CN112305608A - 一种回采工作面的来压步距计算方法、装置及终端设备 - Google Patents

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Abstract

本发明适用于煤矿开采技术领域，提供了一种回采工作面的来压步距计算方法、装置及终端设备，该方法包括：获取目标回采工作面的震动监测信号；根据震动监测信号计算至少一个微震事件对应的微震事件数据；根据微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组；根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线；计算相邻顶板岩层破裂线间的距离，并根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算目标回采工作面的下一个来压步距。本申请可以便捷有效的计算目标回采工作面的来压步距，为在目标回采工作面上提前采取保护措施提供依据，保障作业的安全进行。

Description

一种回采工作面的来压步距计算方法、装置及终端设备
技术领域
本发明属于煤矿开采技术领域，提供了一种回采工作面的来压步距计算方法、装置及终端设备。
背景技术
煤层的工作面顶板岩层在回采的过程中会产生周期性的破断，破断处工作面的矿压大，顶板岩层不稳定，容易出现液压支架压架、煤壁片帮甚至局部冒顶的情况。此时工作面上下顺槽会受到超前支撑压力的影响，支护困难，可能会导致冲击矿压。如果不能对破断处的顶板岩层提前进行有效的支撑和保护，会极易出现安全事故，带来巨大的经济损失和人员伤亡。
回采工作面的周期性来压是不可避免的，因此准确确定来压步距，提前采取应对措施具有十分重要的意义。目前确定工作面来压步距的主要是靠现场人员的经验或根据经验公式计算，在煤矿井下复杂多样的环境下准确性较低，可靠性较差。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种回采工作面的来压步距计算方法、装置及终端设备，以解决现有技术中计算来压步距准确性低的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种回采工作面的来压步距计算方法，包括：
获取目标回采工作面的震动监测信号；
根据所述震动监测信号计算至少一个微震事件对应的微震事件数据；
根据所述微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组；
根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，所述第一微震事件组为任一微震事件组；
计算相邻顶板岩层破裂线间的距离，并根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算所述目标回采工作面的下一个来压步距。
本发明实施例的第二方面提供了一种回采工作面的来压步距计算装置，包括：
数据获取模块，用于获取目标回采工作面的震动监测信号；
微震事件数据计算模块，用于根据所述震动监测信号计算至少一个微震事件对应的微震事件数据；
分类模块，用于根据所述微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组；
顶板岩层破裂线生成模块，用于根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，所述第一微震事件组为任一微震事件组；
来压步距计算模块，用于分别计算相邻顶板岩层破裂线间的距离，并根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算所述目标回采工作面的下一个来压步距。
本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括：
存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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计算机程序时实现如上所述方法的步骤。
本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机程序被处理器执行时实现如上所述方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例提供了一种回采工作面的来压步距计算方法，包括：获取目标回采工作面的震动监测信号；根据震动监测信号计算至少一个微震事件对应的微震事件数据；根据微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组；根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，第一微震事件组为任一微震事件组；计算相邻顶板岩层破裂线间的距离，并根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算目标回采工作面的下一个来压步距。本发明实施例提供的回采工作面的来压步距计算方法可以依据实际情况准确计算出当前回采工作面的来压步距，为提前采取保护措施提供依据，减少安全事故的发生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，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是本发明实施例提供的回采工作面的来压步距计算方法的实现流程示意图；
图2是本发明实施例提供的回采工作面的来压步距计算方法对应的应用场景示意图；
图3是本发明实施例提供的回采工作面的来压步距计算装置的示意图；
图4是本发明实施例提供的终端设备的示意图。
具体实施方式
以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本发明实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本发明。在其它情况中，省略对众所周知的系统、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本发明的描述。
为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。
参见图1，本发明实施例提供了一种回采工作面的来压步距计算方法，包括：
S101：获取目标回采工作面的震动监测信号；
可选的，震动监测信号由检波器监测得到，检波器包括但不限于单轴检波器和三轴检波器。
具体的，检波器采用全包围布置形式布置在工作面上下顺槽中，相邻检波器的间距为80至100米。
参见图2，在本实施例中，S101之前，还包括获取目标回采工作面的结构模型。可选的，结构模型包括目标回采工作面的施工图纸。
S102：根据所述震动监测信号计算至少一个微震事件对应的微震事件数据；
在本实施例中，在S102之前，所述方法还包括对所述震动监测信号进行预处理，预处理包括滤波去除噪声干扰。
在本实施例中，根据震动波形式的震动监测信号计算各个微震事件发生的时间、位置以及强度。
S103：根据所述微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组；
在本发明的一个实施例中，所述微震事件数据包括位置数据和/或时间数据；
S103包括：根据所述位置数据和/或时间数据对各个微震事件进行聚类分析，得到至少一个微震事件组。
在本实施例中，由于工作面的顶板岩层在一次周期性来压的影响下出现的微震事件在时间和空间上均较为接近，因此可以通过微震事件的位置数据和/或时间数据对各个微震事件进行聚类分析。
由于井下除周期性来压的影响出现的微震事件外，还会出现随机微震事件，为了避免随机微震事件的干扰，排除与当前周期性来压无关的微震事件，可以对各个微震事件组中的微震事件进行筛选。
可选的，S103包括：删除第一微震事件组中的随机微震事件，所述第一微震事件组为任一微震事件组，随机微震事件是指与第一微震事件组内其他微震事件相关性过低的微震事件。
具体的，删除第一微震事件组中的随机微震事件包括：
计算第一微震事件组中各个微震事件与聚类中心的欧氏距离，将于聚类中心的欧氏距离大于预设阈值的微震事件作为随机微震事件；删除第一微震事件组中的随机微震事件。
参见图2，由于周期性来压的影响，一个微震事件组内的微震事件会集中在一个微震事件密集区域内。
S104：根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，所述第一微震事件组为任一微震事件组；
在本发明的一个实施例中，所述微震事件数据包括位置数据；
S104包括：对第一微震事件组中各个微震事件对应的位置数据进行直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线。
在本实施例中，参见图2，每个微震事件组拟合得到一个顶板岩层破裂线。
在本发明的一个实施例中，所述微震事件数据还包括强度数据；
所述对第一微震事件组中各个微震事件对应的位置数据进行直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，包括：
根据所述第一微震事件组中各个微震事件对应的强度数据对所述第一微震位置数据进行加权直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线。
在本实施例中，还可以同时依据微震事件的强度数据和位置数据拟合得到顶板岩层破裂线，从而进一步提高拟合计算的准确性。
S105：计算相邻顶板岩层破裂线间的距离，并根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算所述目标回采工作面的下一个来压步距。
在本发明的一个实施例中，S105包括：
根据来压步距预测公式计算所述目标回采工作面的下一个来压步距；
所述来压步距预测公式为：
Figure BDA0002747930330000061
其中L为所述目标回采工作面的下一个来压步距，Li为第i个相邻顶板岩层破裂线间的距离，N为相邻顶板岩层破裂线间的距离的个数。
参见图2，在本实施例中，在目标回采工作面的施工图纸内分别对各个微震事件组中微震事件对应的位置数据进行直线拟合，得到各个顶板岩层破裂线；计算相邻两顶板岩层破裂线之间的距离，即L1至LN；通过L1至LN计算目标回采工作面的下一个来压步距。
在本实施例中，通过现有的各个相邻顶板岩层间的距离计算下一个来压步距可以使计算结果符合目标回采工作面的实际地质情况。
通过本发明实施例提供的回采工作面的来压步距计算方法可以依据目标回采工作面的实际情况准确计算目标回采工作面的下一个来压步距，从而提前做出相应的保护措施，对回采工作面进行顶板支护，维护巷道围岩的稳定性，减少生产事故的发生。
应理解，上述实施例中各步骤的序号的大小并不意味着执行顺序的先后，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本发明实施例的实施过程构成任何限定。
参见图3，本发明实施例提供了一种回采工作面的来压步距计算装置100，包括：
数据获取模块110，用于获取目标回采工作面的震动监测信号；
微震事件数据计算模块120，用于根据所述震动监测信号计算至少一个微震事件对应的微震事件数据；
分类模块130，用于根据所述微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组；
顶板岩层破裂线生成模块140，用于根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，所述第一微震事件组为任一微震事件组；
来压步距计算模块150，用于分别计算相邻顶板岩层破裂线间的距离，并根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算所述目标回采工作面的下一个来压步距。
从上述实施例可知，通过本发明实施例提供的回采工作面的来压步距计算装置可以依据目标回采工作面的实际情况准确计算目标回采工作面的下一个来压步距，从而提前做出相应的保护措施，对回采工作面进行顶板支护，维护巷道围岩的稳定性，减少生产事故的发生。
在本发明的一个实施例中，所述微震事件数据包括位置数据和/或时间数据；
所述分类模块具体用于根据所述微震数据和/或时间数据对各个微震事件聚类分析，得到至少一个微震事件组。
在本发明的一个实施例中，所述微震事件数据包括位置数据；
所述分类模块130具体用于对第一微震事件组中各个微震事件对应的位置数据进行直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线。
在本发明的一个实施例中，微震事件数据还包括强度数据；
分类模块130具体用于根据所述第一微震事件组中各个微震事件对应的强度数据对所述第一微震位置数据进行加权直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线。
在本发明的一个实施例中，来压步距计算模块150具体用于：根据来压步距预测公式计算所述回采工作面的下一个来压步距；
所述来压步距预测公式为：
Figure BDA0002747930330000081
其中L为所述目标回采工作面的下一个来压步距，Li为第i个相邻顶板岩层破裂线间的距离，N为相邻顶板岩层破裂线间的距离的个数。
图4是本发明一实施例提供的终端设备的示意图。如图4所示，该实施例的终端设备4包括：处理器40、存储器41以及存储在所述存储器41中并可在所述处理器40上运行的计算机程序42。所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各个实施例中的步骤，例如图1所示的步骤101至104。或者，所述处理器40执行所述计算机程序42时实现上述各装置实施例中各模块/单元的功能。
示例性的，所述计算机程序42可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器41中，并由所述处理器40执行，以完成本发明。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序42在所述终端设备4中的执行过程。例如，所述计算机程序62可以被分割成数据获取模块、微震事件数据计算模块、分类模块、顶板岩层破裂线生成模块以及来压步距计算模块。
所述终端设备4可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备可包括，但不仅限于，处理器40、存储器41。本领域技术人员可以理解，图4仅仅是终端设备4的示例，并不构成对终端设备4的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备还可以包括输入输出设备、网络接入设备、总线等。
所称处理器40可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。
所述存储器41可以是所述终端设备4的内部存储单元，例如终端设备4的硬盘或内存。所述存储器41也可以是所述终端设备4的外部存储设备，例如所述终端设备4上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器41还可以既包括所述终端设备4的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器41用于存储所述计算机程序以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器41还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述装置的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述系统中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。
在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。
本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
在本发明所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置/终端设备和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置/终端设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。
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单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。
所述集成的模块/单元如果以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，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
以上所述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，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种回采工作面的来压步距计算方法，其特征在于，包括：
获取目标回采工作面的震动监测信号；
根据所述震动监测信号计算至少一个微震事件对应的微震事件数据；
根据所述微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组；
根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，所述第一微震事件组为任一微震事件组；
计算相邻顶板岩层破裂线间的距离，并根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算所述目标回采工作面的下一个来压步距。
2.如权利要求1所述的一种回采工作面的来压步距计算方法，其特征在于，所述微震事件数据包括位置数据和/或时间数据；
所述根据所述微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组包括：
根据所述位置数据和/或时间数据对各个微震事件进行聚类分析，得到至少一个微震事件组。
3.如权利要求1所述的一种回采工作面的来压步距计算方法，其特征在于，所述微震事件数据包括位置数据；
所述根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线包括：
对第一微震事件组中各个微震事件对应的位置数据进行直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线。
4.如权利要求3所述的一种回采工作面的来压步距计算方法，其特征在于，所述微震事件数据还包括强度数据；
所述对第一微震事件组中各个微震事件对应的位置数据进行直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，包括：
根据所述第一微震事件组中各个微震事件对应的强度数据对所述第一微震位置数据进行加权直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线。
5.如权利要求1所述的一种回采工作面的来压步距计算方法，其特征在于，所述根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算所述目标回采工作面的下一个来压步距，包括：
根据来压步距预测公式计算所述目标回采工作面的下一个来压步距；
所述来压步距预测公式为：
Figure FDA0002747930320000021
其中，L为所述目标回采工作面的下一个来压步距，Li为第i个相邻顶板岩层破裂线间的距离，N为相邻顶板岩层破裂线间的距离的个数。
6.一种回采工作面的来压步距计算装置，其特征在于，包括：
数据获取模块，用于获取目标回采工作面的震动监测信号；
微震事件数据计算模块，用于根据所述震动监测信号计算至少一个微震事件对应的微震事件数据；
分类模块，用于根据所述微震事件数据对各个微震事件进行分类，得到至少一个微震事件组；
顶板岩层破裂线生成模块，用于根据第一微震事件组中各个微震事件对应的微震事件数据生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线，所述第一微震事件组为任一微震事件组；
来压步距计算模块，用于分别计算相邻顶板岩层破裂线间的距离，并根据各个相邻顶板岩层破裂线间的距离计算所述目标回采工作面的下一个来压步距。
7.如权利要求6所述的一种回采工作面的来压步距计算装置，其特征在于，所述微震事件数据包括位置数据和/或时间数据；
所述分类模块具体用于根据所述微震数据和/或时间数据对各个微震事件聚类分析，得到至少一个微震事件组。
8.如权利要求6所述的一种回采工作面的来压步距计算装置，其特征在于，所述微震事件数据包括位置数据；
所述分类模块具体用于对第一微震事件组中各个微震事件对应的位置数据进行直线拟合，生成所述第一微震事件组对应的顶板岩层破裂线。
9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述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计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述方法的步骤。
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