǒng)，保證伺服油源里的油溫不超過60℃。
14、進一步，所述試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制器采用edci50對數(shù)據(jù)進行分析和采集，edc控制器把各個傳感器的數(shù)據(jù)傳給計算機，并且根據(jù)計算機的指令對執(zhí)行元件(伺服閥)給出電信號；在測控軟件中實現(xiàn)位移、力控制參數(shù)的設置加載；每個加載子系統(tǒng)都可以完全獨立控制，操作十分便捷，能夠同步繪制荷載位移曲線。
15、進一步，所述地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置配備有相應的監(jiān)測設備，所述監(jiān)測設備包括有地音監(jiān)測系統(tǒng)、聲發(fā)射儀、電磁輻射儀、紅外熱成像儀、高速攝像機和微型攝像機。
16、進一步，垂直加載子系統(tǒng)位于真三軸荷載加載系統(tǒng)下端；側(cè)水平加載子系統(tǒng)位于真三軸荷載加載系統(tǒng)一側(cè)，真三軸荷載加載系統(tǒng)另一側(cè)設置有反力架；后水平加載子系統(tǒng)位于真三軸荷載加載系統(tǒng)后側(cè)。
17、進一步，垂直加載子系統(tǒng)包括zl-1和zl-2，zl-1和zl-2固定在同一底座上；側(cè)水平加載子系統(tǒng)包括yl-1和yl-2，yl-1和yl-2固定在同一底座上；后水平加載子系統(tǒng)位于真三軸荷載加載系統(tǒng)后側(cè)，包括xl-1。
18、進一步，zl-1、zl-2、yl-1、yl-2、xl-1上均設置有加載板。
19、本專利技術(shù)的另一目的在于提供一種地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警方法，包括以下步驟：
20、步驟一，在巷道順槽中布置地音監(jiān)測系統(tǒng)獲取地音監(jiān)測數(shù)據(jù)，確定地音頻次，能力異常高集中的時間點，進行時空數(shù)據(jù)場域分析；
21、步驟二，利用監(jiān)測系統(tǒng)配備的高速攝像機采集系統(tǒng)、聲發(fā)射儀和電磁輻射儀組成，對斷層的監(jiān)測進行補充完善；
22、步驟三，利用設備標記的剪切加載擾動系統(tǒng)，對試驗試件進行剪切；
23、步驟四，在得到地質(zhì)斷層后，利用該系統(tǒng)進行試驗。
24、進一步，所述步驟一對試驗試件進行剪切：鎖定zl-2油缸，zl-1和zl-3同向運動。
25、結(jié)合上述的技術(shù)方案和解決的技術(shù)問題，本專利技術(shù)所要保護的技術(shù)方案所具備的優(yōu)點及積極效果為：
26、第一，本專利技術(shù)包括由左右兩路機器視覺測量單元構(gòu)成的機器視覺測量裝置、由兩路激光發(fā)射單元構(gòu)成的激光發(fā)射裝置、標定臺、屏蔽筒和主機以及地音監(jiān)測系統(tǒng)；選取某時間段內(nèi)的地音監(jiān)測數(shù)據(jù)，獲取形變參數(shù)、地音頻次和能量數(shù)據(jù)；然后本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護點】
1.一種地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，由真三軸荷載加載系統(tǒng)、剪切加載擾動系統(tǒng)、油源與增壓器系統(tǒng)、試件制作與輸運系統(tǒng)、試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；
2.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述真三軸荷載加載系統(tǒng)由垂直加載子系統(tǒng)，側(cè)水平加載子系統(tǒng)，后水平加載子系統(tǒng)組成；
3.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，剪切加載擾動系統(tǒng)的兩個加載子系統(tǒng)在保證其他加載子系統(tǒng)穩(wěn)壓的情況下，進行同向加載運動，實現(xiàn)系統(tǒng)的剪切加載擾動；通過位置的改變，實現(xiàn)試件的剪切荷載。
4.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，油源與增壓器系統(tǒng)還設置了溫控表和溫度傳感器構(gòu)成油溫保護系統(tǒng)，保證伺服油源里的油溫不超過60℃。
5.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制器采用EDCi50對數(shù)據(jù)進行分析和采集，EDC控制器把各個傳感器的數(shù)據(jù)傳給計算機，并且根據(jù)計算機的指令對執(zhí)行元件(伺服閥)給出電信號；在測控軟件中實現(xiàn)位移、力控制參數(shù)的設置加載
6.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置配備有相應的監(jiān)測設備，所述監(jiān)測設備包括有地音監(jiān)測系統(tǒng)、聲發(fā)射儀、電磁輻射儀、紅外熱成像儀、高速攝像機和微型攝像機。
7.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，垂直加載子系統(tǒng)位于真三軸荷載加載系統(tǒng)下端；側(cè)水平加載子系統(tǒng)位于真三軸荷載加載系統(tǒng)一側(cè)，真三軸荷載加載系統(tǒng)另一側(cè)設置有反力架；后水平加載子系統(tǒng)位于真三軸荷載加載系統(tǒng)后側(cè)。
8.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，垂直加載子系統(tǒng)包括ZL-1和ZL-2，ZL-1和ZL-2固定在同一底座上；側(cè)水平加載子系統(tǒng)包括YL-1和YL-2，YL-1和YL-2固定在同一底座上；后水平加載子系統(tǒng)位于真三軸荷載加載系統(tǒng)后側(cè)，包括XL-1；ZL-1、ZL-2、YL-1、YL-2、XL-1上均設置有加載板。
9.一種如權(quán)利要求1～8任意一項所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警方法，其特征在于，包括以下步驟：
10.如權(quán)利要求9所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警方法，其特征在于，所述步驟一對試驗試件進行剪切：鎖定ZL-2油缸，ZL-1和ZL-3同向運動。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，由真三軸荷載加載系統(tǒng)、剪切加載擾動系統(tǒng)、油源與增壓器系統(tǒng)、試件制作與輸運系統(tǒng)、試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)組成；
2.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述真三軸荷載加載系統(tǒng)由垂直加載子系統(tǒng)，側(cè)水平加載子系統(tǒng)，后水平加載子系統(tǒng)組成；
3.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，剪切加載擾動系統(tǒng)的兩個加載子系統(tǒng)在保證其他加載子系統(tǒng)穩(wěn)壓的情況下，進行同向加載運動，實現(xiàn)系統(tǒng)的剪切加載擾動；通過位置的改變，實現(xiàn)試件的剪切荷載。
4.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，油源與增壓器系統(tǒng)還設置了溫控表和溫度傳感器構(gòu)成油溫保護系統(tǒng)，保證伺服油源里的油溫不超過60℃。
5.如權(quán)利要求1所述的地質(zhì)斷層沖擊地壓監(jiān)測預警裝置，其特征在于，所述試驗控制與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的控制器采用edci50對數(shù)據(jù)進行分析和采集，edc控制器把各個傳感器的數(shù)據(jù)傳給計算機，并且根據(jù)計算機的指令對執(zhí)行元件(伺服閥)給出電信號；在測控軟件中實現(xiàn)位移、力控制參數(shù)的設置加載；每個加載子系統(tǒng)完全獨立控制，能夠同步繪制荷載位移曲線。
6.如權(quán)利要求1所述...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：彭守建，許江，聶百勝，許慶峰，柳先鋒，程亮，焦峰，賈立，陳奕安，王忠暉，凌浩，楊燕，農(nóng)曉莉，秦朝龍，李鳴，
申請(專利權(quán))人：重慶大學，
類型：發(fā)明
國別省市：
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