【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及采礦工程，尤其是涉及一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法。
技術(shù)介紹
1、近年來煤礦的開采深度不斷增加，開采工作逐漸進入更加復(fù)雜的地質(zhì)區(qū)域，沖擊地壓是目前我國礦山開采的主要動力災(zāi)害。沖擊地壓常導(dǎo)致頂板事故，破壞井巷，并造成人員傷亡，毀壞設(shè)備，污染作業(yè)環(huán)境，影響生產(chǎn)。沖擊地壓有時導(dǎo)致強烈瓦斯涌出，有時還因大量粉塵引起爆炸，造成更大的破壞。
2、現(xiàn)有的沖擊地壓預(yù)警方法主要依賴于微震監(jiān)測數(shù)據(jù)的事后感知，傳統(tǒng)的應(yīng)力指標(biāo)在沖擊地壓預(yù)測中的敏感性較低，監(jiān)測分析具有滯后性，基于微震參數(shù)對于沖擊地壓預(yù)警的可解釋性并不明確，未能將沖擊地壓力學(xué)機制等力學(xué)機理有效結(jié)合至預(yù)警方法中，不能定量化和動態(tài)化評估圍巖累積損傷、裂縫擴展程度。其次，與水力壓力等現(xiàn)有技術(shù)針對裂縫的研究不同，現(xiàn)有技術(shù)只是基于微震事件構(gòu)建三維縫網(wǎng)對其面積或形狀的研究，而并未探究裂縫對于沖擊地壓的影響，不能將裂縫擴展的程度、裂縫時空分布等關(guān)鍵參數(shù)用于有效評估沖擊危險之中。再次，目前在沖擊地壓預(yù)測預(yù)警的方式中，目前大多數(shù)采用的是人為的根據(jù)經(jīng)驗對沖擊地壓的危險程度進行判斷，并進行預(yù)報，這樣顯然需要大量的人力物力，并且具有效率過低等特點。
3、沖擊地壓預(yù)測預(yù)警方法正逐步向智能化方向發(fā)展，機器學(xué)習(xí)算法的引入使得災(zāi)變前兆特征提取更加精準(zhǔn)。基于數(shù)據(jù)驅(qū)動的沖擊地壓預(yù)測模型逐漸成為研究的主流方向，能夠在復(fù)雜礦山環(huán)境中提升預(yù)測的準(zhǔn)確性和可靠性，更好的解決沖擊地壓的復(fù)雜性和非線性問題。因此如何實現(xiàn)基于智能算法，動態(tài)評估沖擊危險，實現(xiàn)沖擊顯現(xiàn)的超前智能預(yù)警至
4、傳統(tǒng)的應(yīng)力指標(biāo)在沖擊地壓預(yù)測中的敏感性較低，無法及時有效捕捉到關(guān)鍵的災(zāi)害前兆。現(xiàn)有的沖擊地壓預(yù)警方法主要依賴于微震監(jiān)測數(shù)據(jù)的事后分析，具有滯后性，難以反映出沖擊顯現(xiàn)的前兆特征。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，基于微震數(shù)據(jù)得到分型維數(shù)，同時引入裂紋的各項指標(biāo)，得到?jīng)_擊地壓的危險程度并進行預(yù)警，提升預(yù)警的時效性和準(zhǔn)確性。
2、為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)采用的技術(shù)方案是：一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，包括以下步驟：
3、步驟1：獲取待預(yù)測區(qū)域的全部微震數(shù)據(jù)，所述微震數(shù)據(jù)由預(yù)測區(qū)域中每個點的三維坐標(biāo)和對應(yīng)的能量組成；
4、步驟2：將所述待預(yù)測區(qū)域劃分為多個網(wǎng)格，并獲取每個所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)；
5、步驟3：基于每個所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)，計算各個所述網(wǎng)格的巷道圍巖損傷的分型維數(shù)；
6、步驟4：基于每個所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)，得到每個所述網(wǎng)格中的裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀；
7、步驟5：基于每個所述網(wǎng)格中的分型維數(shù)、裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀，得到每個所述網(wǎng)格的沖擊地壓危險程度，并根據(jù)所述危險程度進行預(yù)警。
8、進一步，所述待預(yù)測區(qū)域為采礦工作面或者采礦巷道。
9、進一步，在步驟2中，所述獲取每個所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)，包括：
10、確定窗口的尺寸和滑動步長，根據(jù)所述窗口的尺寸確定所述網(wǎng)格的數(shù)量以及所述網(wǎng)格的位置；
11、根據(jù)所述微震數(shù)據(jù)中的三維坐標(biāo)將所述微震數(shù)據(jù)分配到各個所述網(wǎng)格中；
12、對各個所述網(wǎng)格中的所述微震數(shù)據(jù)進行過濾。
13、更進一步，所述對各個所述網(wǎng)格中的所述微震數(shù)據(jù)進行過濾，包括：
14、對各個所述網(wǎng)格中每個微震數(shù)據(jù)中的能量進行判定，將能量小于設(shè)定能量的所述微震數(shù)據(jù)去除；
15、統(tǒng)計各個所述網(wǎng)格中的微震數(shù)據(jù)的數(shù)量；
16、篩選出所述微震數(shù)據(jù)的數(shù)量大于設(shè)定數(shù)量的網(wǎng)格。
17、進一步，在步驟4中，所述基于每個所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)，得到每個所述網(wǎng)格中的裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀，包括：
18、通過dbscan算法對所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)進行聚類；
19、將聚類后的所述微震數(shù)據(jù)通過ransac進行空間平面擬合，得到具有裂縫的平面；
20、通過alpha-shape算法對提取所述平面中裂縫的個數(shù)以及每一個裂縫的形狀；
21、通過向量叉乘法得到各個所述裂縫的面積。
22、進一步，在步驟5中，所述基于每個所述網(wǎng)格中的分型維數(shù)、裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀，得到每個所述網(wǎng)格的沖擊地壓危險程度，包括：
23、將所述網(wǎng)格中的分型維數(shù)、裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀，輸入預(yù)先訓(xùn)練完成的機器學(xué)習(xí)模型中，得到所述網(wǎng)格的沖擊地壓危險程度；
24、所述機器學(xué)習(xí)模型，用于接受網(wǎng)格中的分型維數(shù)、裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀，處理后輸出網(wǎng)格的沖擊地壓危險程度。
25、進一步，在步驟5中，所述根據(jù)所述危險程度進行預(yù)警，包括：
26、將所述危險程度與設(shè)定的危險程度值進行比較；
27、若所述危險程度不大于所述設(shè)定的危險程度值的時候，無操作；
28、若所述危險程度大于所述設(shè)定的危險程度值的時候，啟動預(yù)警。
29、進一步，在步驟4之后且在步驟5之前，還包括：
30、將所述網(wǎng)格中的各個裂縫的形狀進行三維可視化。
31、本專利技術(shù)與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點：
32、本專利技術(shù)提供一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，將帶預(yù)測區(qū)域劃分為多個網(wǎng)格，每個網(wǎng)格基于微震數(shù)據(jù)得到圍巖損傷分型維數(shù)，同時利用dbscan+ransac+alpha-shape算法引入裂紋的各項指標(biāo)，即是每個所述網(wǎng)格中的裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀，并進行裂縫可視化操作，從而有效的將預(yù)測關(guān)口和預(yù)警關(guān)口前移，并構(gòu)建bayes-xgboost智能分級預(yù)測模型提升預(yù)警的時效性和準(zhǔn)確性。
33、下面通過附圖和實施例，對本專利技術(shù)的技術(shù)方案做進一步的詳細(xì)描述。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護點】
1.一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，所述待預(yù)測區(qū)域為采礦工作面或者采礦巷道。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，在步驟2中，所述獲取每個所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)，包括：
4.按照權(quán)利要求2所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，所述對各個所述網(wǎng)格中的所述微震數(shù)據(jù)進行過濾，包括：
5.按照權(quán)利要求1所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，在步驟4中，所述基于每個所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)，得到每個所述網(wǎng)格中的裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀，包括：
6.按照權(quán)利要求1所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，在步驟5中，所述基于每個所述網(wǎng)格中的分型維數(shù)、裂縫平面?zhèn)€數(shù)、裂縫面積與裂縫形狀，得到每個所述網(wǎng)格的沖擊地壓危險程度，包括：
7.按照權(quán)
8.按照權(quán)利要求1所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，在步驟4之后且在步驟5之前，還包括：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.按照權(quán)利要求1所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，所述待預(yù)測區(qū)域為采礦工作面或者采礦巷道。
3.按照權(quán)利要求1所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，在步驟2中，所述獲取每個所述網(wǎng)格中的全部微震數(shù)據(jù)，包括：
4.按照權(quán)利要求2所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征在于，所述對各個所述網(wǎng)格中的所述微震數(shù)據(jù)進行過濾，包括：
5.按照權(quán)利要求1所述的一種基于累積損傷時空分布特征的沖擊地壓超前預(yù)警方法，其特征...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：崔峰，宗程，來興平，陳建強，賈沖，呂兆海，王昊，李宜霏，羅鐘，劉浩，
申請(專利權(quán))人：西安科技大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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