一种煤矿岩体中岩桥的智能定位及特征识别方法技术

本发明专利技术公开了一种煤矿岩体中岩桥的智能定位及特征识别方法，涉及煤矿岩体监测领域。其可解决目前无法准确判断定位岩桥位置以及特征信息的工程难题，弥补常规设计的不足，可以更加合理、准确的对岩桥稳定性进行分析并对煤矿岩体设计，监测和施工过程进行有益的指导。按以下步骤进行：S1、大尺度微震监测系统的安装以及自动监测；S2、微震监测数据自动处理以及岩桥位置初步识别；S3、岩桥的精准定位以及特征识别。通过对岩桥的精确定位分析，能够为设计施工监测提供有利的指导，确保煤矿岩体的稳定性和安全。的稳定性和安全。的稳定性和安全。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿岩体中岩桥的智能定位及特征识别方法


[0001]本专利技术涉及煤矿岩体监测领域，尤其是涉及一种煤矿岩体中岩桥的智能定位以及特征识别微震设备系统。

技术介绍

[0002]煤矿岩体失稳作为典型的矿山地质灾害，在全球范围内造成了巨大的经济损失和人员伤亡，因此引起了广泛的研究。但是，由于岩体失稳机理的复杂，对岩体失稳的演化目前仍未完全了解。而大型岩体失稳由于其巨大的势能，往往在脱离母岩后形成高速、远程以及“崩
→
滑
→
流”一体的链式地质灾害，常带来毁灭性破坏和重大人员伤亡。煤矿岩体失稳涉及不同的地质环境条件和地质结构，具有不同的诱发机制和触发因素，其变形破坏演化机制及发生过程极其复杂。其中“岩桥”在煤矿岩体失稳滑动过程中起到关键作用。
[0003]岩桥是指斜坡失稳过程中，滑面上未联通，承受应力集中，提供关键承载作用的部位，其强度和变形决定了煤矿岩体整体稳定性。基于是否存在对斜坡稳定性起控制性作用的岩桥，可将斜坡分为锁固型岩体和非锁固型岩体两大类。需强调的是，岩桥具有聚能效应，其在未贯通之前会储存大量弹性应变能，并在岩桥突发脆性断裂时转换为坡体动能，导致岩体高速启动，故锁固型岩体失稳后往往具有强烈破坏性。
[0004]在软弱层中存在岩桥的煤矿岩体，若潜在滑面上的岩桥未发生贯通性破坏，即使在煤矿涌水等因素作用下岩体蠕滑出现加速行为，也不会发生整体失稳滑动，由于岩桥特征明显，锁固型岩体可能是煤矿岩体失稳预测这一世界性难题中“强度”相对薄弱、最有可能首先被突破的一个。目前，在对锁固型煤矿岩体的研究中目前手段主要是通过岩体失稳后根据地质资料对煤矿岩体的破坏滑动过程进行反演分析，尚且缺少在破坏滑动前发现岩桥位置以及特征的方法。由于在设计施工前缺少岩桥的确切信息，这势必会对煤矿岩体的稳定性设计以及施工带来显著的影响。因此，如何对煤矿岩体中的岩桥智能定位以及特征识别方法就显得十分必要。

技术实现思路

[0005]本专利技术针对以上问题，提出了一种煤矿岩体中岩桥的智能定位及特征识别方法。其可解决目前无法准确判断定位岩桥位置以及特征信息的工程难题，弥补常规设计的不足，可以更加合理、准确的对煤矿岩体稳定性进行分析并对煤矿岩体设计，监测和施工过程进行有益的指导。
[0006]本专利技术的技术方案为：按以下步骤进行：S1、大尺度微震监测系统的安装以及自动监测；S1.1、划定煤矿岩体监测范围，将待监测范围内煤矿岩体按高程以及横纵向间距划分为不同网格；S1.2、在所划分网格中部通过钻孔安装导波杆，并在导波杆上方端口处安装岩桥微震自动监测探头；在涌水、地震、以及施工等外界因素变化时，通过岩桥微震自动监测探
头将所产生的微震事件数据经由自动监测探头采集远程传输至数据处理中心；S2、微震监测数据自动处理以及岩桥位置初步识别；S2.1、数据中心将接收到的实时微震监测数据采用人工智能方法高效地剔除外界干扰数据，保留岩体变形破坏发生的微震监测结果；S2.2、将步骤S2.1中得到的岩体变形破坏发生的微震监测结果，包括波形和定位信息，经由双差定位算法可以确定微震事件的位置以及能量聚集区，从而初步对岩桥位置进行确定；S3、岩桥的精准定位以及特征识别；S3.1、在步骤S2对岩桥初步定位位置的基础上，缩小微震监测范围，将得到的能量聚集区再次细分为不同的网格；S3.2、在细分后的网格中重新钻孔、安装导波杆，并在导波杆上方端口处安装岩桥微震自动监测探头；将不同埋深位置的岩桥微震自动监测探头安装在步骤S2圈定的能量聚集区范围内，对这一区域再次进行微震监测；S3.3、将得到的监测数据再次处理后便可得到岩桥更为详细的位置、尺寸等信息；通过对比数据库中不同岩体微震数据信息，包括波形、频率，得到岩桥的其他维度信息，包括岩性和强度。
[0007]步骤S2.1具体为：S2.1.1、通过分频去噪技术，过滤非岩体破裂微震信号；S2.2.2、运用ST时频分析方法，将时间
‑
振幅的波形转换为时间
‑
频率
‑
振幅的波形数据；S2.1.3、进行P波到时拾取。
[0008]所述岩桥微震自动监测探头1包括保护箱体4、微震监测探头6、无线传输设备8、太阳能电池板2以及蓄电池7；所述保护箱体4罩设在导波杆5上方端口处，所述太阳能电池板2连接在保护箱体的上方，并且二者之间设有用于调整太阳能电池板2俯仰角的角度调整支架3，所述蓄电池7固定连接在保护箱体4内，所述蓄电池7与太阳能电池板2、微震监测探头6、无线传输设备8均保持连接，通过太阳能电池板2给蓄电池7充电，并通过蓄电池7给微震监测探头6、无线传输设备8供电；所述微震监测探头6安装在在导波杆5上方端口处，通过微震监测探头6采集导波杆5上的实时微震监测数据；所述无线传输设备8固定连接在保护箱体4内、且与微震监测探头6相连接，通过无线传输设备8向数据中心发送数据。
[0009]本专利技术通过智能微震数据监测探头，可以远程对煤矿岩体进行监测。采用太阳能电池板为探头以及传输设备提供能量，高效环保，同时避免了因施工以及外界原因造成的传输光缆的破坏，降低人工费用和传输光缆费用，节省投资。采用人工智能技术对监测数据进行处理，可以高效的对煤矿岩体监测数据进行拾取。采用多轮定位，可以对岩桥进行精准定位。通过对岩桥的精确定位分析，能够为设计施工监测提供有利的指导，确保煤矿岩体的稳定性和安全。
附图说明
[0010]图1为岩桥微震自动监测探头剖视图；
图2为岩桥微震监测系统布置横断面图；图3为岩桥初步识别微震监测系统布置俯视图；图4为岩桥精确识别微震监测系统布置俯视图；图中：1
‑
岩桥微震自动监测探头，2
‑
太阳能电池板，3
‑
角度调整支架，4
‑
保护箱体，5
‑
导波杆，6
‑
微震监测探头，7
‑
蓄电池，8
‑
无线数据传输设备。
具体实施方式
[0011]为能清楚说明本专利的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本专利进行详细阐述。
[0012]本专利技术如图1
‑
4所示，按以下步骤进行：S1、大尺度微震监测系统的安装以及自动监测；S1.1、根据煤矿岩体地质资料以及工程施工需要划定煤矿岩体监测范围，将待监测范围内煤矿岩体按高程以及横纵向间距划分为不同网格；S1.2、在所划分网格中部通过钻孔安装导波杆，并在导波杆上方端口处安装岩桥微震自动监测探头；在涌水、地震、以及施工等外界因素变化时，通过岩桥微震自动监测探头将所产生的微震事件数据经由自动监测探头采集远程传输至数据处理中心；所述岩桥微震自动监测探头1包括保护箱体4、微震监测探头6、无线传输设备8、太阳能电池板2以及蓄电池7；所述保护箱体4罩设在导波杆5上方端口处，所述太阳能电池板2连接在保护箱体的上方，并且二者之间设有用于调整太阳能电池板2俯仰角的角度调整支架3，所述蓄电池7固定连接在保护箱体4内，所述蓄本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种煤矿岩体中岩桥的智能定位及特征识别方法，其特征在于，按以下步骤进行：S1、大尺度微震监测系统的安装以及自动监测；S1.1、划定煤矿岩体监测范围，将待监测范围内煤矿岩体按高程以及横纵向间距划分为不同网格；S1.2、在所划分网格中部通过钻孔安装导波杆，并在导波杆上方端口处安装岩桥微震自动监测探头；通过岩桥微震自动监测探头将所产生的微震事件数据经由自动监测探头采集远程传输至数据处理中心；S2、微震监测数据自动处理以及岩桥位置初步识别；S2.1、剔除外界干扰数据，保留岩体变形破坏发生的微震监测结果；S2.2、将步骤S2.1中得到的岩体变形破坏发生的微震监测结果，包括波形和定位信息，经由双差定位算法可以确定微震事件的位置以及能量聚集区，从而初步对岩桥位置进行确定；S3、岩桥的精准定位以及特征识别；S3.1、在步骤S2对岩桥初步定位位置的基础上，缩小微震监测范围，将得到的能量聚集区再次细分为不同的网格；S3.2、在细分后的网格中重新钻孔、安装导波杆，并在导波杆上方端口处安装岩桥微震自动监测探头；将不同埋深位置的岩桥微震自动监测探头安装在步骤S2圈定的能量聚集区范围内，对这一区域再次进行微震监测；S3.3、将得到的监测数据再次处理后便可得到岩桥更为详细的位置、尺寸；通过对比数据库中不同岩体微震数据信息，包括波形、频率，得到岩桥的其他维度信息，包括岩性和强度。2.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：李迎春，李强，刘全辉，崔峰，方治国，韩浩，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：