CN116591777B 多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置及方法 （中國礦業(yè)大學）

A,2016.01.20A,2019.04.19A,2012.08.22A,2015.03.25A,2017.02.22A,2020.04.28A,2020.09.11A,2023.03.14多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測本發(fā)明公開了一種多場多源信息融合的沖系統(tǒng)用于對煤巖體破裂產(chǎn)生的高頻震動信號進后根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)采用構(gòu)建的預警模型進行綜合預警，進而工作人員根據(jù)預警情況及時采取措21.一種多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方法，其特征在于，數(shù)據(jù)處理設(shè)備通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射器將監(jiān)測數(shù)S1、根據(jù)所需監(jiān)測的區(qū)域，建立地面臺站與井下S4、根據(jù)步驟S3獲取的微震震源位置并結(jié)合步驟S2步驟五、錨桿錨索應力監(jiān)測系統(tǒng)的監(jiān)測及預警：將錨標簽落入屏蔽鐵盒時讓壓管形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的65第二個RFID標簽落入屏蔽鐵盒時讓壓管形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的75第三個RFID標簽落入屏蔽鐵盒時讓壓管形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的85%;3步驟六、先建立初始預警模型，然后對初始預警模2.根據(jù)權(quán)利要求1所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方3.根據(jù)權(quán)利要求1所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方4.根據(jù)權(quán)利要求1所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方①基于采礦地球物理學方法建立描述采掘誘發(fā)微震震源破裂啟動至結(jié)束過程的理論②數(shù)值模擬研究不同主頻、最大幅值的微震波形信號在巷道圍巖中的傳播與衰減規(guī)③采用的拾震傳感器為單分量檢波器和三分量檢波④采集沖擊地壓礦井的生產(chǎn)施工過程、方法與環(huán)境，建基于粒子群智能優(yōu)化算法的多目標函數(shù)求解模型，從而最終確定傳感器最優(yōu)空間分布，5.根據(jù)權(quán)利要求1所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方4在該模型中，輸入信號為各個拾震傳感器檢測到的微震信R(f,t)＝M(f,t)+N(f,t)該模型使用多個煤礦的單分量微震波形進行訓練6.根據(jù)權(quán)利要求1所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方7.根據(jù)權(quán)利要求1所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方ii——第i個拾震傳感器或地面臺站的坐標；5wi——各拾震傳感器或地面臺站的觀測值的權(quán)重度的初始波速模型對初始定位震源點的上下各100個點進行邊緣網(wǎng)格搜索定位，將時間殘差i和tj代表不同地面臺站接收到的微震信號到時，Δti和Δtj為網(wǎng)格搜索法搜索8.根據(jù)權(quán)利要求1所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方㈠、根據(jù)步驟S2采集典型沖擊地壓工作面采掘期間誘發(fā)個微震震源位置構(gòu)建應力張量求解的最優(yōu)化函數(shù)方程組，采用粒子群等算法求解該方程6㈡、針對微震震源機制判識任務的復雜性，建立基9.根據(jù)權(quán)利要求1所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方驟一至步驟四獲取的監(jiān)測數(shù)據(jù)作為已訓練預警模型的輸入數(shù)據(jù)，針對每種不同的輸入數(shù)10.根據(jù)權(quán)利要求9所述多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作方7震系統(tǒng)從拾震傳感器布設(shè)、波形采集直至數(shù)據(jù)處理的全流程優(yōu)化后進行精準的微震監(jiān)測；8[0016]進一步，所述讓壓管的抗壓強度為30～50MPa，這樣能保證讓壓管所需的抗壓強[0017]上述基于微震監(jiān)測的多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警裝置的工作9地面數(shù)據(jù)處理設(shè)備通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射器將監(jiān)測數(shù)據(jù)反[0029]①基于采礦地球物理學方法建立描述采掘誘發(fā)微震震源破裂啟動至結(jié)束過程的[0033]進一步，所述步驟S2中建立基于深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的微震信號去噪模型的具體過程為頂板爆破，則爆破位置(z值)等于其所在巷道區(qū)域水平加上爆破斷頂施工布置圖所示的用地面臺站接收到的波形信號和反演獲得的初始波速模型對初始定位震源點的上下各100[0066]㈠、根據(jù)步驟S2采集典型沖擊地壓工作面采掘期間誘發(fā)的微震波形作為基礎(chǔ)數(shù)數(shù)實時反演模型，采用步驟㈠獲取的礦山微震震源破裂機制數(shù)據(jù)集對建立的模型進行訓此采用圖論理論中的廣度優(yōu)先搜索BFS法確定多個相交裂隙面間產(chǎn)生的貫通裂隙，計算完RFID標簽落入屏蔽鐵盒時讓壓管形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的65第二個RFID標簽落入屏蔽鐵盒時讓壓管形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的75第三個RFID標簽落入屏蔽鐵盒時讓壓管形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的85%;數(shù)據(jù)，已訓練的預警模型根據(jù)其維度使用卷積和循環(huán)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)將其映射到同一特征空間，各個拾震傳感器反饋的數(shù)據(jù)進行分析處理，實現(xiàn)對微震震源的定位及采動裂隙反演成像，統(tǒng)和錨桿錨索應力監(jiān)測系統(tǒng)對巷道應力分布變化情況進行監(jiān)測以及采用地音監(jiān)測系統(tǒng)對據(jù)進行整合后進行綜合分析后判斷是否進行預警，以真正實現(xiàn)沖擊地壓智能化監(jiān)測預警，[0086]圖8是錨桿錨索應力監(jiān)測系統(tǒng)中讓壓管未受力變形時RFID標簽與屏蔽鐵盒之間的[0087]圖9是錨桿錨索應力監(jiān)測系統(tǒng)中讓壓管受力變形后RFID標簽與屏蔽鐵盒之間的位一組且采用深淺孔組合布設(shè)，沿工作面掘進方向在工作面兩側(cè)巷道回采幫等間距布設(shè)多液壓支架各個立柱的支撐壓力平均值作為該液壓[0105]如圖1所示，上述基于微震監(jiān)測的多場多源信息融合的沖擊地壓智能化監(jiān)測預警地面數(shù)據(jù)處理設(shè)備通過無線數(shù)據(jù)發(fā)射器將監(jiān)測數(shù)據(jù)反[0111]①基于采礦地球物理學方法建立描述采掘誘發(fā)微震震源破裂啟動至結(jié)束過程的究井下拾震傳感器動態(tài)交替挪移方法，實現(xiàn)微震監(jiān)測系統(tǒng)與采掘監(jiān)測區(qū)域整體協(xié)同挪移；微震波形到時和方位角的精準拾取。利用基于Gutenberg_Richter的最小完整性震級指標實時評判采掘過程中煤巖體微震完整度，確定后方傳感器動態(tài)挪移的微震完整度臨界條模型能夠同時學習微震信號時間域和頻率域的特征，并將其映射為噪音和原始信號的掩[0125]該模型使用多個煤礦的單分量微震波形進行訓練，微震波形數(shù)據(jù)采樣率均為分別為α=20,o-1/際.為頂板爆破，則爆破位置(z值)等于其所在巷道區(qū)域水平加上爆破斷頂施工布置圖所示的的上下各100個點(每點間隔1m)進行邊緣網(wǎng)格搜索定位，將時間殘差最小的點視為最終定數(shù)實時反演模型，采用步驟㈠獲取的礦山微震震源破裂機制數(shù)據(jù)集對建立的模型進行訓此采用圖論理論中的廣度優(yōu)先搜索BFS法確定多個相交裂隙面間產(chǎn)生的貫通裂隙，計算完個所需監(jiān)測的錨桿或錨索后，利用RFID標簽5對巷道內(nèi)錨桿錨索應力狀態(tài)進行監(jiān)測并生成RFID標簽落入屏蔽鐵盒6時讓壓管3形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的65第二個RFID標簽落入屏蔽鐵盒6時讓壓管3形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的75第三個RFID標簽落入屏蔽鐵盒6時讓壓管3形變所受應力值為錨桿錨索錨固力的85%;正常狀態(tài)；若能檢測到兩個RFID標簽5，則確定該錨桿錨索應力狀態(tài)等級為低風險受力狀