LU502697B1 - Intelligent prediction method and system for ground pressure disasters of wall rock affected by mining - Google Patents
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Claims (15)
1. Intelligentes Vorhersageverfahren fiir Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Schritte umfasst: S1. Datenerfassung: Anordnen einer Vielzahl von Sensormodulen in bergbaubedingten Wandgestein, wobei die Sensormodule ein Spannungs-Dehnungs- Erfassungsmodul und ein Umgebungserfassungsmodul umfassen und zur Erfassung von Wandgesteinsdaten und externen Umgebungsinformationen verwendet werden; S2. Datenvorverarbeitung: Konstruieren einer Spannungs-Dehnungskurve unter Verwendung der durch das Spannungs-Dehnungs-Erfassungsmodul gesammelten Wandgesteinsdaten; Extrahieren der Daten, bevor die Spannung des Wandgesteins die hochste Spannung erreicht, als Pre-Peak-Daten, und Extrahieren der Daten, nachdem die hôchste Spannung erreicht ist, als Post-Peak-Daten; S3. vorläufige Vorhersage von Gefahren: Ersetzen von aufeinanderfolgenden Pre-Peak-Daten und Post-Peak-Daten innerhalb einer Zeitspanne in einem maschinellen Lernmodell, um eine Warnung vor einer drohenden Gefahr durchzuführen und ein vorläufiges Vorhersageergebnis zu erhalten; S4. Ergebnisauswertung: Auswerten des vorläufigen Vorhersageergebnisses auf der Grundlage einer Wandgesteinsinstabilitidtstheorie und externer Umgebungsinformationen, die durch das Umgebungserfassungsmodul erfasst wurden, um ein Auswertungsergebnis zu erhalten; und SS. endgültige Entscheidung: Fertigstellen der endgültigen Entscheidung im Gefahrenfall auf der Grundlage des Auswertungsergebnisses.
2. Intelligentes Vorhersageverfahren fiir Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungs- Dehnungs-Erfassungsmodul einen Spannungssensor und einen Dehnungssensor umfasst, wobei das Umgebungserfassungsmodul einen Temperatursensor, einen Schallemissionssensor und einen Mikrobebensensor umfasst.
3. Intelligentes Vorhersageverfahren für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass Bohrlôcher in einer Oberfläche des bergbaubedingten Wandgesteins ausgebildet sind und die Sensoren innerhalb der Bohrlôcher angeordnet sind.
4. Intelligentes Vorhersageverfahren für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Ergebnisauswertung in der S4 insbesondere umfasst: S41: Bestimmen eines Verformungsstadiums des Wandgesteins gemäß einem vollständigen = Spannungs-Dehnungs-Kurvenmodell des Wandgesteins, und Analysieren und Vorhersagen der erfassten Wandgesteinsdaten auf der Grundlage des Wandgesteininsinstabilitätsmodus und der Instabilititsmechanismen verschiedener Teile des Wandgesteins in dem Verformungsstadium, um ein Zwischenvorhersageergebnis zu erhalten; S42: Anpassen des Zwischenvorhersageergebnisses in Kombination mit den erfassten externen Umgebungsinformationen, um ein neues Vorhersageergebnis zu erhalten; und S43: Vergleichen des neuen Vorhersageergebnisses mit dem vorläufigen Vorhersageergebnis, um ein Auswertungsergebnis zu erhalten.
5. Intelligentes Vorhersageverfahren fiir Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die externen Umgebungsinformationen Temperatur, Geräusch und Vibration umfassen.
6. Intelligentes Vorhersageverfahren fiir Bodendruckgefahren in bergbaubedingten 0060 Wandgestein nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die vorläufige Vorhersage von Gefahren in der S3 insbesondere umfasst: S31: Vorläufiges Konstruieren eines maschinellen Lernmodells entsprechend den Merkmalen eines langfristigen Pre-Peak-Indexes einer Gefahr und eines drohenden Post-Peak-Indexes einer Gefahr; S32: Nehmen der langfristigen Pre-Peak-Daten und der drohenden Post-Peak- Daten in den bestehenden Gefahrendaten als Trainingssätze, um das vorläufige Training des maschinellen Lernmodells abzuschlieBen; S33: vorläufiges Analysieren und Vorhersagen der aufeinanderfolgenden Pre- Peak-Daten und/oder Post-Peak-Daten in S2 innerhalb einer Zeitspanne unter Verwendung des maschinellen Lernmodells; und S34: wenn die Anzahl der Pre-Peak-Daten und Post-Peak-Daten in S2 die Trainingsanforderungen erfüllt, werden die Pre-Peak-Daten und Post-Peak-Daten in S2 als neue Trainingssätze genommen, um die iterative Optimierung des maschinellen Lernmodells abzuschließen.
7. Intelligentes Vorhersageverfahren für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 4 dadurch gekennzeichnet, dass das Auswertungsergebnis in der S43 insbesondere umfasst: direktes Nehmen des vorläufigen Vorhersageergebnisses als endgültiges Vorhersageergebnis der Gefahren, wenn das neue Vorhersageergebnisses wie das vorläufige Vorhersageergebnis ist; Verlängeren einer Zeitspanne in S3, Wiederholen der Schritte S3-S4, um erneut ein Auswertungsergebnis auszugeben, wenn sich das neue Vorhersageergebnisses von dem vorläufigen Vorhersageergebnis unterscheidet; Nehmen des neu erhaltene Vorhersageergebnisses als endgültiges Vorhersageergebnis der Gefahren, Trainieren und Optimieren des maschinellen Lernmodells in S3 unter SR Verwendung des neu erhaltene Vorhersageergebnisses und die Pre-Peak-Daten und/oder Post-Peak-Daten in der verlängerten Zeitspanne wenn sich das neu erhaltene Vorhersageergebnisses immer noch von dem vorläufigen Vorhersageergebnis unterscheidet.
8. Intelligentes Vorhersagesystem für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein, das zur Durchführung des Vorhersageverfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 7 verwendet wird, dadurch gekennzeichnet, dass es eine Erfassungseinheit, eine Vorbehandlungseinheit, eine Vorhersageeinheit, eine Auswertungseinheit und eine Entscheidungseinheit umfasst, wobei die Erfassungseinheit zum Erfassen von Wandgesteinsdaten verwendet wird und ein Spannungs-Dehnungs-Frfassungsmodul und ein Umgebungserfassungsmodul umfasst; wobei das Spannungs-Dehnungs-Erfassungsmodul zum Erfassen einer Spannung und einer Dehnung des bergbaubedingten Wandgesteins in einem Bohrloch in Echtzeit verwendet wird; und wobei das Umgebungserfassungsmodul zum Erfassen einer Temperatur, eines Geräusches und einer Vibration des bergbaubedingten Wandgesteins in einem Bohrloch in Echtzeit verwendet wird; wobei die Vorbehandlungseinheit zum Empfangen der Wandgesteinsdaten und zum Vorbehandeln der Wandgesteinsdaten verwendet wird, wobei die Vorhersageeinheit zur vorläufigen Vorhersage des Auftretens von Gefahren dient; wobei die Auswertungseinheit zum Auswerten eines vorläufigen Vorhersageergebnisses auf der Grundlage einer Wandgesteinsinstabilitätstheorie und externer Umgebungsinformationen, die durch das Umgebungserfassungsmodul erfasst wurden, verwendet wird; und wobei die Entscheidungseinheit wird verwendet, um eine endgültige
Entscheidung im Gefahrenfall Fertigzustellen.
9. Intelligentes Vorhersagesystem für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 8 dadurch gekennzeichnet, dass die Vorbehandlungseinheit eine Ubertragungsbasisstation und eine Bodenempfangs- Terminalplattform umfasst; wobei die Ubertragungsbasisstation die Wandgesteinsdaten verschlüsseln und in Stapeln an die Bodenempfangs- Terminalplattform übertragen kann.
10. Intelligentes Vorhersagesystem für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Spannungs- Dehnungs-Erfassungsmodul und das Umgebungserfassungsmodul gemeinsam am hinteren Ende eines Bohrlochs weit entfernt von einer Fahrbahn angeordnet sind.
11. Intelligentes Vorhersagesystem für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass sich das Bohrloch bis zu dem bergbaubedingten Wandgestein in einer Richtung senkrecht zu einer Seitenwand der Fahrbahn erstreckt und ein Verlängerungsteil und ein Überwachungsteil umfasst, wobei ein Ende des Verlängerungsteils mit der Fahrbahn verbunden ist und das andere Ende über das Überwachungsteil mit dem bergbaubedingten Wandgestein verbunden ist.
12. Intelligentes Vorhersagesystem für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass das Überwachungsteil einen ersten Aufnahmeraum, einen zweiten Aufnahmeraum und einen dritten Aufnahmeraum umfasst, die ihrerseits senkrecht zu einer Verlängerungsrichtung des Verlängerungsteils verbunden sind.
13. Intelligentes Vorhersagesystem für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 12 dadurch gekennzeichnet, dass der Temperatursensor und der Schallemissionssensor sequentiell in einer Richtung senkrecht zur Verlängerungsrichtung des Verlängerungsteils angeordnet sind und beide in dem zweiten Aufnahmeraum angeordnet sind.
14. Intelligentes Vorhersagesystem für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Spannungssensor und der Dehnungssensor beide in dem ersten Aufnahmeraum angeordnet sind; wobei ein Ende des Spannungssensors und ein Ende des Dehnungssensors mit dem zweiten Aufnahmeraum verbunden sind; und wobei die anderen Enden des Spannungssensors und des Dehnungssensors mit dem bergbaubedingten Wandgestein verbunden sind.
15. Intelligentes Vorhersagesystem für Bodendruckgefahren in bergbaubedingten Wandgestein nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Mikrobebensensor in dem dritten Aufnahmeraum angeordnet ist; wobei ein Ende des Mikrobebensensors mit dem zweiten Aufnahmeraum verbunden ist; und wobei das andere Ende des Mikrobebensensors mit dem bergbaubedingten Wandgestein verbunden ist.
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