一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法及系统

1.本发明涉及煤层开采技术领域，尤其涉及一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法及系统。


背景技术：

2.煤炭是一种能源型资源,在推动工业化建设、促进经济发展等方面发挥着非常重要的作用。在市场经济迅速发展的当今时代背景下,能源短缺问题与能源供需矛盾问题日益突出,因此,煤矿的高效开采与利用问题受到了社会各界的普遍关注与重视。
3.但是，目前对于煤层进行开层，通过离心机采煤时，可能因为在离心机本身的离心速度不当，导致采煤时资源损失多，或是产生的裂纹过大，导致采煤过程受到影响，甚至影响安全的情况发生。


技术实现要素：

4.针对现有技术中存在的问题，本发明实施例提供一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法及系统。
5.本发明实施例提供一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法，包括：采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据所述设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于所述模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；基于所述尺寸模型及分层边界设置所述模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置所述开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤；获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于所述实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据所述开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置所述开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；根据所述煤层区块的开采步骤及水量管理对所述模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在所述开采时长内，持续调整所述离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像；基于所述开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过所述时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于所述变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。
6.在其中一个实施例中，所述方法还包括：在所述模拟开采的过程中，持续采集所述模拟煤层进行水量管理的管理工具的压力变化曲线，通过所述压力变化曲线调整不同煤层区块对应的开采时长。
7.在其中一个实施例中，所述方法还包括：获取所述时序分析结果中的异常数据，排除所述异常数据，确定所述煤层开裂图像中的裂纹特征，并结合所述裂纹特征对应的离心机加速度，确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线。
8.在其中一个实施例中，所述方法还包括：通过顶部摄像模块采集的顶部煤层开裂图像确定裂纹的顶部裂闭周期，通过正面摄像模块采集的正面煤层开裂图像确定裂纹的正面裂闭周期；结合所述顶部裂闭周期及正面裂闭周期，确定所述开采煤层的煤层开裂图像。
9.在其中一个实施例中，所述方法还包括：在所述顶部摄像模块布置6个激光位移传感器，检测所述模拟开采的过程中，模拟煤层的顶部岩体的裂纹位移变化图像。
10.本发明实施例提供一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采系统，包括：采集模块，用于采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据所述设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于所述模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；设置模块，用于基于所述尺寸模型及分层边界设置所述模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置所述开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤；管理模块，用于获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于所述实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据所述开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置所述开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；模拟模块，用于根据所述煤层区块的开采步骤及水量管理对所述模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在所述开采时长内，持续调整所述离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像；分析模块，用于基于所述开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过所述时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于所述变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。
11.在其中一个实施例中，所述系统还包括：压力采集模块，用于在所述模拟开采的过程中，持续采集所述模拟煤层进行水量管理的管理工具的压力变化曲线，通过所述压力变化曲线调整不同煤层区块对应的开采时长。
12.在其中一个实施例中，所述系统还包括：第二分析模块，用于获取所述时序分析结果中的异常数据，排除所述异常数据，确定所述煤层开裂图像中的裂纹特征，并结合所述裂纹特征对应的离心机加速度，确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线。
13.本发明实施例提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法的步骤。
14.本发明实施例提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法的步骤。
15.本发明实施例提供的一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法及系统，采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；基于尺寸模型及分层边界设置模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区
块的开采步骤；获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；根据煤层区块的开采步骤及水量管理对模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在开采时长内，持续调整离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像；基于开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。这样能够在通过设置煤层开采的模拟试验，确定对应煤层在开采过程中的离心机变化曲线，结合开采目标，确定裂纹实际位移变化值，从而在实际开采时，确定能够达到最优的煤层开采效果。
附图说明
16.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1为本发明实施例中一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法的流程图；图2为本发明实施例中开采煤层的煤层区块划分及煤层区块开采步骤的结构图；图3为本发明实施例中开采模拟过程中采集的储水桶内的空压变化曲线图；图4为本发明实施例中一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采系统的结构图；图5为本发明实施例中电子设备结构示意图。
具体实施方式
18.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
19.图1为本发明实施例提供的一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法的流程示意图，如图1所示，本发明实施例提供了一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法，包括：步骤s101，采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据所述设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于所述模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界。
20.具体地，确定离心机模型试验对应的实际离心机设备的设备信息，在本实施例中，离心机设备可以选取为cky-200臂式离心机，该机是在第一代离心机基础上升级改造的最新设备，有效容量200 g-t，有效半径3.7 m，最大加速度200 g，对应的有效载荷最大为1t，吊篮净空尺寸为1.2 m
ꢀ×
1.0 m
ꢀ×
1.5 m，其它配套设备包括设备采集航空插座、离心机主控柜、自控系统、静态数采系统、摄像系统、模型箱以及模型固定支架等，另外，本实施例试验配套模型箱尺寸选用100 cm (长)
ꢀ×
100 cm (宽)
ꢀ×
100 cm (高)，配套模型箱中再设置对应的地质体离心模型,然后设置离心机模型的模拟属性，即在设置离心机模型的模拟
属性时，既可以基于实际设备信息设置，还可以参考配套模型箱中地质体离心模型的属性，对应设置离心机模型的模拟属性，然后在确定离心机模型的整体模拟属性后，在离心机模型对应的地质体离心模型中设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界，比如在配套模型箱中，建立76 cm (长)
ꢀ×
16 cm (宽)
×
53.35 cm (高)的长方体地质体离心模型，然后根据分层边界将模拟煤层设置为两层，分别为上层m1和下层m3，确定对应的分层边界。
21.步骤s102，基于所述尺寸模型及分层边界设置所述模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置所述开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤。
22.具体地，基于尺寸模型及分层边界设置模拟煤层对应的开采煤层，设置时具体的尺寸可以参考实际开采记录中的地址原型，比如地质原型中m1和m3煤层厚度分别为2.5 m和2 m，则对应模型的尺寸可以分别设置为0.75 cm和0.6 cm。另外，还可以设置开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤，比如每层开采煤层可以分为4个区块，在两个分层的煤层自上而下分别开采，每个煤层采用分步开挖方式，分四步自右向左开挖完成，每步开挖 50 m，共计开挖 200 m，另外，为减小开采后的模型边界效应，每套煤层两侧各预留27 m保安煤柱，具体开采顺序为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、
ⅴ
、ⅵ、ⅶ以及
ⅷ
，可以如图2所示。
23.步骤s103，获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于所述实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据所述开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置所述开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理。
24.具体地，获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，比如在实际开采记录中，对应的开采出水记录及开采注水记录为n，则在后续的开采过程中，基于模型尺寸与实际尺寸的对比，确定对应的比例后根据比例对应的调整n，以满足模型开采过程中的水量管理需求，然后通过煤层试块进行开采煤层的试样块模拟，主要原理通过橡胶材料包裹的膨润土、石膏粉与水混合后风干的试样块来模拟待采煤层，通过向矩形橡胶袋内注水后，试样小块遇水崩解过程来模拟矿层的开采过程，即在模拟开采时设置开采出水系统、开采注水系统以及试块系统。其中，橡胶袋内的注水总量参照水量管理需求，并且，还可以对应的配置注水管，提供模拟开采所需的水量需求。
[0025] 另外，对于模拟开采中煤层模拟材料的选取，需要满足开采前地质力学模型稳定，开采后产生一定的沉降。依据设计经验和多次试验比选，模拟待采矿层试块可以选择由膨润土、石膏粉和水混合后的材料制备而成，配比为膨润土：石膏粉：水=1:1:2。制备流程与上覆地层岩块制备过程类似，主要步骤为：
①
膨润土、石膏粉和水搅拌混合；
②
模型盒涂润滑油；
③
浇模；
④
去孔隙化过程；
⑤
静置风干试块；
⑥
待试块初步成型后脱模；
⑦
试块继续风干，直至强度稳定。为了使模拟待采矿层试块遇水后能够较为快速地崩解，将其切割为更小的试块，由于模型中m1矿层和m3矿层厚度分别为0.75 cm和0.6 cm。如图5所示，因此切割的小试块尺寸分为两类，一种是4.0cm (长)
ꢀ×
1.2 cm (宽)
ꢀ×
0.75 cm (高)，另一种是4.0 cm (长)
ꢀ×
1.2 cm (宽)
ꢀ×
0.6 cm (高)。通过单轴抗压强度试验测试，得到矿层模拟材料的单轴抗压强度平均为1.5mpa，且遇水后逐渐产生软化强度降低，最终产生全部崩解破坏，满足模拟矿层开挖工况的要求。
[0026]
步骤s104，根据所述煤层区块的开采步骤及水量管理对所述模拟煤层进行模拟开
采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在所述开采时长内，持续调整所述离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像。
[0027]
具体地，按照试验方案，根据煤层区块的开采步骤及水量管理对模拟煤层进行模拟开采，当离心机加速度加载到预定最大加速度的时长内，比如80g时，每次加速度调整后，待其运转稳定一段时间后，通过向橡胶袋内注水，模拟上煤层m1矿层
ⅰꢀ
、
ꢀⅱꢀ
、ⅲ和ⅳ四个阶段开采模拟，注水过程可以通过检测水量管理工具的压力变化曲线，通过压力变化曲线调整不同煤层区块对应的开采时长，比如储水桶内的孔压变化曲线来进行监测，从而调整开采时长，具体的开采过程中的开采时长可以设置为，在本实施例中四个阶段的开采模拟对应的开采时长可以设置为1086s，即在离心机开启后的2070~2490 s期间完成
ⅰꢀ
阶段开采模拟，在2490~2670 s期间完成ⅱ阶段开采模拟，在2670~2910s期间完成ⅲ阶段开采模拟，在2910~3156s期间完成ⅳ阶段开采模拟，如图3所示，为煤层开采模拟中储水桶内的空压变化曲线，进行下煤层m3矿层
ⅴ
、ⅵ、ⅶ和
ꢀⅷ
四个阶段开采模拟，该开采工况模拟共历时2183 s。m1矿层和m3矿层
ⅰ‑ⅷ
八个阶段开采模拟共历时3269 s。
[0028]
并在开采时长，可以通过布置在模型顶部和正面的摄像头拍摄m1和m3两套矿层自上而下开采过程中上覆岩体变形破坏过程。
[0029]
步骤s105，基于所述开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过所述时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于所述变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。
[0030]
具体地，基于开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过时序分析结果确定对应的异常数据，并在排除异常数据后，确定煤层开裂图像的裂纹特征，根据裂纹特征对应的时序确定模型裂纹与运行时间之间的位移变化曲线图，分析位移变化曲线图中模型裂纹的位移变形幅度，通过位移变形幅度确定离心机加速度与位移变化幅度之间的关系，从而能够确定在实际开采时，离心机加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，进一步的，在实际开采时，针对不同的煤层，结合调整开采时的离心机加速度，结合开采目标所要达到的目标裂纹情况，确定裂纹实际位移变化值，达到最好的煤层开采效果。
[0031]
另外，在本实施例中，可以通过在模型顶部位置布置的6个激光位移传感器（lds1
‑ꢀ
lds6）监测地下采动过程中模型顶部岩体的位移场变化，进一步更准确的确定煤层开裂图像中的裂纹数据。
[0032]
本发明实施例提供的一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法，采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；基于尺寸模型及分层边界设置模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤；获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；根据煤层区块的开采步骤及水量管理对模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在开采时长内，持续调整离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像；基于开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于变化曲线，确定实际开采过程中
的离心机调整曲线。这样能够在通过设置煤层开采的模拟试验，确定对应煤层在开采过程中的离心机变化曲线，结合开采目标，确定裂纹实际位移变化值，从而在实际开采时，确定能够达到最优的煤层开采效果。
[0033]
图4为本发明实施例提供的一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采系统，包括：采集模块s201、设置模块s202、管理模块s203、模拟模块s204、分析模块s205，其中：采集模块s201，用于采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据所述设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于所述模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界。
[0034]
设置模块s202，用于基于所述尺寸模型及分层边界设置所述模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置所述开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤。
[0035]
管理模块s203，用于获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于所述实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据所述开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置所述开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理。
[0036]
模拟模块s204，用于根据所述煤层区块的开采步骤及水量管理对所述模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在所述开采时长内，持续调整所述离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像。
[0037]
分析模块s205，用于基于所述开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过所述时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于所述变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。
[0038]
在其中一个实施例中，所述系统还包括：压力采集模块，用于在所述模拟开采的过程中，持续采集所述模拟煤层进行水量管理的管理工具的压力变化曲线，通过所述压力变化曲线调整不同煤层区块对应的开采时长。
[0039]
在其中一个实施例中，所述系统还包括：第二分析模块，用于获取所述时序分析结果中的异常数据，排除所述异常数据，确定所述煤层开裂图像中的裂纹特征，并结合所述裂纹特征对应的离心机加速度，确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线。
[0040]
关于基于土工离心机模型的模拟煤层开采系统的具体限定可以参见上文中对于基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法的限定，在此不再赘述。上述基于土工离心机模型的模拟煤层开采系统中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中，也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中，以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
[0041]
图5示例了一种电子设备的实体结构示意图，如图5所示，该电子设备可以包括：处理器(processor)301、存储器(memory)302、通信接口(communications interface)303和通信总线304，其中，处理器301，存储器302，通信接口303通过通信总线304完成相互间的通信。处理器301可以调用存储器302中的逻辑指令，以执行如下方法：采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于模拟属性对应设置
模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；基于尺寸模型及分层边界设置模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤；获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；根据煤层区块的开采步骤及水量管理对模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在开采时长内，持续调整离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像；基于开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。
[0042]
此外，上述的存储器302中的逻辑指令可以通过软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器（rom，read-only memory）、随机存取存储器（ram，randomaccess memory）、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0043]
另一方面，本发明实施例还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现以执行上述各实施例提供的传输方法，例如包括：采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；基于尺寸模型及分层边界设置模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤；获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；根据煤层区块的开采步骤及水量管理对模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在开采时长内，持续调整离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像；基于开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。
[0044]
以上所描述的系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下，即可以理解并实施。
[0045]
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现，当然也可以通过硬件。基于这样的理解，上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该
计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中，如rom/ram、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备（可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等）执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
[0046]
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

技术特征：
1.一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法，其特征在于，包括：采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据所述设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于所述模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；基于所述尺寸模型及分层边界设置所述模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置所述开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤；获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于所述实际开采记录确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据所述开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置所述开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；根据所述煤层区块的开采步骤及水量管理对所述模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在所述开采时长内，持续调整所述离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像；基于所述开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过所述时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于所述变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。2.根据权利要求1所述的基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述模拟开采的过程中，持续采集所述模拟煤层进行水量管理的管理工具的压力变化曲线，通过所述压力变化曲线调整不同煤层区块对应的开采时长。3.根据权利要求1所述的基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法，其特征在于，所述通过所述时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，包括：获取所述时序分析结果中的异常数据，排除所述异常数据，确定所述煤层开裂图像中的裂纹特征，并结合所述裂纹特征对应的离心机加速度，确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线。4.根据权利要求1所述的基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法，其特征在于，所述通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像，包括：通过顶部摄像模块采集的顶部煤层开裂图像确定裂纹的顶部裂闭周期，通过正面摄像模块采集的正面煤层开裂图像确定裂纹的正面裂闭周期；结合所述顶部裂闭周期及正面裂闭周期，确定所述开采煤层的煤层开裂图像。5.根据权利要求4所述的基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述顶部摄像模块布置6个激光位移传感器，检测所述模拟开采的过程中，模拟煤层的顶部岩体的裂纹位移变化图像。6.一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采系统，其特征在于，所述系统包括：采集模块，用于采集实际离心机设备对应的设备信息，并根据所述设备信息对应设置离心机模型的模拟属性，基于所述模拟属性对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；设置模块，用于基于所述尺寸模型及分层边界设置所述模拟煤层对应的开采煤层，并对应设置所述开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤；管理模块，用于获取目标煤层的实际开采记录以及煤层试块，基于所述实际开采记录
确定对应的开采出水记录及开采注水记录，并根据所述开采出水记录、开采注水记录及煤层试块设置所述开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；模拟模块，用于根据所述煤层区块的开采步骤及水量管理对所述模拟煤层进行模拟开采，并根据模拟开采对应的煤层区块的区别预设不同的开采时长，并在所述开采时长内，持续调整所述离心机模型的加速度，并通过摄像模块采集开采煤层的煤层开裂图像；分析模块，用于基于所述开采时长对应的煤层开裂图像进行时序分析，并通过所述时序分析结果，结合对应的离心机加速度确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，基于所述变化曲线，确定实际开采过程中的离心机调整曲线。7.根据权利要求6所述的基于土工离心机模型的模拟煤层开采系统，其特征在于，所述系统还包括：压力采集模块，用于在所述模拟开采的过程中，持续采集所述模拟煤层进行水量管理的管理工具的压力变化曲线，通过所述压力变化曲线调整不同煤层区块对应的开采时长。8.根据权利要求6所述的基于土工离心机模型的模拟煤层开采系统，其特征在于，所述系统还包括：第二分析模块，用于获取所述时序分析结果中的异常数据，排除所述异常数据，确定所述煤层开裂图像中的裂纹特征，并结合所述裂纹特征对应的离心机加速度，确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线。9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至6任一项所述基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法的步骤。10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至6任一项所述基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法的步骤。

技术总结
本发明实施例提供一种基于土工离心机模型的模拟煤层开采方法及系统，所述方法包括：根据实际离心机设备信息对应设置模拟煤层的尺寸模型以及分层边界；并确定开采煤层的煤层尺寸、开采煤层的煤层区块以及煤层区块的开采步骤；设置开采煤层的试样块以及模拟开采过程中的水量管理；在模拟开采时对不同区块预设不同的开采时长，并持续调整离心机模型的加速度，获取煤层的煤层开裂图像进行时序分析，确定对应的加速度-裂纹位移幅度的变化曲线，从而确定离心机调整曲线。采用本方法能够通过设置煤层开采的模拟试验，确定对应煤层在开采过程中的离心机变化曲线，从而确定裂纹实际位移变化值，从而在实际开采时，确定能够达到最优的煤层开采效果。的煤层开采效果。的煤层开采效果。


技术研发人员：李波 李军 陈凌伟 刘军 胡波 李滨 周密 李从安 邱金伟 孙慧
受保护的技术使用者：长江水利委员会长江科学院
技术研发日：2023.06.07
技术公布日：2023/9/12