CN111879538A - 一种顶板来压精准监测方法 - Google Patents

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CN111879538A CN202010656848.5A CN202010656848A CN111879538A CN 111879538 A CN111879538 A CN 111879538A CN 202010656848 A CN202010656848 A CN 202010656848A CN 111879538 A CN111879538 A CN 111879538A
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Abstract

本发明公开了一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：包括以下步骤：S1、采集综采工作面所有支架的支架压力、支架高度、煤机运行轨迹数据；过滤排除数据中异常的数据信息；S2、进行割煤循环的划分；S3、计算各个割煤循环内每一台支架的来压监测指标，搭建来压监测指标库；S4、确定当前割煤循环内“一次似来压支架”；S5、确定当前循环内“二次似来压支架”；S6、确定当前割煤循环内综采工作面的“二次似来压区间”；S7、确定当前割煤循环内综采工作面的来压区间；S8、通过来压区间的动载系判断各个来压区间的来压强度信息；S9、通过综采工作面的来压记录，统计来压持续时长信息。

Description

一种顶板来压精准监测方法
技术领域
本发明涉及矿山压力监测技术领域，尤其涉及一种顶板来压精准监测方法。
背景技术
目前，煤矿综采工作面的顶板监测，一般采用将200～300m长的综采工作面划分为3～5个部位，平均每个部位40～100m，然后从各个部位挑选代表性液压支架进行压力实时监测，当压力值超过综采工作面支架压力均值与综采工作面支架压力一倍均方差之和时，认为整个部位来压，该方法的来压监测区域最小监测单位为部位，而每台支架的宽度仅为1.5～1.75m，以个别支架顶板状态反应综采工作面部位来压，存在监测盲区多，准确性低的问题；同时，现有来压监测方法的监测指标单一，即仅仅通过安装在液压支架上的压力传感器进行压力监测，对于反应顶板来压强度的活柱下缩率、反应来压范围的下缩支架占比、反应来压时间的来压持续时间等指标并没有进行实时监测，从而降低了来压监测精确度，因此，有必要研究一种顶板来压监测方法来解决上述问题。
发明内容
本发明目的是根据上述问题，提供一种顶板来压精准监测方法。
为了实现上述目的，本发明的技术方案是：
一种顶板来压精准监测方法，包括以下步骤：
S1、采集综采工作面端头至端尾所有支架中各个支架号的支架压力、支架高度、煤机运行轨迹数据；对各项数据进行过滤除杂，排除数据中异常的数据信息；
S2、根据过滤后的煤机运行轨迹，实现割煤循环的划分；
S3、根据割煤循环与过滤后的支架压力，计算当前割煤循环内每一台支架的来压监测指标，搭建来压监测指标库；所述来压监测指标包括时间加权平均阻力、最大工作阻力、支架高度变化率、一次割煤循环内支架高度下降支架占比、综采工作面非来压期间平均压力；
S4、通过对当前割煤循环内支架的支架高度变化率、时间加权平均阻力进行判断，设定“一次似来压支架”；
S5、通过对各个割煤循环内支架的最大工作阻力进行判断，设定“二次似来压支架”；
S6、排除异常来压支架，设定综采工作面的“二次似来压区间”；
S7、根据综采工作面的“二次似来压区间”内支架的时间加权平均阻力、时间加权平均阻力的均方差，确定当前综采工作面的来压区间；
S8、通过来压区间的动载系数，判断各个来压区间的来压强度信息；
S9、通过综采工作面的来压记录，统计来压持续时长信息。
进一步的，所述步骤S1中支架号码为综采工作面支架按顺序排列的编号；支架压力数据、煤机运行轨迹数据采用限幅消抖滤波法进行过滤除杂操作。
进一步的，所述步骤S2中设定综采工作面的机头进刀区、机尾进刀区，在综采工作面的机头进刀区找到煤机运行轨迹数据的峰值点，在综采工作面的机尾进刀区找到煤机运行轨迹数据的谷值点，将该峰值点、谷值点定义为煤机运行轨迹数据的循环切割点，每相邻两个峰值点或谷值点定义为一次割煤循环。
进一步的，所述步骤S3中计算各个割煤循环内每一台支架的来压监测指标包括以下步骤：
S31、计算时间加权平均阻力，其计算公式为：
Figure BDA0002577053970000021
其中，
Figure BDA0002577053970000031
为j号支架在当前割煤循环内的时间加权平均阻力，单位为kN；
Figure BDA0002577053970000032
为j号支架在当前割煤循环内的第i个工作阻力，单位为kN；ti为j号支架在当前割煤循环内的第i个工作阻力对应的时间；tM为循环结束时间；tN为循环开始时间；
S32、取当前割煤循环开始时间tN至循环结束时间tM期间内，第j个支架的全部压力
Figure BDA0002577053970000033
中压力数值最大的为最大工作阻力
Figure BDA0002577053970000034
S33、计算支架高度变化率，其计算公式为：
Figure BDA0002577053970000035
其中，
Figure BDA0002577053970000036
为当前割煤循环内第j个支架的高度变化率，单位为cm/h；
Figure BDA0002577053970000037
为第j个支架距离当前割煤循环结束时刻最近的支架高度，单位为cm；
Figure BDA0002577053970000038
为第j个支架距离当前割煤循环开始时刻最近的支架高度，单位为cm；tM为当前割煤循环结束时间，tN为当前割煤循环开始时间；
S34、计算当前割煤循环内支架高度下降支架占比，其计算公式为：
Figure BDA0002577053970000039
其中，ω为当前割煤循环内支架高度下降支架占比率；Q为当前割煤循环内高度变化率
Figure BDA00025770539700000310
为负的支架总数；J为综采工作面的支架总数量；
S35、取综采工作面随机3天非来压期间综采工作面压力数据，求各个支架在3天非来压期间内的时间加权平均阻力均值，得到综采工作面非来压期间平均压力
Figure BDA00025770539700000311
进一步的，所述步骤S4中包括以下：
S41、计算支架高度变化率
Figure BDA00025770539700000312
高度下降支架占比率ω；非来压期间时间加权平均阻力均值
Figure BDA0002577053970000041
综采工作面各支架的时间加权平均阻力
Figure BDA0002577053970000042
综采工作面全部支架的时间加权平均阻力的均值
Figure BDA0002577053970000043
综采工作面全部支架的时间加权平均阻力的均值的计算公式为：
Figure BDA0002577053970000044
其中，
Figure BDA0002577053970000045
为综采工作面全部支架的时间加权平均阻力的均值；
Figure BDA0002577053970000046
为综采工作面j号支架的时间加权平均阻力；J为综采工作面的支架总数量；
S42、将非来压期间时间加权平均阻力均值
Figure BDA0002577053970000047
与时间加权平均阻力的均值
Figure BDA0002577053970000048
进行比较，当
Figure BDA0002577053970000049
且ω≥1/4时，将
Figure BDA00025770539700000410
或者
Figure BDA00025770539700000411
的支架号码设定为“一次似来压支架”；当
Figure BDA00025770539700000412
且ω＜1/4时，将
Figure BDA00025770539700000413
的支架号码设定为“一次似来压支架”；当
Figure BDA00025770539700000414
且ω≥1/4时；将
Figure BDA00025770539700000415
的支架号码设定为“一次似来压支架”；当
Figure BDA00025770539700000416
且ω＜1/4时，则当前割煤循环内不设定“一次似来压支架”。
进一步的，所述步骤S5包括以下步骤：
S51、筛选割煤循环内被设定为“一次似来压支架”的各支架的最大工作阻力
Figure BDA00025770539700000417
S52、将步骤S51得到的各支架的最大工作阻力
Figure BDA00025770539700000418
指标与综采工作面支架的额定工作阻力P额进行比较：将
Figure BDA00025770539700000419
的支架号码设定为“二次似来压支架”。
进一步的，所述步骤S6包括以下步骤：
S61、将设定为“二次似来压支架”的支架按支架号顺序排列；
S62、设定模糊边界，从步骤S61中支架号最小的支架开始计算，将相邻支架号差值在模糊边界以内的支架设定为第一个“二次似来压区间”，若相邻支架号差值大于模糊边界，则将其设定为第二个“二次似来压区间”，并依此类推，得到多个“二次似来压区间”；
S63、统计各个“二次似来压区间”内的支架数量；若“二次似来压区间”内的支架数量不足模糊边界规定的数量，则将该“二次似来压区间”去除。
进一步的，所述步骤S7包括以下步骤：
S71、计算“二次似来压区间”中支架的时间加权平均阻力的平均值
Figure BDA0002577053970000051
这个时间加权平均阻力
Figure BDA0002577053970000052
指“二次似来压期间”范围内的支架时间加权平均阻力均值；其计算公式为：
Figure BDA0002577053970000053
其中，
Figure BDA0002577053970000054
为在当前割煤循环内各“二次似来压区间”中支架的时间加权平均阻力的平均值，单位为kN；
Figure BDA0002577053970000055
为“二次似来压区间”中第jn号支架的时间加权平均阻力，单位为kN；n为当前“二次似来压区间”中支架总个数；
S72、计算“二次似来压区间”中支架平均压力的均方差δp，其计算公式为：
Figure BDA0002577053970000056
其中，δp为“二次似来压区间”中全部J台支架的时间加权平均阻力的均方差；J为“二次似来压区间”中支架的总数量；xi为“二次似来压区间”中第i个支架的时间加权平均阻力；
Figure BDA0002577053970000057
为当前割煤循环内“二次似来压区间”中支架的时间加权平均阻力的平均值；
S73、将步骤S71得到的“二次似来压区间”中支架的时间加权平均阻力的平均值
Figure BDA0002577053970000061
与步骤S72得到的“二次似来压区间”中全部J台支架的时间加权平均阻力的均方差之和和综采工作面支架的额定工作阻力P额进行比较；当
Figure BDA0002577053970000062
Figure BDA0002577053970000063
时，则该“二次似来压区间”为来压区间；当
Figure BDA0002577053970000064
时，则该“二次似来压区间”为非来压区间。
进一步的，所述步骤S8包括以下步骤：
S81、计算割煤循环内来压区间的动载系数，其计算公式为：
Figure BDA0002577053970000065
其中，K为当前割煤循环内来压区间的动载系数；
Figure BDA0002577053970000066
为当前割煤循环内来压区间中支架的时间加权平均阻力的平均值；
Figure BDA0002577053970000067
为综采工作面非来压期间平均压力；
S82、对来压区间内的来压强度进行判定；若K≤1.3，则其对应的“二次似来压区间”为不明显来压；若1.3＜K＜1.7，则其对应的“二次似来压区间”为明显来压；若K≥1.7，则其对应的“二次似来压区间”为强烈来压。
进一步的，所述步骤S9中计算来压持续时长信息时，计算综采工作面最近的两条来压记录中来压所在的割煤循环数差值，若割煤循环数差值满足设定的数值，则两个来压对应的割煤循环是同属于一次来压，将两条来压记录合并为一条来压记录，合并以后重复上面的步骤，直至确定两者不属于一次来压时，完成该次来压阶段的来压记录合并；合并后的来压记录取来压阶段合并前的第一条来压记录的开始时间为合并后来压记录的开始时间，取来压阶段合并前的最后一条来压记录的结束时间为合并后来压记录的结束时间，合并后来压记录的来压强度为合并前各条来压记录中最强烈的来压指标，合并后来压记录的来压时长为该来压记录结束时间与开始时间的差值。
与现有技术相比，本发明具有的优点和积极效果是：
本发明可以根据割煤循环期间内的各项指标，按照“一次似来压支架”确定、“二次似来压支架”确定、“二次来压区间”确定逐步对综采工作面的来压区间进行精准定位；并且通过计算来压区间的动载系数指标，确定来压区间的强度信息。本发明可以大大提高来压监测的准确性，其通过计算动载系数，精准评估来压强度；通过对历史来压合并，实现来压时长统计；通过绘制工作面来压、来压强度记录表对综采工作面进行来压云图展示，其清楚明了的显示出了顶板来压的监测结果，为顶板来压监测领域作出了一定的贡献。
附图说明
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。
图1为本发明的框架流程图A；
图2为本发明的框架流程图B；
图3为综采工作面来压云图。
具体实施方式
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，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
如图1至图3所示，本实施例公开了一种顶板来压精准监测方法，包括以下步骤：
S1、通过电液控系统，自动采集综采工作面端头至端尾全部支架中每一台支架的压力、支架高度数据、煤机运行轨迹数据；
对煤机轨迹采用所述限幅消抖过滤法，对支架压力采用限幅消抖过滤法；限幅消抖过滤法是指根据煤机的速度参数信息，制定合理运行速度区间；根据煤机运行区间限制，制定煤机合理运行区间，删除不在合理运行区间内的煤机轨迹数据与不在合理运行速度区间的异常煤机速度数据，过滤煤机轨迹异常数据和速度异常数据；限幅过滤法是指根据综采工作面历史压力，根据经验设置压力数据最大变化量，删除不在设定压力区间的异常压力数据，同时也可删除变化量过大的异常压力数据。
过滤前数据信息如下所示：
支架压力原始数据表
序号 支架号/# 压力标识 压力值/MPa 生成时间
1 25 Pressure1 36 2020/2/1 12:06:03
2 25 Pressure1 60 2020/2/1 12:06:43
3 27 Pressure1 60 2020/2/1 12:07:03
4 27 Pressure1 36 2020/2/1 12:09:03
…
过滤后支架压力数据如下所示：
支架压力过滤数据表
序号 支架号/# 压力标识 压力值/MPa 生成时间
1 25 Pressure1 36 2020/2/1 12:06:03
2 27 Pressure1 36 2020/2/1 12:09:03
…
针对煤机轨迹红外数据，采用限幅消抖过滤法。
综采工作面煤机轨迹红外原始数据表如下所示：
序号 红外标识 煤机位置/# 生成时间
1 Support.InfraredShearerPos 05 2020/2/1 12:06:03
2 Support.InfraredShearerPos 65 2020/2/1 12:06:43
3 Support.InfraredShearerPos 07 2020/2/1 12:07:03
4 Support.InfraredShearerPos 00 2020/2/1 12:09:03
…
对“煤机位置”列，“65”由于变化速度过大，该条数据进行删除；“00”由于综采工作面不存在支架代号，进行过滤删除。
综采工作面煤机轨迹过滤数据表如下所示：
序号 红外标识 煤机位置/# 生成时间
1 Support.InfraredShearerPos 05 2020/2/1 12:06:03
2 Support.InfraredShearerPos 07 2020/2/1 12:07:03
..
S2、根据过滤后的煤机轨迹数据，实现割煤循环的划分；
根据当前综采工作面割煤进刀工艺，选择设定区域支架号为综采工作面机头进刀区、选择设定区域支架号为综采工作面机尾进刀区。在综采工作面机头进刀区寻找煤机轨迹的峰值点，在综采工作面机尾进刀区寻找煤机轨迹的谷值点，将寻找的两种点定义为煤机轨迹的循环切割点，每相邻两个煤机轨迹循环切割点定义为一次割煤循环。
峰值点：指按照时间顺序，满足大于沿时间方向向前的第一个点与向后的第一个点的轨迹坐标，定义为峰值点。
谷值点：指按照时间顺序，满足小于沿时间方向向前的第一个点与向后的第一个点的轨迹坐标，定义为谷值点。
煤机轨迹的割煤循环始、末表样式如下所示：
循环数 循环开始时间 循环开始支架号 循环结束时间 循环结束支架号
1 T<sub>1</sub> J<sub>1</sub> T<sub>2</sub> J<sub>2</sub>
2 T<sub>2</sub> J<sub>2</sub> T<sub>3</sub> J<sub>3</sub>
…
S3、在割煤循环期间内，计算各支架的来压监测指标，搭建来压监测指标库。包括时间加权平均阻力、最大工作阻力、时间加权平均阻力的一次均方差、支架高度变化率、一次割煤循环内支架高度下降支架占比、综采工作面非来压期间平均压力等指标；各项指标计算公式如下：
所述时间加权平均阻力的计算公式为
Figure BDA0002577053970000101
其中
Figure BDA0002577053970000102
为j号支架在一次割煤循环内的时间加权平均阻力，单位为kN，
Figure BDA0002577053970000103
为j号支架在一次割煤循环内的第i个工作阻力，kN，ti为j号支架在一次割煤循环内的第i个工作阻力对应的时间，tM为循环结束时间，tN为循环开始时间；
所述最大工作阻力为：
Figure BDA0002577053970000104
为第j个支架最大工作阻力。取一次割煤循环开始时间tN至循环结束时间tM期间内，第j个支架的全部压力
Figure BDA0002577053970000105
以其中压力数值最大的，定义为最大工作阻力
Figure BDA0002577053970000106
所述支架高度变化率计算公式为：
Figure BDA0002577053970000107
其中
Figure BDA0002577053970000108
为一次割煤循环内，第j个支架高度变化率；
Figure BDA0002577053970000109
为第j个支架距离一次割煤循环结束时刻最近的采高；
Figure BDA00025770539700001010
为第j个支架距离一次割煤循环开始时刻最近的采高；tM为循环结束时间，tN为循环开始时间。
所述一次割煤循环内支架高度下降支架占比计算公式为：
Figure BDA00025770539700001011
其中ω为一次割煤循环内，支架高度下降支架占比率；Q为一次割煤循环内，高度变化率
Figure BDA00025770539700001012
为负数的支架总数量；J为综采工作面支架总数量。
所述综采工作面非来压期间平均压力为：
Figure BDA00025770539700001013
选取综采工作面随机3天非来压期间综采工作面压力数据，求各个支架在期间内时间加权平均阻力均值，得到综采工作面非来压期间平均压力
Figure BDA0002577053970000111
各循环以及各循环内各支架的指标记录样式如下表所示：
Figure BDA0002577053970000112
S4、通过对各割煤循环支架高度变化率、时间加权平均阻力指标的判断，确定综采工作面“一次似来压支架”；
“一次似来压支架”判断指标：
指标1：若
Figure BDA0002577053970000113
且ω≥1/4；
指标2：若
Figure BDA0002577053970000114
与ω＜1/4；
指标3：若
Figure BDA0002577053970000115
与ω≥1/4；
指标4：若
Figure BDA0002577053970000116
与ω＜1/4；
“一次似来压支架”确定准则：
(1)若当前割煤循环内各项来压监测指标满足指标1，取
Figure BDA0002577053970000117
或者
Figure BDA0002577053970000118
Figure BDA0002577053970000119
的支架号码，定义为“一次似来压支架”；
(2)若当前割煤循环内各项来压监测指标满足指标2，取
Figure BDA00025770539700001110
的支架号码，定义为“一次似来压支架”；
(3)若当前割煤循环内各项来压监测指标满足指标3，取
Figure BDA0002577053970000121
的支架号码，定义为“一次似来压支架”；
(4)若当前割煤循环内各项来压监测指标满足指标4，当前综采工作面无来压，则当前循环内无“一次似来压支架”；
各循环“一次似来压支架”记录表，如下所示：
Figure BDA0002577053970000122
S5、通过对各割煤循环支架最大工作阻力指标的判断，确定综采工作面“二次似来压支架”；判断步骤如下所示：
(1)筛选割煤循环内“一次似来压支架”中各支架的最大工作阻力
Figure BDA0002577053970000123
综采工作面支架的额定工作阻力P额。
(2)指标：判断
Figure BDA0002577053970000124
(3)将满足(2)中所述指标的支架定义为“二次似来压支架”。
各循环“二次似来压支架”记录表，如下所示：
Figure BDA0002577053970000125
S6、为排除由于个别支架姿态异常引发的来压支架，确定当前综采工作面的“二次似来压区间”。确定步骤如下所示：
(1)筛选一次循环中“二次似来压支架”内支架信息，将“二次似来压支架”按支架号顺序排列。
(2)设定模糊边界5台，从“二次似来压支架”的最小号支架开始计算，将相邻支架号差值在5以内的支架定义为一个“二次似来压区间”，若相邻支架号差值在大于5，将后者支架定义为另一个“二次似来压区间”。
(3)排除个别支架姿态异常引发的来压信息：统计综采工作面各个“二次似来压区间”内支架数量；若“二次似来压区间”内支架数量不足5台，则认为是个别支架姿态异常引起，将该“二次似来压区间”去除；
各循环“二次似来压区间”记录表，如下所示：
Figure BDA0002577053970000131
S7、根据综采工作面“二次似来压区间”内液压支架时间加权平均阻力、时间加权平均阻力的一次均方差指标，精确确定当前综采工作面来压支架及来压区间。计算方式如下。
(1)根据当前割煤循环“二次似来压区间”，计算“二次似来压区间”中支架时间加权平均阻力的平均值
Figure BDA0002577053970000136
计算“二次似来压区间”中支架时间加权平均阻力的均方差δp。
所述“二次似来压区间”支架时间加权平均阻力的平均值
Figure BDA0002577053970000132
的计算公式为
Figure BDA0002577053970000133
其中
Figure BDA0002577053970000134
为在一次割煤循环内“二次似来压区间”的时间加权平均阻力的平均值，单位为kN，
Figure BDA0002577053970000135
为“二次似来压区间”中第jn号支架的时间加权平均阻力，kN，n为“二次似来压区间”中支架总个数；
所述“二次似来压区间”支架平均压力的一次均方差的计算公式为
Figure BDA0002577053970000141
其中δp为“二次似来压区间”中全部J台支架的时间加权平均阻力的一次均方差；J为“二次似来压区间”支架总数量；xi为“二次似来压区间”中第i个支架的时间加权平均阻力；
Figure BDA0002577053970000142
为“二次似来压区间”内支架时间加权平均阻力的平均值。
(2)判断
Figure BDA0002577053970000143
其中
Figure BDA0002577053970000144
为“二次似来压区间”中支架时间加权平均阻力的平均值；δp为“二次似来压区间”中支架时间加权平均阻力的均方差；P额为综采工作面支架额定工作阻力；
(3)若满足
Figure BDA0002577053970000145
输出：该“二次似来压区间”为来压区间。若不满足
Figure BDA0002577053970000146
输出：该“二次似来压区间”为非来压区间；
各循环来压阶段性记录表，如下所示：
Figure BDA0002577053970000147
S6、通过动载系数进行来压强度的确定，动载系数的计算公式如下：
Figure BDA0002577053970000148
其中，K为当前循环内，来压区间的动载系数；
Figure BDA0002577053970000149
为当前循环内，来压区间支架时间加权平均阻力的平均值；
Figure BDA00025770539700001410
综采工作面非来压期间平均压力；
来压强度判定指标为：
①K≤1.3；
②1.3＜K＜1.7；
③K≥1.7；
若K满足①，对应的“二次似来压区间”定义为不明显来压；若K满足②，对应的“二次似来压区间”定义为明显来压；若K满足③，对应的“二次似来压区间”定义为强烈来压；
割煤循环数 循环开始时间 循环结束时间 来压区间 动载系数 来压强度
2 2020/2/25 20:20:00 2020/2/25 23:20:00 15～23# 1.5 明显来压
……
S7、对历史来压记录统计，确定来压时长指标，具体计算方法如下：
若综采工作面监测到来压，计算综采工作面近期两条来压记录(包括本次来压)的来压所在的割煤循环数差值。若差值满足设定的数值，认为两个来压对应的割煤循环是同属于一次来压，将两条来压记录合并为一条来压记录，来压起始时间为第一条来压记录的开始时间，来压结束时间为第二条来压记录的结束时间，来压强度为两条来压记录中最强指标，来压时长为该次结束时间与该次来压开始时间的差值。
例如：历史来压合并前记录表，如下所示：
Figure BDA0002577053970000151
来压实时监测记录表，如下所示：
Figure BDA0002577053970000152
Figure BDA0002577053970000161
判断实时来压与历史最近的一条来压记录对应的割煤循环差值为1，满足设定值2，认为实时来压的该条记录与历史最近一条记录为同一次来压，来压时长为合并后的来压记录开始时间与结束时间的差值，即为53小时。
合并后来压记录表样式，如下所示：
Figure BDA0002577053970000162
S8、搭建各来压区间基础信息表，利用来压区间的强度信息基础表，绘制综采工作面来压区间的二维来压云图。
各推进度下各支架的来压强度记录表，如下所示：
Figure BDA0002577053970000163
其中0A代表不明显来压，0B代表明显来压，0C代表强烈来压。
本发明可以根据割煤循环期间内的各项指标，按照“一次似来压支架”、“二次似来压支架”、“二次来压区间”逐步对综采工作面的来压区间进行精准定位；并且通过计算来压区间的动载系数指标，确定来压区间的强度信息。本发明可以大大提高来压监测的准确性，其通过计算动载系数，精准评估来压强度；通过对历史来压合并，实现来压时长统计；通过绘制工作面来压、来压强度记录表对综采工作面进行来压云图展示，其直观显示出了顶板应力状态，为综采工作面顶板来压监测领域作出了一定的贡献。

Claims (10)

1.一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1、采集综采工作面端头至端尾所有支架中各个支架号的支架压力、支架高度、煤机运行轨迹数据；对各项数据进行过滤除杂，排除数据中异常的数据信息；
S2、根据过滤后的煤机运行轨迹，实现割煤循环的划分；
S3、根据割煤循环与过滤后的支架压力，计算当前割煤循环内每一台支架的来压监测指标，搭建来压监测指标库；所述来压监测指标包括时间加权平均阻力、最大工作阻力、支架高度变化率、一次割煤循环内支架高度下降支架占比、综采工作面非来压期间平均压力；
S4、通过对当前割煤循环内支架的支架高度变化率、时间加权平均阻力进行判断，设定“一次似来压支架”；
S5、通过对各个割煤循环内支架的最大工作阻力进行判断，设定“二次似来压支架”；
S6、排除异常来压支架，设定综采工作面的“二次似来压区间”；
S7、根据综采工作面的“二次似来压区间”内支架的时间加权平均阻力、时间加权平均阻力的均方差，确定当前综采工作面的来压区间；
S8、通过来压区间的动载系数，判断各个来压区间的来压强度信息；
S9、通过综采工作面的来压记录，统计来压持续时长信息。
2.如权利要求1所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S1中支架号码为综采工作面支架按顺序排列的编号；支架压力数据、煤机运行轨迹数据采用限幅消抖滤波法进行过滤除杂操作。
3.如权利要求2所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S2中设定综采工作面的机头进刀区、机尾进刀区，在综采工作面的机头进刀区找到煤机运行轨迹数据的峰值点，在综采工作面的机尾进刀区找到煤机运行轨迹数据的谷值点，将该峰值点、谷值点定义为煤机运行轨迹数据的循环切割点，每相邻两个峰值点或谷值点定义为一次割煤循环。
4.如权利要求3所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S3中计算各个割煤循环内每一台支架的来压监测指标包括以下步骤：
S31、计算时间加权平均阻力，其计算公式为：
Figure FDA0002577053960000021
其中，
Figure FDA0002577053960000022
为j号支架在当前割煤循环内的时间加权平均阻力，单位为kN；Pi [j]为j号支架在当前割煤循环内的第i个工作阻力，单位为kN；ti为j号支架在当前割煤循环内的第i个工作阻力对应的时间；tM为循环结束时间；tN为循环开始时间；
S32、取当前割煤循环开始时间tN至循环结束时间tM期间内，第j个支架的全部压力Pi [j]中压力数值最大的为最大工作阻力
Figure FDA0002577053960000023
S33、计算支架高度变化率，其计算公式为：
Figure FDA0002577053960000024
其中，
Figure FDA0002577053960000025
为当前割煤循环内第j个支架的高度变化率，单位为cm/h；
Figure FDA0002577053960000026
为第j个支架距离当前割煤循环结束时刻最近的支架高度，单位为cm；
Figure FDA0002577053960000027
为第j个支架距离当前割煤循环开始时刻最近的支架高度，单位为cm；tM为当前割煤循环结束时间，tN为当前割煤循环开始时间；
S34、计算当前割煤循环内支架高度下降支架占比，其计算公式为：
Figure FDA0002577053960000028
其中，ω为当前割煤循环内支架高度下降支架占比率；Q为当前割煤循环内高度变化率
Figure FDA0002577053960000031
为负的支架总数；J为综采工作面的支架总数量；
S35、取综采工作面随机3天非来压期间综采工作面压力数据，求各个支架在3天非来压期间内的时间加权平均阻力均值，得到综采工作面非来压期间平均压力
Figure FDA0002577053960000032
5.如权利要求4所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S4中包括以下：
S41、计算支架高度变化率
Figure FDA0002577053960000033
高度下降支架占比率ω；非来压期间时间加权平均阻力均值
Figure FDA0002577053960000034
综采工作面各支架的时间加权平均阻力
Figure FDA0002577053960000035
综采工作面全部支架的时间加权平均阻力的均值
Figure FDA0002577053960000036
综采工作面全部支架的时间加权平均阻力的均值的计算公式为：
Figure FDA0002577053960000037
其中，
Figure FDA0002577053960000038
为综采工作面全部支架的时间加权平均阻力的均值；
Figure FDA0002577053960000039
为综采工作面j号支架的时间加权平均阻力；J为综采工作面的支架总数量；
S42、将非来压期间时间加权平均阻力均值
Figure FDA00025770539600000310
与综采工作面全部支架的时间加权平均阻力的均值
Figure FDA00025770539600000311
进行比较，当
Figure FDA00025770539600000312
且ω≥1/4时，将
Figure FDA00025770539600000313
或者
Figure FDA00025770539600000314
Figure FDA00025770539600000315
的支架号码设定为“一次似来压支架”；当
Figure FDA00025770539600000316
且ω＜1/4时，将
Figure FDA00025770539600000317
Figure FDA00025770539600000318
的支架号码设定为“一次似来压支架”；当
Figure FDA00025770539600000319
且ω≥1/4时；将
Figure FDA00025770539600000320
的支架号码设定为“一次似来压支架”；当
Figure FDA00025770539600000321
且ω＜1/4时，则当前割煤循环内不设定“一次似来压支架”。
6.如权利要求5所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S5包括以下步骤：
S51、筛选割煤循环内被设定为“一次似来压支架”的各支架的最大工作阻力
Figure FDA0002577053960000041
S52、将步骤S51得到的各支架的最大工作阻力
Figure FDA0002577053960000042
指标与综采工作面支架的额定工作阻力P额进行比较：将
Figure FDA0002577053960000043
的支架号码设定为“二次似来压支架”。
7.如权利要求6所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S6包括以下步骤：
S61、将设定为“二次似来压支架”的支架按支架号顺序排列；
S62、设定模糊边界，从步骤S61中支架号最小的支架开始计算，将相邻支架号差值在模糊边界以内的支架设定为第一个“二次似来压区间”，若相邻支架号差值大于模糊边界，则将其设定为第二个“二次似来压区间”，并依此类推，得到多个“二次似来压区间”；
S63、统计各个“二次似来压区间”内的支架数量；若“二次似来压区间”内的支架数量不足模糊边界规定的数量，则将该“二次似来压区间”去除。
8.如权利要求7所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S7包括以下步骤：
S71、计算“二次似来压区间”中支架的时间加权平均阻力的平均值
Figure FDA0002577053960000044
其计算公式为：
Figure FDA0002577053960000045
其中，
Figure FDA0002577053960000051
为在当前割煤循环内各“二次似来压区间”中支架的时间加权平均阻力的平均值，单位为kN；
Figure FDA0002577053960000052
为“二次似来压区间”中第jn号支架的时间加权平均阻力，单位为kN；n为当前“二次似来压区间”中支架总个数；
S72、计算“二次似来压区间”中支架平均压力的均方差δp，其计算公式为：
Figure FDA0002577053960000053
其中，δp为“二次似来压区间”中全部J台支架的时间加权平均阻力的均方差；J为“二次似来压区间”中支架的总数量；xi为“二次似来压区间”中第i个支架的时间加权平均阻力；
Figure FDA0002577053960000054
为当前割煤循环内“二次似来压区间”中支架的时间加权平均阻力的平均值；
S73、将步骤S71得到的“二次似来压区间”中支架的时间加权平均阻力的平均值
Figure FDA0002577053960000055
与步骤S72得到的“二次似来压区间”中全部J台支架的时间加权平均阻力的均方差之和和综采工作面支架的额定工作阻力P额进行比较；当
Figure FDA0002577053960000056
Figure FDA0002577053960000057
时，则该“二次似来压区间”为来压区间；当
Figure FDA0002577053960000058
时，则该“二次似来压区间”为非来压区间。
9.如权利要求8所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S8包括以下步骤：
S81、计算割煤循环内来压区间的动载系数，其计算公式为：
Figure FDA0002577053960000059
其中，K为当前割煤循环内来压区间的动载系数；
Figure FDA00025770539600000510
为当前割煤循环内来压区间中支架的时间加权平均阻力的平均值；
Figure FDA00025770539600000511
为综采工作面非来压期间平均压力；
S82、对来压区间内的来压强度进行判定；若K≤1.3，则其对应的“二次似来压区间”为不明显来压；若1.3＜K＜1.7，则其对应的“二次似来压区间”为明显来压；若K≥1.7，则其对应的“二次似来压区间”为强烈来压。
10.如权利要求9所述的一种顶板来压精准监测方法，其特征在于：所述步骤S9中计算来压持续时长信息时，计算综采工作面最近的两条来压记录中来压所在的割煤循环数差值，若割煤循环数差值满足设定的数值，则两个来压对应的割煤循环是同属于一次来压，将两条来压记录合并为一条来压记录，合并以后重复上面的步骤，直至确定两者不属于一次来压时，完成该次来压阶段的来压记录合并；合并后的来压记录取来压阶段合并前的第一条来压记录的开始时间为合并后来压记录的开始时间，取来压阶段合并前的最后一条来压记录的结束时间为合并后来压记录的结束时间，合并后来压记录的来压强度为合并前各条来压记录中最强烈的来压指标，合并后来压记录的来压时长为该来压记录结束时间与开始时间的差值。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112798042A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 中国矿业大学 液压支架工作状态与支护质量的智能诊断方法
CN113027532A (zh) * 2021-03-31 2021-06-25 山东思科赛德矿业安全工程有限公司 一种基于综采支架工作阻力数据挖掘来压信息的方法
CN113655307A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 珠海格力电器股份有限公司 生产设备的异常监测方法、装置、设备和注塑机
CN113700530A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 天地科技股份有限公司 基于支架压力时空云图的顶板控制方法、装置和电子设备

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4531403A (en) * 1980-08-01 1985-07-30 Korompay Susan A De Method and apparatus for fracturation detection
CN103590846A (zh) * 2013-10-28 2014-02-19 山东科技大学 一种工作面液压支架合理工作阻力的核定方法
US20160061036A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Joy Mm Delaware, Inc. Roof support monitoring for longwall system
US20160327449A1 (en) * 2013-12-18 2016-11-10 China University Of Mining & Technology, Beijing Bidirectional variable cross-section water-pressure bearer cycle test system for coal mine water inrush model test
CN106441669A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 中煤科工集团重庆研究院有限公司 煤矿工作面顶板来压判定方法
CN106997334A (zh) * 2017-04-11 2017-08-01 辽宁工程技术大学 一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统及方法
CN109798138A (zh) * 2019-01-09 2019-05-24 天地科技股份有限公司 一种适用于综采工作面的液压支架的循环末阻力预测方法
CN110375902A (zh) * 2019-07-18 2019-10-25 精英数智科技股份有限公司 一种识别顶板压力变化的方法、装置、系统及存储介质
CN110779483A (zh) * 2019-10-29 2020-02-11 青岛本末岩控技术有限公司 一种区别液压支架活柱主动缩量与被动缩量的分析方法
CN110929384A (zh) * 2019-10-29 2020-03-27 青岛本末岩控技术有限公司 一种基于综采工作面的矿压大数据实时分析系统及方法
CN111219207A (zh) * 2020-01-02 2020-06-02 神华神东煤炭集团有限责任公司 综采面来压步距自动测量方法及电子设备

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4531403A (en) * 1980-08-01 1985-07-30 Korompay Susan A De Method and apparatus for fracturation detection
CN103590846A (zh) * 2013-10-28 2014-02-19 山东科技大学 一种工作面液压支架合理工作阻力的核定方法
US20160327449A1 (en) * 2013-12-18 2016-11-10 China University Of Mining & Technology, Beijing Bidirectional variable cross-section water-pressure bearer cycle test system for coal mine water inrush model test
US20160061036A1 (en) * 2014-08-28 2016-03-03 Joy Mm Delaware, Inc. Roof support monitoring for longwall system
CN106441669A (zh) * 2016-08-31 2017-02-22 中煤科工集团重庆研究院有限公司 煤矿工作面顶板来压判定方法
CN106997334A (zh) * 2017-04-11 2017-08-01 辽宁工程技术大学 一种基于时间加权的矿山压力数据处理系统及方法
CN109798138A (zh) * 2019-01-09 2019-05-24 天地科技股份有限公司 一种适用于综采工作面的液压支架的循环末阻力预测方法
CN110375902A (zh) * 2019-07-18 2019-10-25 精英数智科技股份有限公司 一种识别顶板压力变化的方法、装置、系统及存储介质
CN110779483A (zh) * 2019-10-29 2020-02-11 青岛本末岩控技术有限公司 一种区别液压支架活柱主动缩量与被动缩量的分析方法
CN110929384A (zh) * 2019-10-29 2020-03-27 青岛本末岩控技术有限公司 一种基于综采工作面的矿压大数据实时分析系统及方法
CN111219207A (zh) * 2020-01-02 2020-06-02 神华神东煤炭集团有限责任公司 综采面来压步距自动测量方法及电子设备

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张且且等: "煤矿顶板压力监测系统设计", 《工业控制计算机》 *
胡金鉴等: "近距离采空区下大采高综采面矿压演化规律研究", 《煤炭工程》 *

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112798042A (zh) * 2020-12-30 2021-05-14 中国矿业大学 液压支架工作状态与支护质量的智能诊断方法
CN113027532A (zh) * 2021-03-31 2021-06-25 山东思科赛德矿业安全工程有限公司 一种基于综采支架工作阻力数据挖掘来压信息的方法
CN113027532B (zh) * 2021-03-31 2023-01-24 山东思科赛德矿业安全工程有限公司 一种基于综采支架工作阻力数据挖掘来压信息的方法
CN113655307A (zh) * 2021-07-27 2021-11-16 珠海格力电器股份有限公司 生产设备的异常监测方法、装置、设备和注塑机
CN113700530A (zh) * 2021-08-31 2021-11-26 天地科技股份有限公司 基于支架压力时空云图的顶板控制方法、装置和电子设备
CN113700530B (zh) * 2021-08-31 2023-08-29 天地科技股份有限公司 基于支架压力时空云图的顶板控制方法、装置和电子设备

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