[發明專利]基于隨鉆測量技術的煤層沖擊危險性實時評估方法

有效

• 申請號: 202010099143.8
• 申請日: 2020-02-18
• 公開（公告）號: CN111291997B
• 公開（公告）日: 2022-02-25
• 發明（設計）人: 石永奎;趙敏敏;王新
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: G06Q10/06
• 分類號: G06Q10/06;G06Q50/02;E21B47/00;E21F17/18;G06N3/00;G06N3/08
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 段毅凡

本發明公開了一種基于隨鉆測量技術的煤層沖擊危險性實時評估方法，它是以對煤體進行鉆進的同時同步采集鉆機的鉆進參數和鉆屑量數據作為樣本數據，建立多元線性回歸模型、神經網絡模型和優化的神經網絡預測模型，將鉆進參數作為預測模型的輸入，鉆屑量作為輸出，對比選擇最優的模型作為最終的預測模型并自動更新至現場施工移動終端和地上電腦終端，在對煤層進行日常沖擊危險性評估時，利用最終的預測模型對從預評估的煤體采集得到的鉆進參數進行自動分析，以此來對該煤體進行沖擊危險性評估；本發明減少了鉆屑量的收集工作，大大簡化了煤體的沖擊危險性評估程序，縮短了評估時間，降低了評估成本。

技術領域

本發明涉及采礦工程沖擊地壓評估領域，尤其涉及一種基于隨鉆測量技術的煤層沖擊危險性實時評估方法。

背景技術

從能源需求角度看，我國以煤炭為主的能源格局短時間內不會改變，煤炭比重較長時間內將保持在50％左右，且煤炭開采95％左右以地下井工開采為主。目前，煤炭開采以每年10-20m的速度向深部延伸，深部開采在中東部已逐漸成為常態，伴隨開采深度的增加，煤層面臨高瓦斯、高地應力、高巖溶水壓的作用，同時開采過程中煤層應力場異常復雜且受反復擾動影響，極易發生沖擊地壓。我國沖擊地壓災害預防技術經過多年發展，基本明確了發生沖擊地壓煤巖體物理力學特性，即沖擊多發生在具有沖擊傾向性且積聚大量彈性能區域煤巖體。

沖擊地壓的預測方法，除了以往的經驗類比法外，大致可以分為兩類。一類是以鉆屑法為主的局部探測法，包括煤巖體變形觀測法、煤巖體應力測量法、流動地音檢測法、巖餅法等。這類方法主要用于探測采掘局部區段的沖擊危險程度，操作工藝簡單易行，工人容易掌握，已經得到廣泛應用。但這類方法的缺點是預測工作在時間、空間上不連續，費工費時。

第二類是地球物理系統監測方法，包括地音系統監測法和微震系統監測法，以及其他地球物理方法，如：電磁輻射、地溫、地磁等。該類方法可以實現在空間和時間上的連續監測。但采用此方法投入成本較大，并且數據維護管理較困難，分析數據和判定煤巖體的力學狀態難度較大，需要經過長期試驗，積累大量經驗數據才可準確預測。

中國專利授權公告號CN 103104294 B公開了一種沖擊地壓的預測方法，它是根據利用人工分析主振頻率隨時間或鉆孔深度變化曲線的畸變點個數來預測煤層的沖擊地壓傾向性，再結合鉆屑量和預鉆孔時所得到的振動頻譜曲線綜合預測沖擊地壓。該方法與傳統鉆屑法相比，不同之處是將鉆屑法中的輔助參數(吸鉆、卡鉆和鉆孔沖擊現象)數字化，在一定程度上提高了沖擊地壓預測的準確性，但是還存在以下缺陷，一是預測沖擊地壓時，仍然需要對每個鉆孔進行煤粉量的收集工作，對于每個回采工作面或者掘進工作面需要鉆進幾百甚至上千個鉆孔，這種煤粉量的收集工作大大降低了沖擊地壓預測的效率；二是由于采用人工處理振動數據，導致處理結果誤差大，效率低，時效差；三是采集到的振動信號需要進行幅值域分析等方法進行預處理，得到振動指標(無量綱幅域參數)，過程復雜，進而增加了樣本數據的獲取難度；另外振動信號的采集容易受到工作現場環境噪聲的影響，影響最終的預測精度。

因此，開發一種基于隨鉆測量技術的煤層沖擊危險性實時評估方法，在煤巖體鉆孔過程中，通過采集鉆機的鉆進參數數據，建立多元線性回歸模型、神經網絡模型和優化的神經網絡預測模型并對比選定最優的預測性能，再利用選定的最優預測模型直接實時評估煤體的沖擊危險性等級，則可大大簡化評估程序，縮短評估時間，提高評估精度，避免現行技術存在的技術瓶頸。

發明內容

為了真正實現煤層沖擊危險性預測的正確性、客觀性和高效性，本發明提出了一種過程簡單、受工作現場環境影響小的基于振動監測技術的煤層沖擊危險性實時評估方法。

本發明的目的是針對現有技術存在的不足，提出了一種基于隨鉆測量技術的煤層沖擊危險性實時評估方法。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：

一種基于隨鉆測量技術的煤層沖擊危險性實時評估方法，其特征在于，包括如下步驟：

第一步：樣本信號采集