一种矿井掘进探放水辅助系统和方法技术方案

本申请提供了一种矿井掘进探放水辅助系统和方法，包括钻孔轨迹采集端、空间数据库和绘图端；钻孔轨迹采集端用于获取探放水钻孔的实测空间轨迹数据；绘图端用于生成探放水钻孔设计四图一表，实现探放水钻孔轨迹的预览、修正、入库与提取，通过绘制矿井掘进巷道迎头超前位置的探放水钻孔实测位置断面图，配合探放水钻孔设计四图一表实现掘进巷道迎头超前位置盲区的探放水钻孔设计；建立空间数据库用于存储和共享实测空间轨迹数据；通过三维视口展示巷道、煤层、实测空间轨迹数据以及设计探放水钻孔轨迹数据之间的空间位置关系。本发明专利技术大大提高了探放水钻孔相关工作的效率和成果质量，为矿井巷道的安全快速掘进保驾护航。

【技术实现步骤摘要】
一种矿井掘进探放水辅助系统和方法
本专利技术涉及煤矿地测防治水
，尤其涉及一种矿井掘进探放水辅助系统和方法。
技术介绍
随着煤炭资源整合兼并重组力度的不断加大，关停和兼并了大量的产量小、污染大、不正规的小煤窑矿井，同时，由于缺乏一手的小煤窑掘进资料，给后续的合并矿井生产带来了很多潜在的掘进危险，因此，在所有矿井的井田内存在未知采空区的情况下，在掘进过程中都需要进行超前探测勘探工程，坚持“有掘必探，先探后掘”的原则。老窑主要指由于过去的一些煤矿采掘活动(包括本煤矿及其他一些小煤窑)造成的、且时间较久远的煤窑。老窑开采后遗留下一部分采空区，这部分采空区被后期的地下水或地表水充满，就形成了一些老窑积水。如果后期的地下采掘工程触及到这种老窑积水水体边缘，这部分老窑积水就会以突然溃入的方式涌入井下，造成一些突发性的水害事故。通常，掌握矿井水文地质条件，可以采用地面钻探、地面物探，或井下物探的技术，但这些技术还不能完全、可靠地确定矿井水害的赋存状况。在矿井遭到破坏或地形条件不利的情况下，地面的勘探工作很难起到确定矿井水害的作用。井下物探易受环境影响，效果也不是很理想。因此，井下超前探放水成为水害防治的重要手段。目前，煤矿掘进巷道超前探钻孔的布设及超前位置的勘探情况，存在以下弊端：第一，探放水工作频繁，人工编制钻探设计、计算钻孔参数工作量大，技术人员负担较重；第二，人工分析对比钻探成果工作量大、耗时长、效率低，存在人为计算误差的可能；第三，难以获得超前位置钻孔的轨迹数据，勘探实况不清，影响钻探成果分析的可靠性，探测区域实际地质条件与预想资源偏差大，导致原设计针对性不足，存在未知的探水盲区；第四，人工计算经常出现人为的计算误差，不利于及时获取准确的勘探情况；第五，可视化程度差，不能多方位理解与分析超前位置钻孔实测情况。
技术实现思路
针对上述现有技术和方案中存在的不足之处，本申请提供一种矿井掘进探放水辅助系统和方法，在矿井中超前位置的探放水钻孔设计规范的基础上，按照给定的整体设计参数，自动设计超前位置的多个探放水钻孔的施工参数，以获得探放水钻孔设计四图一表；在施工人员依据探放水钻孔设计四图一表在巷道掘进迎头施工探放水钻孔，并对探放水钻孔的实测空间轨迹数据进行测量，将实测钻孔轨迹数据存储到空间数据库中共享；依据获得的实测空间轨迹数据，绘制巷道掘进迎头前方任意位置的垂直剖面图，结合实测的超前探钻孔轨迹，以及三维可视化模块的三维展示视口，快速分析设计补打的盲区探放水钻孔，起到辅助决策作用，进而达到防治老窑积水、保障煤矿安全生产的目的。本申请第一方面提供了一种矿井掘进探放水辅助系统，所述系统包括：钻孔轨迹采集端、空间数据库和绘图端；所述空间数据库与所述绘图端通信连接；所述绘图端包括探放水钻孔设计模块、钻孔实测轨迹管理模块、盲区钻孔反演设计模块以及三维可视化模块；所述探放水钻孔设计模块用于根据探放水钻孔整体设计参数，生成探放水钻孔设计四图一表，施工人员依据所述探放水钻孔设计四图一表在巷道掘进迎头施工探放水钻孔；所述钻孔轨迹采集端用于采集在巷道掘进迎头施工的探放水钻孔的实测空间轨迹数据；所述钻孔实测轨迹管理模块用于对所述钻孔轨迹采集端采集的所述实测空间轨迹数据进行预览和修正，并将所述实测空间轨迹数据存储至所述空间数据库；所述三维可视化模块用于通过三维视口展示巷道、煤层、所述实测空间轨迹数据以及设计探放水钻孔轨迹数据之间的空间位置关系，以供所述盲区钻孔反演设计模块，在自动分析巷道掘进迎头指定距离的超前位置是否存在盲区时进行宏观把控；其中，所述设计探放水钻孔轨迹数据是依据所述探放水钻孔整体设计参数生成的；所述盲区钻孔反演设计模块用于在所述钻孔实测轨迹管理模块依据所述空间数据库中存储的所述实测空间轨迹数据，更新所述探放水钻孔设计四图一表之后，利用更新后的所述探放水钻孔设计四图一表中的探放水钻孔设计平面图以及所述三维可视化模块展示的空间位置关系，对巷道迎头的超前位置进行任意剖切，以自动分析在巷道掘进迎头指定距离的超前位置是否存在盲区，在存在盲区的情况下，计算盲区钻孔施工参数，以供施工人员依据所述盲区钻孔施工参数在巷道掘进迎头施工盲区探放水钻孔。进一步地，其特征在于，所述盲区钻孔反演设计模块还用于在所述钻孔实测轨迹管理模块利用所述盲区探放水钻孔的盲区钻孔实测空间轨迹数据，更新所述空间数据库中的实测空间轨迹数据，依据更新后的实测空间轨迹数据更新所述探放水钻孔设计四图一表之后，利用更新后的所述探放水钻孔设计四图一表中的探放水钻孔设计平面图，对巷道迎头的超前位置进行任意剖切，以自动分析在巷道掘进迎头指定距离的超前位置是否存在盲区，直至消除盲区。进一步地，所述钻孔实测轨迹管理模块包括预览子模块，所述预览子模块用于从所述钻孔轨迹采集端获取所述实测空间轨迹数据，并判断所述实测空间轨迹数据中是否存在异常数据。进一步地，所述钻孔实测轨迹管理模块包括修正子模块，所述修正子模块用于对所述实测空间轨迹数据中的异常数据进行修正。进一步地，所述实测空间轨迹数据由每个探放水钻孔的多个测量点的相对位置信息组成；其中，每一个测量点的相对位置信息包含该测量点相对于前一个测量点的方位角、倾角和距离信息。进一步地，所述钻孔实测轨迹管理模块包括入库子模块，所述入库子模块用于将每个测量点的相对位置信息转换为与矿区采掘工程平面图一致的绝对大地坐标系数据，并保存到所述空间数据库中；其中，所述实测空间轨迹数据包括两种状态：在所述实测空间轨迹数据录入到所述空间数据库之前是探放水钻孔的相对位置信息，在所述实测空间轨迹数据录入到所述空间数据库之后是与矿区采掘工程平面图一致的绝对大地坐标系数据。进一步地，所述钻孔实测轨迹管理模块包括提取子模块，所述提取子模块用于从所述空间数据库中提取所述实测空间轨迹数据，进而依据所述实测空间轨迹数据更新所述探放水钻孔设计四图一表。进一步地，所述探放水钻孔设计四图一表包括：探放水钻孔设计平面图、探放水钻孔设计剖面图、巷道迎头探放水钻孔布设断面图、探放水钻孔终孔布设断面图以及探放水钻孔整体设计参数列表。进一步地，所述盲区钻孔施工参数是按照如下方式获得的：从更新后的所述巷道迎头探放水钻孔布设断面图中获得起点位置，对更新后的探放水钻孔设计平面图中指定距离的超前位置进行剖切获得终点位置，根据所述起点位置、所述终点位置以及巷道掘进方向的空间向量，获得所述盲区钻孔施工参数。本申请第二方面提供了一种矿井掘进探放水辅助方法，应用于所述矿井掘进探放水辅助系统；所述系统包括：钻孔轨迹采集端、空间数据库和绘图端；所述空间数据库与所述绘图端通信连接；所述绘图端包括探放水钻孔设计模块、钻孔实测轨迹管理模块、盲区钻孔反演设计模块以及三维可视化模块；所述方法包括：步骤S1，所述探放水钻孔设计模块根据探放水钻孔整体设计参数，生成探放水钻孔设计四图一表，施工人员依据所述探放水钻孔设计四图一表在巷道掘进迎头施工本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿井掘进探放水辅助系统，其特征在于，所述系统包括：钻孔轨迹采集端、空间数据库和绘图端；所述空间数据库与所述绘图端通信连接；/n所述绘图端包括探放水钻孔设计模块、钻孔实测轨迹管理模块、盲区钻孔反演设计模块以及三维可视化模块；/n所述探放水钻孔设计模块用于根据探放水钻孔整体设计参数，生成探放水钻孔设计四图一表，施工人员依据所述探放水钻孔设计四图一表在巷道掘进迎头施工探放水钻孔；/n所述钻孔轨迹采集端用于采集在巷道掘进迎头施工的探放水钻孔的实测空间轨迹数据；/n所述钻孔实测轨迹管理模块用于对所述钻孔轨迹采集端采集的所述实测空间轨迹数据进行预览和修正，并将所述实测空间轨迹数据存储至所述空间数据库；/n所述三维可视化模块用于通过三维视口展示巷道、煤层、所述实测空间轨迹数据以及设计探放水钻孔轨迹数据之间的空间位置关系，以供所述盲区钻孔反演设计模块，在自动分析巷道掘进迎头指定距离的超前位置是否存在盲区时进行宏观把控；其中，所述设计探放水钻孔轨迹数据是依据所述探放水钻孔整体设计参数生成的；/n所述盲区钻孔反演设计模块用于在所述钻孔实测轨迹管理模块依据所述空间数据库中存储的所述实测空间轨迹数据，更新所述探放水钻孔设计四图一表之后，利用更新后的所述探放水钻孔设计四图一表中的探放水钻孔设计平面图，对巷道迎头的超前位置进行任意剖切，以自动分析在巷道掘进迎头指定距离的超前位置是否存在盲区，在存在盲区的情况下，计算盲区钻孔施工参数，以供施工人员依据所述盲区钻孔施工参数在巷道掘进迎头施工盲区探放水钻孔。/n...

【技术特征摘要】
1.一种矿井掘进探放水辅助系统，其特征在于，所述系统包括：钻孔轨迹采集端、空间数据库和绘图端；所述空间数据库与所述绘图端通信连接；
所述绘图端包括探放水钻孔设计模块、钻孔实测轨迹管理模块、盲区钻孔反演设计模块以及三维可视化模块；
所述探放水钻孔设计模块用于根据探放水钻孔整体设计参数，生成探放水钻孔设计四图一表，施工人员依据所述探放水钻孔设计四图一表在巷道掘进迎头施工探放水钻孔；
所述钻孔轨迹采集端用于采集在巷道掘进迎头施工的探放水钻孔的实测空间轨迹数据；
所述钻孔实测轨迹管理模块用于对所述钻孔轨迹采集端采集的所述实测空间轨迹数据进行预览和修正，并将所述实测空间轨迹数据存储至所述空间数据库；
所述三维可视化模块用于通过三维视口展示巷道、煤层、所述实测空间轨迹数据以及设计探放水钻孔轨迹数据之间的空间位置关系，以供所述盲区钻孔反演设计模块，在自动分析巷道掘进迎头指定距离的超前位置是否存在盲区时进行宏观把控；其中，所述设计探放水钻孔轨迹数据是依据所述探放水钻孔整体设计参数生成的；
所述盲区钻孔反演设计模块用于在所述钻孔实测轨迹管理模块依据所述空间数据库中存储的所述实测空间轨迹数据，更新所述探放水钻孔设计四图一表之后，利用更新后的所述探放水钻孔设计四图一表中的探放水钻孔设计平面图，对巷道迎头的超前位置进行任意剖切，以自动分析在巷道掘进迎头指定距离的超前位置是否存在盲区，在存在盲区的情况下，计算盲区钻孔施工参数，以供施工人员依据所述盲区钻孔施工参数在巷道掘进迎头施工盲区探放水钻孔。


2.如权利要求1所述的矿井掘进探放水辅助系统，其特征在于，所述盲区钻孔反演设计模块还用于在所述钻孔实测轨迹管理模块利用所述盲区探放水钻孔的盲区钻孔实测空间轨迹数据，更新所述空间数据库中的实测空间轨迹数据，依据更新后的实测空间轨迹数据更新所述探放水钻孔设计四图一表之后，利用更新后的所述探放水钻孔设计四图一表中的探放水钻孔设计平面图，对巷道迎头的超前位置进行任意剖切，以自动分析在巷道掘进迎头指定距离的超前位置是否存在盲区，直至消除盲区。


3.如权利要求1所述的矿井掘进探放水辅助系统，其特征在于，所述钻孔实测轨迹管理模块包括预览子模块，所述预览子模块用于从所述钻孔轨迹采集端获取所述实测空间轨迹数据，并判断所述实测空间轨迹数据中是否存在异常数据。


4.如权利要求1所述的矿井掘进探放水辅助系统，其特征在于，所述钻孔实测轨迹管理模块包括修正子模块，所述修正子模块用于对所述实测空间轨迹数据中的异常数据进行修正。


5.如权利要求1所述的矿井掘进探放水辅助系统，其特征在于，所述实测空间轨迹数据由每个探放水钻孔的多个测量点的相对位置信息组成；其中，每一个测量点的相对位置信息包含该测量点相对于前一个测量点的方位角、倾角和距离信息。


6.如权利要求5所述的矿井掘进探放水辅助系统，其特征在于，所述钻孔实测轨迹管理模块包括入库子模块，所述入库子模块用于将每个测量点的相对位置信息转换为与矿区采掘工程平面图一致的绝对大地坐标系数据，并保存到所述空间数据库中；其中，所述实测空间轨迹数据包括两种状态：在所述实测空间轨迹数据录入到所述空间数据库之前是探放水钻孔的相对位置信息，在所述实测空...

【专利技术属性】
技术研发人员：王艳彬，
申请(专利权)人：北京龙软科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11