CN112785182A - 承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法、装置及终端设备 - Google Patents
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Abstract
本发明适用于突水监测技术领域，公开了一种承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法、装置及终端设备，上述方法包括：获取每周的微震事件集合，并根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；其中，目标微震事件集合为由水运动引起的微震事件的集合；根据每周的目标微震事件集合，进行时空聚类分析，确定导水通道发育方向和发育位置。本发明能够对海量微震事件进行分析准确确定导水通道发育趋势，进而可以根据导水通道发育趋势进行突水预警。
Description
技术领域
本发明属于突水监测技术领域，尤其涉及一种承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法、装置及终端设备。
背景技术
煤矿突水常常造成重大安全事故，破坏矿区水资源，已成为制约煤炭行业健康可持续发展的一个重大隐患。
目前，通过对水位、水量、应力等进行监测来监测突水事件，然而这种接触式监测的监测范围小，无法实现突水的提前预警。因此，研发出一种高精度微震监测系统，但是该系统监测海量微震事件，缺乏一种对海量微震事件进行分析确定导水通道发育趋势的方法。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供了一种承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法、装置及终端设备，以解决现有技术缺乏一种对海量微震事件进行分析确定导水通道发育趋势的方法的问题。
本发明实施例的第一方面提供了一种承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法，包括：
获取每周的微震事件集合，并根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；其中，目标微震事件集合为由水运动引起的微震事件的集合；
根据每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置。
本发明实施例的第二方面提供了一种承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置，包括：
获取模块，用于获取每周的微震事件集合，并根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；其中，目标微震事件集合为由水运动引起的微震事件的集合；
发育确定模块，用于根据每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置。
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、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如第一方面所述承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法的步骤。
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，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如第一方面所述承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法的步骤。
本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例通过获取每周的微震事件集合，并根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；根据每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置，能够对海量微震事件进行分析准确确定导水通道发育趋势，进而可以根据导水通道发育趋势进行突水预警。
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是本发明一实施例提供的承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法的实现流程示意图；
图2是本发明一实施例提供的海量微震事件的平面分布图；
图3是本发明一实施例提供的海量微震事件的顺巷剖面图；
图4是本发明一实施例提供的目标微震事件的平面分布图；
图5是本发明一实施例提供的目标微震事件的顺巷剖面图；
图6是本发明一实施例提供的每周的目标微震事件的平面分布图；
图7是本发明一实施例提供的每周的目标微震事件的顺巷剖面图；
图8是本发明一实施例提供的导水通道发育方向和发育位置在平面分布图中的示意图；
图9是本发明一实施例提供的导水通道发育方向和发育位置在顺巷剖面图中的示意图；
图10是本发明一实施例提供的承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置的示意框图；
图11是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。
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，以便透彻理解本申请实施例。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申请。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申请的描述。
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。
图1是本发明一实施例提供的承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法的实现流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
如图1所示，上述承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法可以包括以下步骤：
S101：获取每周的微震事件集合，并根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；其中，目标微震事件集合为由水运动引起的微震事件的集合。
在本发明的一个实施例中，上述获取每周的微震事件集合，包括：
基于微震监测系统，获取每周的微震事件集合。
具体地，可以在巷道中构建微震监测系统，用来监测微震事件，具体可以监测微震事件的位置、波长和震源半径等信息。
参见图2和图3，图2为获取的海量的微震事件的平面分布图，图3为获取的海量的微震事件的顺巷剖面图。
本发明实施例以周为单位监测微震事件，从而确定微震事件的发育趋势，进而进行突水预警。实际应用中，也可以以天、月等为单位来监测微震事件。
在本发明的一个实施例中，上述根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合，包括：
从每周的微震事件集合中，选取波长大于预设阈值且震源半径处于预设范围内的目标微震事件，得到每周的目标微震事件集合。
在本发明实施例中，将波长大于预设阈值且震源半径处于预设范围内的微震事件称为目标微震事件。目标微震事件即为由水运动引起的微震事件。
可以根据由水运动引起的微震事件的特性，确定预设阈值和预设范围的具体取值。示例性地，依据现场监测结果分析，水压作用造成岩石劈裂，发出微弱地震波，其震源半径接近20m。即预设范围可以为20m左右的范围，等等。
参见图4和图5，图4为目标微震事件的平面分布图，图5为目标微震事件的顺巷剖面图。
S102：根据每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置。
在本发明实施例中，可以根据每周的目标微震事件集合，进行时空聚类分析，确定导水通道发育方向和发育位置。
在本发明的一个实施例中，上述S102可以包括以下步骤：
根据每周的目标微震事件集合确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置；其中，目标微震事件的变化方向为导水通道发育方向，本周目标微震事件的集聚位置为导水通道发育位置。
在本发明的一个实施例中，上述根据每周的目标微震事件集合确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置，包括：
获取每周的目标微震事件集合中的每个目标微震事件的位置；
根据每周的目标微震事件集合中的每个目标微震事件的位置绘制平面分布图；其中，在平面分布图中，以不同的颜色和/或不同的图形表示不同周的目标微震事件；
根据平面分布图得到对应的顺巷剖面图和垂巷剖面图；
根据平面分布图、顺巷剖面图和垂巷剖面图，确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置。
参见图6和图7，图6为每周的目标微震事件的平面分布图，图7为每周的目标微震事件的顺巷剖面图。
具体地，根据每个目标微震事件的位置，即坐标，在平面分布图中以不同的颜色标记处不同周的目标微震事件。基于平面分布图进行坐标转换，依据坐标转换公式X′＝N×cos(φ)+E×sin(φ)，Y′＝E×cos(φ)-N×sin(φ)，得到顺巷剖面图和垂巷剖面图。
为了分析导水通道扩展路径，需要微震事件数量大；为了捕捉导水通道发育确切位置，需要微震事件数量小。这是一个典型的物理冲突，依据基于条件的分离原理，将事件从时间、空间的角度进行分离。具体方法：以周为单位将目标微震事件集合进行上图，分别赋予不同的颜色和/或不同形状的图形，在平面分布图、顺巷剖面图、垂巷剖面图角度进行直观对比。确定目标微震事件的渐进变化过程，即目标微震事件的变化方向，以及当前时刻目标微震事件集聚位置，即本周目标微震事件的集聚位置。目标微震事件的渐进变化过程表征导水通道发育过程(方向)，当前时刻目标微震事件集聚位置表征导水通道发育位置。
基于时间分离，从空间角度进行分析，确定导水通道发育趋势(方向)及发育位置。
参见图8和图9，图8为导水通道发育方向和发育位置在平面分布图中的示意图，图9为导水通道发育方向和发育位置在顺巷剖面图中的示意图。
根据实际数据进行分析发现，统计分析平面分布图、顺巷剖面图中各时间段目标微震事件分布情况，各时间段目标微震事件在空间上较为集聚发生，且整体移动缓慢，变化过程明显。目标微震事件集聚位置距离工作面由远及近，在垂向上距离开采煤层由深及浅，由奥陶系灰岩深部一直发育到开采煤层(4#煤)附近。本周目标微震事件集聚位置说明导水通道发育前端位置，4周以来微震事件的变化过程说明导水通道劈裂发育过程。
可选地，在S102之后，还可以包括：
基于导水通道发育方向和发育位置，进行突水预警。
通过实时监测导水通道发育方向和发育位置，结合矿方物探探测成果及现场实际，可以进行突水预警，及时排除突水隐患，确保工作面安全回采。
由上述描述可知，本发明实施例通过获取每周的微震事件集合，并根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；根据每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置，能够对海量微震事件进行分析准确确定导水通道发育趋势，进而可以根据导水通道发育趋势进行突水预警。
本发明实施例利用高精度微震监测系统，通过感知导水通道形成过程中的岩石破裂，精细定位处理解释以对导水通道形成过程进行监测，实现对矿井突水进行实时、连续、全空间监测、预报。通过对微震事件进行有序有效分析，从而确定导水通道发育趋势，实现突水监测预警。
对应于上述承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法，本发明一实施例还提供了一种承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置，具有与上述承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法同样的有益效果。图10是本发明一实施例提供的承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置的示意框图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。
在本发明实施例中，承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置30可以包括获取模块301和发育确定模块302。
其中，获取模块301，用于获取每周的微震事件集合，并根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；其中，目标微震事件集合为由水运动引起的微震事件的集合；
发育确定模块302，用于根据每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置。
在本发明的一个实施例中，获取模块301还可以用于：
从每周的微震事件集合中，选取波长大于预设阈值且震源半径处于预设范围内的目标微震事件，得到每周的目标微震事件集合。
在本发明的一个实施例中，发育确定模块302具体用于：
根据每周的目标微震事件集合确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置；其中，目标微震事件的变化方向为导水通道发育方向，本周目标微震事件的集聚位置为导水通道发育位置。
在本发明的一个实施例中，发育确定模块302还可以用于：
获取每周的目标微震事件集合中的每个目标微震事件的位置；
根据每周的目标微震事件集合中的每个目标微震事件的位置绘制平面分布图；其中，在平面分布图中，以不同的颜色表示不同周的目标微震事件；
根据平面分布图得到对应的顺巷剖面图和垂巷剖面图；
根据平面分布图、顺巷剖面图和垂巷剖面图，确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置。
在本发明的一个实施例中，获取模块301还可以用于：
基于微震监测系统，获取每周的微震事件集合。
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，即将所述承压水采煤隐伏导水通道空间分析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。上述装置中单元、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。
图11是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图11所示，该实施例的终端设备40包括：一个或多个处理器401、存储器402以及存储在所述存储器402中并可在所述处理器401上运行的计算机程序403。所述处理器401执行所述计算机程序403时实现上述各个承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法实施例中的步骤，例如图1所示的步骤S101至S102。或者，所述处理器401执行所述计算机程序403时实现上述承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置实施例中各模块/单元的功能，例如图10所示模块301至302的功能。
示例性地，所述计算机程序403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402中，并由所述处理器401执行，以完成本申请。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403在所述终端设备40中的执行过程。例如，所述计算机程序403可以被分割成获取模块和发育确定模块，各模块具体功能如下：
获取模块，用于获取每周的微震事件集合，并根据每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；其中，目标微震事件集合为由水运动引起的微震事件的集合；
发育确定模块，用于根据每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置。
其它模块或者单元可参照图10所示的实施例中的描述，在此不再赘述。
所述终端设备40包括但不仅限于处理器401、存储器402。本领域技术人员可以理解，图11仅仅是终端设备40的一个示例，并不构成对终端设备40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40还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。
所述处理器401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)、现场可编程门阵列(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402可以是所述终端设备40的内部存储单元，例如终端设备40的硬盘或内存。所述存储器402也可以是所述终端设备40的外部存储设备，例如所述终端设备40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402还可以既包括终端设备40的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器402用于存储所述计算机程序403以及所述终端设备40所需的其他程序和数据。所述存储器402还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。
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申请的范围。
在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置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，在本申请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，本申请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是电载波信号和电信信号。
以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，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申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法，其特征在于，包括：
获取每周的微震事件集合，并根据所述每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；其中，目标微震事件集合为由水运动引起的微震事件的集合；
根据所述每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置。
2.根据权利要求1所述的承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法，其特征在于，所述根据所述每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合，包括：
从每周的微震事件集合中，选取波长大于预设阈值且震源半径处于预设范围内的目标微震事件，得到每周的目标微震事件集合。
3.根据权利要求1所述的承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法，其特征在于，所述根据所述每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置，包括：
根据每周的目标微震事件集合确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置；其中，所述目标微震事件的变化方向为导水通道发育方向，所述本周目标微震事件的集聚位置为导水通道发育位置。
4.根据权利要求3所述的承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法，其特征在于，所述根据每周的目标微震事件集合确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置，包括：
获取每周的目标微震事件集合中的每个目标微震事件的位置；
根据所述每周的目标微震事件集合中的每个目标微震事件的位置绘制平面分布图；其中，在所述平面分布图中，以不同的颜色和/或不同的图形表示不同周的目标微震事件；
根据所述平面分布图得到对应的顺巷剖面图和垂巷剖面图；
根据所述平面分布图、所述顺巷剖面图和所述垂巷剖面图，确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置。
5.根据权利要求1至4任一项所述的承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法，其特征在于，所述获取每周的微震事件集合，包括：
基于微震监测系统，获取每周的微震事件集合。
6.一种承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取每周的微震事件集合，并根据所述每周的微震事件集合得到每周的目标微震事件集合；其中，目标微震事件集合为由水运动引起的微震事件的集合；
发育确定模块，用于根据所述每周的目标微震事件集合确定导水通道发育方向和发育位置。
7.根据权利要求6所述的承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置，其特征在于，所述获取模块还用于：
从每周的微震事件集合中，选取波长大于预设阈值且震源半径处于预设范围内的目标微震事件，得到每周的目标微震事件集合。
8.根据权利要求6所述的承压水采煤隐伏导水通道空间分析装置，其特征在于，所述发育确定模块具体用于：
根据每周的目标微震事件集合确定目标微震事件的变化方向和本周目标微震事件的集聚位置；其中，所述目标微震事件的变化方向为导水通道发育方向，所述本周目标微震事件的集聚位置为导水通道发育位置。
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任一项所述承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述承压水采煤隐伏导水通道空间分析方法的步骤。
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