一种矿山地压活动监测系统的制作方法

1.本发明涉及地压活动监测技术领域，特别是涉及一种矿山地压活动监测系统。


背景技术：

2.采矿行为会引发多种动力现象，例如，岩层应力应变、岩体应力释放、甚至产生震动、冲击地压等。为了实现对冲击地压预测和预警的目的，现有技术中通常位移监测法测量位移监测数据、应力监测法测量应力测数据、声发射监测数据测量声发射监测数据、采用sos微震监测系统采集微震检测数据、记录矿山地压活动监测数据，然后，技术人员根据上述单一的矿山活动监测数据进行分析，以实现相应的目的。
3.但是，实践中发现，由于技术人员的水平差别、分析手段匮乏等，造成监测数据的利用率低，且以上各种地压监测预测方法都体现出手段单一，无法得到准确预测信息的缺点，缺乏与其它判定指标结合进行综合判定的手段，因此，导致监测的效率和精确度均较低。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种矿山地压活动监测系统，在进行实时监测的同时，还可以对地压活动进行预测，有效避免人为因素不确定性的干扰，又能够有效提高对监测数据的利用率，进而能够提高监测的效率和精确度。
5.为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
6.一种矿山地压活动监测系统，包括：
7.数据获取模块、数据处理模块和地压活动监测模块；
8.所述数据获取模块，用于获取矿山地压活动的监测数据；
9.所述数据处理模块，用于对所述监测数据进行处理；
10.所述地压活动监测模块，用于通过处理后的所述监测数据，对矿山地压活动进行实时监测；
11.所述数据获取模块、所述数据处理模块和所述地压活动监测模块依次连接。
12.优选地，所述数据获取模块包括：
13.设备位置选择子模块和数据获取子模块；
14.所述设备位置选择子模块，用于选择监测设备的安装位置；
15.所述数据获取子模块，用于通过所述监测设备，获取矿山地压活动的监测数据；
16.所述设备位置选择子模块和所述数据获取子模块连接。
17.优选地，所述监测数据包括：位移监测数据、应力测数据、声发射监测数据以及微震检测数据。
18.优选地，所述设备位置选择子模块包括：
19.历史数据获取单元、三维模型建立单元和仿真单元；
20.所述历史数据获取单元，用于获取待进行地压监测矿山的历史开采过程的参数和
开采现状的参数；
21.所述三维模型建立单元，用于通过所述历史开采过程的参数和所述开采现状的参数，基于三维建模软件建立矿山开采模型；
22.所述仿真单元，用于将所述矿山开采模型输入三维仿真分析软件中进行仿真计算，选择所述监测设备的安装位置；
23.所述历史数据获取单元、所述三维模型建立单元和所述仿真单元依次连接。
24.优选地，所述数据处理模块包括：耦合分析子模块；
25.所述耦合分析子模块，用于对所述监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获得耦合分析结果；
26.所述耦合分析子模块与所述地压活动监测模块连接。
27.优选地，所述监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析包括：
28.所述位移监测数据和所述应力测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第一耦合分析结果；所述位移监测数据和所述声发射监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第二耦合分析结果；所述位移监测数据和所述微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第三耦合分析结果；所述应力测数据和所述声发射监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第四耦合分析结果；所述应力测数据和所述微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第五耦合分析结果；所述声发射监测数据和所述微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第六耦合分析结果。
29.优选地，所述地压活动监测模块包括：
30.判断模块和地压活动监测子模块；
31.所述判断模块，用于预设判断阈值，根据所述判断阈值，对所述耦合分析结果进行判断，获取判断结果；
32.所述地压活动监测子模块，用于根据所述判断结果，确定矿山地压的稳定性状况，完成对矿山地压活动的实时监测；
33.所述判断模块和所述地压活动监测子模块连接。
34.优选地，所述地压活动监测模块还包括：地压活动预测子模块；
35.所述地压活动预测子模块，用于通过所述监测数据，对矿山地压活动进行预测。
36.优选地，所述地压活动预测子模块包括：
37.预测数据获取单元和地压活动预测单元；
38.所述预测数据获取单元，用于通过所述监测数据构建人工神经网络，根据所述人工神经网络，获取预测数据；
39.所述地压活动预测单元，用于通过所述预测数据构建灰色决策模型，根据所述灰色决策模型，获取地压活动预测评估结果；
40.所述预测数据获取单元和地压活动预测单元连接。
41.本发明的有益效果为：
42.本发明针对以上多种监测方法在检测矿山地压活动稳定性的信息及方法缺陷，提出技术适用强、准确性高的各个监测数据联合监测方法，实现多种监测方法采集信息的耦合分析，从技术原理上摒除单一监测技术信息反映的缺陷，而且在进行实时监测的同时，还可以对地压活动进行预测，有效避免人为因素不确定性的干扰，又能够有效提高对监测数
据的利用率，进而能够提高监测的效率和精确度。
附图说明
43.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，下面描述中的附图仅仅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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
44.图1为本发明实施例的一种矿山地压活动监测系统示意图。
具体实施方式
45.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，所描述的实施例仅仅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做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。
46.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
47.如图1所示，一种矿山地压活动监测系统，包括：
48.数据获取模块、数据处理模块和地压活动监测模块；
49.数据获取模块，用于获取矿山地压活动的监测数据；数据处理模块，用于对监测数据进行处理；地压活动监测模块，用于通过处理后的监测数据，对矿山地压活动进行实时监测；数据获取模块、数据处理模块和地压活动监测模块依次连接。
50.数据获取模块包括：设备位置选择子模块和数据获取子模块；设备位置选择子模块，用于选择监测设备的安装位置；数据获取子模块，用于通过监测设备，获取矿山地压活动的监测数据；设备位置选择子模块和数据获取子模块连接。
51.监测数据包括：位移监测数据、应力测数据、声发射监测数据以及微震检测数据；
52.获取监测数据具体为:位移监测法测量矿岩内部由于应力作用导致的外部位移，该方法快捷方便、成本低，但不适用于地压显现严重和充填后的采场等区域，且该方法更多凭经验对变形变化规律进行分析。应力监测法是把监测元件安放至矿柱内部，充分测量内部应力变化，指导后续采掘工作，具有很强的抗干扰能力。单一的应力监测仪器能依据监测结果判断矿柱应力变化情况，进而反映局部区域应力集中与释放的规律。但应力监测仅限于判断岩体支撑部位应力的大小变化情况，对于岩体是否破裂以及由破裂引发的承载能力下降甚至失稳无法进行判别。声发射监测是利用声发射信号推测声发射机理及传播介质特征的技术。岩石受力变形时，岩石小裂纹周围应力集中，应变能较高，随外力增加，裂纹扩展，从而贮存的一部份能量以声波形式释放。被声发射监测仪接受，借此判断岩体的破坏情况，目前在矿山稳定性预测中被广泛应用。
53.设备位置选择子模块包括：历史数据获取单元、三维模型建立单元和仿真单元；历史数据获取单元，用于获取待进行地压监测矿山的历史开采过程的参数和开采现状的参数；三维模型建立单元，用于通过历史开采过程的参数和开采现状的参数，基于三维建模软件建立矿山开采模型；仿真单元，用于将矿山开采模型输入三维仿真分析软件中进行仿真
计算，选择监测设备的安装位置；历史数据获取单元、三维模型建立单元和仿真单元依次连接，具体为：
54.收集待进行地压监测矿山的历史开采过程的参数和矿山开采现状的参数；
55.根据收集到的所述矿山开采现状的参数，采用三维建模软件建立矿山开采模型；矿山开采现状的参数包括实测地质中段平面图、勘探线剖面图、地表地形图、各矿脉纵投影图和采场生产台账；
56.所述矿山开采模型的建立具体包括以下步骤：
57.根据所述实测地质中段平面图和勘探线剖面图构建矿体及巷道模型；根据所述地表地形图将矿体地表构建成型，与构建的所述矿体及巷道模型结合，得到矿山的整体三维模型；根据所述各矿脉纵投影图和采场生产台账的记录情况，将矿脉中的采场进行切割，便于后续模拟采场生产过程；
58.对模型中上下盘围岩、矿脉、巷道、采场进行分组命名，便于后续数值模拟命令流的编辑，得到所述矿山开采模型；
59.将所述矿山开采模型导出，输入三维仿真分析软件中进行仿真计算，所述仿真计算采用命令流的形式，对各区域矿岩的物理力学参数进行赋值，并按照所述矿山的历史开采过程的参数进行模拟开采，得到矿山开采各阶段井下稳定性参数指标；
60.根据得到的所述矿山开采各阶段井下稳定性参数指标分析并预测地压不稳定区域，并进行在线地压监测设备安装位置的选择；所述在线地压监测设备安装于稳定区域，同时离所述地压不稳定区域的边缘的距离为4～8m，且所述在线地压监测设备之间的距离为35～50m；所述在线地压监测设备以不稳定区域为中心，在四周均匀分布，以实现全方位监测。
61.数据处理模块包括：耦合分析子模块；耦合分析子模块，用于对监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获得耦合分析结果；所述耦合分析子模块与所述地压活动监测模块连接。
62.监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析包括：位移监测数据和应力测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第一耦合分析结果；位移监测数据和声发射监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第二耦合分析结果；位移监测数据和微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第三耦合分析结果；应力测数据和声发射监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第四耦合分析结果；应力测数据和微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第五耦合分析结果；声发射监测数据和微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第六耦合分析结果；
63.地压活动监测模块包括：判断模块和地压活动监测子模块；
64.判断模块，用于预设判断阈值，根据判断阈值，对耦合分析结果进行判断，获取判断结果；地压活动监测子模块，用于根据判断结果，确定矿山地压的稳定性状况，完成对矿山地压活动的实时监测；判断模块和地压活动监测子模块连接。
65.地压活动监测模块还包括：地压活动预测子模块；地压活动预测子模块，用于通过监测数据，对矿山地压活动进行预测。
66.地压活动预测子模块包括：预测数据获取单元和地压活动预测单元；预测数据获取单元，用于通过监测数据构建人工神经网络，根据人工神经网络，获取预测数据；地压活
动预测单元，用于通过预测数据构建灰色决策模型，根据灰色决策模型，获取地压活动预测评估结果；预测数据获取单元和地压活动预测单元连接,具体为：
67.获取当前时间段的多项监测数据以构建人工神经网络，并根据人工神经网络获取下一时间段的预测数据；根据下一时间段的预测数据构建灰色决策模型，并根据灰色决策模型获取危险性评估结果。显然，通过当前时间段的多项监测数据构建的人工神经网络，能够对下一时间段的相应数据进行预测，而通过预测的数据构建的灰色决策模型，又能够获取危险性评估结果，可见，通过智能的数据处理和分析既能够有效避免人为因素不确定性的干扰，又能够有效提高对监测数据的利用率，进而能够提高预测和预警的效率和精确度。获取当前时间段的多项监测数据以构建人工神经网络，并根据人工神经网络获取下一时间段的预测数据，其中：可以通过检测设备获取上一时间段的多项监测数据以构建人工神经网络。人工神经网络可以采用三层bp神经网络，可以将输入层设置4个，隐藏层设置200个，输出层设置4个。多项监测数据可以根据需要评估矿山的实际情况进行选定或设置，本实施例中，根据下一时间段的预测数据构建灰色决策模型，并根据灰色决策模型获取危险性评估结果，包括以下内容：根据下一时间段的预测数据，以及选定的结合判定指标数据构建灰色决策模型。显然，通过设置为开放环境，能够根据需要与其它判定指标结合进行综合判定，因此，进一步提高了评估结果的准确性。灰色决策模型可以采用灰色变权聚类评价模型，其中，评估结果可以包括：无、弱、中和强。
68.以上所述的实施例仅是对本发明优选方式进行的描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。

技术特征：
1.一种矿山地压活动监测系统，其特征在于，包括：数据获取模块、数据处理模块和地压活动监测模块；所述数据获取模块，用于获取矿山地压活动的监测数据；所述数据处理模块，用于对所述监测数据进行处理；所述地压活动监测模块，用于通过处理后的所述监测数据，对矿山地压活动进行实时监测；所述数据获取模块、所述数据处理模块和所述地压活动监测模块依次连接。2.根据权利要求1所述的矿山地压活动监测系统，其特征在于，所述数据获取模块包括：设备位置选择子模块和数据获取子模块；所述设备位置选择子模块，用于选择监测设备的安装位置；所述数据获取子模块，用于通过所述监测设备，获取矿山地压活动的监测数据；所述设备位置选择子模块和所述数据获取子模块连接。3.根据权利要求1所述的矿山地压活动监测系统，其特征在于，所述监测数据包括：位移监测数据、应力测数据、声发射监测数据以及微震检测数据。4.根据权利要求2所述的矿山地压活动监测系统，其特征在于，所述设备位置选择子模块包括：历史数据获取单元、三维模型建立单元和仿真单元；所述历史数据获取单元，用于获取待进行地压监测矿山的历史开采过程的参数和开采现状的参数；所述三维模型建立单元，用于通过所述历史开采过程的参数和所述开采现状的参数，基于三维建模软件建立矿山开采模型；所述仿真单元，用于将所述矿山开采模型输入三维仿真分析软件中进行仿真计算，选择所述监测设备的安装位置；所述历史数据获取单元、所述三维模型建立单元和所述仿真单元依次连接。5.根据权利要求1所述的矿山地压活动监测系统，其特征在于，所述数据处理模块包括：耦合分析子模块；所述耦合分析子模块，用于对所述监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获得耦合分析结果；所述耦合分析子模块与所述地压活动监测模块连接。6.根据权利要求3所述的矿山地压活动监测系统，其特征在于，所述监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析包括：所述位移监测数据和所述应力测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第一耦合分析结果；所述位移监测数据和所述声发射监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第二耦合分析结果；所述位移监测数据和所述微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第三耦合分析结果；所述应力测数据和所述声发射监测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第四耦合分析结果；所述应力测数据和所述微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第五耦合分析结果；所述声发射监测数据和所述微震检测数据进行在同一时间轴上进行耦合分析，获取第六耦合分析结果。
7.根据权利要求5所述的矿山地压活动监测系统，其特征在于，所述地压活动监测模块包括：判断模块和地压活动监测子模块；所述判断模块，用于预设判断阈值，根据所述判断阈值，对所述耦合分析结果进行判断，获取判断结果；所述地压活动监测子模块，用于根据所述判断结果，确定矿山地压的稳定性状况，完成对矿山地压活动的实时监测；所述判断模块和所述地压活动监测子模块连接。8.根据权利要求1所述的矿山地压活动监测系统，其特征在于，所述地压活动监测模块还包括：地压活动预测子模块；所述地压活动预测子模块，用于通过所述监测数据，对矿山地压活动进行预测。9.根据权利要求8所述的矿山地压活动监测系统，其特征在于，所述地压活动预测子模块包括：预测数据获取单元和地压活动预测单元；所述预测数据获取单元，用于通过所述监测数据构建人工神经网络，根据所述人工神经网络，获取预测数据；所述地压活动预测单元，用于通过所述预测数据构建灰色决策模型，根据所述灰色决策模型，获取地压活动预测评估结果；所述预测数据获取单元和地压活动预测单元连接。

技术总结
本发明涉及一种矿山地压活动监测系统，包括：数据获取模块、数据处理模块和地压活动监测模块；所述数据获取模块，用于获取矿山地压活动的监测数据；所述数据处理模块，用于对所述监测数据进行处理；所述地压活动监测模块，用于通过处理后的所述监测数据，对矿山地压活动进行实时监测；所述数据获取模块、所述数据处理模块和所述地压活动监测模块依次连接。本发明在进行实时监测的同时，还可以对地压活动进行预测，有效避免人为因素不确定性的干扰，又能够有效提高对监测数据的利用率，进而能够提高监测的效率和精确度。提高监测的效率和精确度。提高监测的效率和精确度。


技术研发人员：李小双 彭俊 侯迪 王孟来 李启航 王佳文 周宇 陈秋松 谭毅 武懋 江松 朱淳 李杰林 许汉华 刘少锋
受保护的技术使用者：中钢集团马鞍山矿山研究总院股份有限公司
技术研发日：2023.04.19
技术公布日：2023/7/7