CN116591777B 多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置及方法 （中国矿业大学）

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多场多源信息融合的冲击地压智能化监测本发明公开了一种多场多源信息融合的冲系统用于对煤岩体破裂产生的高频震动信号进后根据监测数据采用构建的预警模型进行综合预警，进而工作人员根据预警情况及时采取措21.一种多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方法，其特征在于，数据处理设备通过无线数据发射器将监测数S1、根据所需监测的区域，建立地面台站与井下S4、根据步骤S3获取的微震震源位置并结合步骤S2步骤五、锚杆锚索应力监测系统的监测及预警：将锚标签落入屏蔽铁盒时让压管形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的65第二个RFID标签落入屏蔽铁盒时让压管形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的75第三个RFID标签落入屏蔽铁盒时让压管形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的85%;3步骤六、先建立初始预警模型，然后对初始预警模2.根据权利要求1所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方3.根据权利要求1所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方4.根据权利要求1所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方①基于采矿地球物理学方法建立描述采掘诱发微震震源破裂启动至结束过程的理论②数值模拟研究不同主频、最大幅值的微震波形信号在巷道围岩中的传播与衰减规③采用的拾震传感器为单分量检波器和三分量检波④采集冲击地压矿井的生产施工过程、方法与环境，建基于粒子群智能优化算法的多目标函数求解模型，从而最终确定传感器最优空间分布，5.根据权利要求1所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方4在该模型中，输入信号为各个拾震传感器检测到的微震信R(f,t)＝M(f,t)+N(f,t)该模型使用多个煤矿的单分量微震波形进行训练6.根据权利要求1所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方7.根据权利要求1所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方ii——第i个拾震传感器或地面台站的坐标；5wi——各拾震传感器或地面台站的观测值的权重度的初始波速模型对初始定位震源点的上下各100个点进行边缘网格搜索定位，将时间残差i和tj代表不同地面台站接收到的微震信号到时，Δti和Δtj为网格搜索法搜索8.根据权利要求1所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方㈠、根据步骤S2采集典型冲击地压工作面采掘期间诱发个微震震源位置构建应力张量求解的最优化函数方程组，采用粒子群等算法求解该方程6㈡、针对微震震源机制判识任务的复杂性，建立基9.根据权利要求1所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方骤一至步骤四获取的监测数据作为已训练预警模型的输入数据，针对每种不同的输入数10.根据权利要求9所述多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作方7震系统从拾震传感器布设、波形采集直至数据处理的全流程优化后进行精准的微震监测；8[0016]进一步，所述让压管的抗压强度为30～50MPa，这样能保证让压管所需的抗压强[0017]上述基于微震监测的多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警装置的工作9地面数据处理设备通过无线数据发射器将监测数据反[0029]①基于采矿地球物理学方法建立描述采掘诱发微震震源破裂启动至结束过程的[0033]进一步，所述步骤S2中建立基于深度神经网络的微震信号去噪模型的具体过程为顶板爆破，则爆破位置(z值)等于其所在巷道区域水平加上爆破断顶施工布置图所示的用地面台站接收到的波形信号和反演获得的初始波速模型对初始定位震源点的上下各100[0066]㈠、根据步骤S2采集典型冲击地压工作面采掘期间诱发的微震波形作为基础数数实时反演模型，采用步骤㈠获取的矿山微震震源破裂机制数据集对建立的模型进行训此采用图论理论中的广度优先搜索BFS法确定多个相交裂隙面间产生的贯通裂隙，计算完RFID标签落入屏蔽铁盒时让压管形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的65第二个RFID标签落入屏蔽铁盒时让压管形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的75第三个RFID标签落入屏蔽铁盒时让压管形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的85%;数据，已训练的预警模型根据其维度使用卷积和循环神经网络将其映射到同一特征空间，各个拾震传感器反馈的数据进行分析处理，实现对微震震源的定位及采动裂隙反演成像，统和锚杆锚索应力监测系统对巷道应力分布变化情况进行监测以及采用地音监测系统对据进行整合后进行综合分析后判断是否进行预警，以真正实现冲击地压智能化监测预警，[0086]图8是锚杆锚索应力监测系统中让压管未受力变形时RFID标签与屏蔽铁盒之间的[0087]图9是锚杆锚索应力监测系统中让压管受力变形后RFID标签与屏蔽铁盒之间的位一组且采用深浅孔组合布设，沿工作面掘进方向在工作面两侧巷道回采帮等间距布设多液压支架各个立柱的支撑压力平均值作为该液压[0105]如图1所示，上述基于微震监测的多场多源信息融合的冲击地压智能化监测预警地面数据处理设备通过无线数据发射器将监测数据反[0111]①基于采矿地球物理学方法建立描述采掘诱发微震震源破裂启动至结束过程的究井下拾震传感器动态交替挪移方法，实现微震监测系统与采掘监测区域整体协同挪移；微震波形到时和方位角的精准拾取。利用基于Gutenberg_Richter的最小完整性震级指标实时评判采掘过程中煤岩体微震完整度，确定后方传感器动态挪移的微震完整度临界条模型能够同时学习微震信号时间域和频率域的特征，并将其映射为噪音和原始信号的掩[0125]该模型使用多个煤矿的单分量微震波形进行训练，微震波形数据采样率均为分别为α=20,o-1/际.为顶板爆破，则爆破位置(z值)等于其所在巷道区域水平加上爆破断顶施工布置图所示的的上下各100个点(每点间隔1m)进行边缘网格搜索定位，将时间残差最小的点视为最终定数实时反演模型，采用步骤㈠获取的矿山微震震源破裂机制数据集对建立的模型进行训此采用图论理论中的广度优先搜索BFS法确定多个相交裂隙面间产生的贯通裂隙，计算完个所需监测的锚杆或锚索后，利用RFID标签5对巷道内锚杆锚索应力状态进行监测并生成RFID标签落入屏蔽铁盒6时让压管3形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的65第二个RFID标签落入屏蔽铁盒6时让压管3形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的75第三个RFID标签落入屏蔽铁盒6时让压管3形变所受应力值为锚杆锚索锚固力的85%;正常状态；若能检测到两个RFID标签5，则确定该锚杆锚索应力状态等级为低风险受力状