[發(fā)明專利]一種基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤礦沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211045860.8
• 申請日: 2022-08-30
• 公開（公告）號: CN115405363A
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高林生;劉金海;王悅平;王瓊;卓壯;張明磊;李昊;丁映月;于姣
• 申請（專利權(quán)）人: 華北科技學(xué)院
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;G06N3/08
• 代理公司: 北京東方盛凡知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11562
• 代理人: 向離山

本發(fā)明公開了一種基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤礦沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、預(yù)警模塊、電源模塊和移動終端；所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集沖擊地壓的監(jiān)測數(shù)據(jù)；所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理識別；所述預(yù)警模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊的識別結(jié)果發(fā)出預(yù)警信息；所述電源模塊用于將煤礦井下的震動能轉(zhuǎn)化為電能，為所述采集模塊供電；所述移動終端用于接收所述預(yù)警信息。本發(fā)明能夠?qū)_擊地壓進(jìn)行提前預(yù)警，實現(xiàn)提前做好防范準(zhǔn)備或避免事故的發(fā)生。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于煤礦災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤礦沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)。

背景技術(shù)

沖擊地壓是指地下開采的深部或構(gòu)造應(yīng)力很高的區(qū)域，在煤巖體中發(fā)生突發(fā)式破壞的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象也稱為巖爆。發(fā)生的原因是煤巖體積聚的應(yīng)變能突然而猛烈地全部釋放，致使煤巖體發(fā)生像爆炸一樣的脆性斷裂。沖擊地壓造成大量煤巖體崩落，并產(chǎn)生巨大聲響和氣浪沖擊，不但可將井下巷道和采煤工作面破壞，而且震動波可危及地面建筑物。

沖擊地壓的監(jiān)測預(yù)警是沖擊地壓防治的基礎(chǔ)，是指導(dǎo)各類防治措施的實施準(zhǔn)則。目前現(xiàn)有的預(yù)警方法包括：沖擊危險靜態(tài)預(yù)測方法和沖擊危險動態(tài)預(yù)測方法；沖擊危險靜態(tài)預(yù)測方法為：在沖擊地壓煤層開采前，利用地質(zhì)條件、開采設(shè)計、采掘布局、煤巖體物理力學(xué)性質(zhì)等靜態(tài)的預(yù)測方法辨識沖擊危險區(qū)域。其中具有代表性的方法包括基于采礦與地質(zhì)因素的綜合指數(shù)法、以采動應(yīng)力和煤層沖擊傾向性為主要指標(biāo)的可能性指數(shù)診斷法、以斷裂構(gòu)造形式與煤巖特性等為主要判據(jù)的地質(zhì)動力區(qū)劃法、基于數(shù)量化理論的評價方法、多種影響因素區(qū)域疊加的多因素耦合法；其中綜合指數(shù)法是《防治煤礦沖擊地壓細(xì)則》中明確優(yōu)先采用的預(yù)測方法，沖擊危險預(yù)測方法廣泛應(yīng)用于礦井設(shè)計和開拓準(zhǔn)備階段的沖擊危險早期評估，對沖擊地壓危險區(qū)域的預(yù)卸壓和安全采掘起到了積極指導(dǎo)作用，但均是非定量化沖擊危險評價方法，評價結(jié)果受人為因素影響大，而且未考慮時間效應(yīng)，不適用于生產(chǎn)階段的沖擊危險實時動態(tài)預(yù)警。沖擊危險動態(tài)預(yù)測方法為：采用應(yīng)力監(jiān)測、微震監(jiān)測、地音監(jiān)測、電磁輻射監(jiān)測等應(yīng)力場、震動場監(jiān)測，實現(xiàn)沖擊危險多維空間、多源信息的系統(tǒng)化綜合監(jiān)測預(yù)警。但目前的沖擊危險動態(tài)預(yù)測方法存在均采用單一指標(biāo)監(jiān)測，而沖擊地壓是由多個方面共同作用的結(jié)果，進(jìn)而采用單一指標(biāo)監(jiān)測難以準(zhǔn)確識別沖擊破壞前兆信息，無法在事故形成的初期就能夠及時發(fā)現(xiàn)。并且，現(xiàn)有的預(yù)警方法均無法實現(xiàn)，預(yù)測數(shù)據(jù)的未來發(fā)展趨勢，在監(jiān)測數(shù)據(jù)發(fā)生異常的初期就及時發(fā)出預(yù)警信息。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤礦沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，對監(jiān)測數(shù)據(jù)的未來時間段的發(fā)展變化進(jìn)行預(yù)測，通過預(yù)知數(shù)據(jù)的未來變化能夠提前預(yù)警事故的來臨情況，進(jìn)而提前做好防范準(zhǔn)備或避免事故的發(fā)生。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種基于LSTM神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的煤礦沖擊地壓監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，包括：數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)處理模塊、預(yù)警模塊、電源模塊和移動終端；

所述數(shù)據(jù)采集模塊用于采集沖擊地壓的監(jiān)測數(shù)據(jù)；

所述數(shù)據(jù)處理模塊用于對所述監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理識別；

所述預(yù)警模塊根據(jù)所述數(shù)據(jù)處理模塊的識別結(jié)果發(fā)出預(yù)警信息；

所述電源模塊用于將煤礦下的震動能轉(zhuǎn)化為電能，為所述采集模塊供電；

所述移動終端用于接收所述預(yù)警信息。

可選地，所述數(shù)據(jù)采集模塊包括：震動采集單元、應(yīng)力采集單元和能量采集單元；

所述震動采集單元用于采集所述沖擊地壓的震動場數(shù)據(jù)，所述震動場數(shù)據(jù)包括：活動度、地音數(shù)據(jù)和電磁輻射數(shù)據(jù)；

所述應(yīng)力采集單元用于采集所述沖擊地壓的應(yīng)力場數(shù)據(jù)；所述應(yīng)力場數(shù)據(jù)包括：鉆屑數(shù)據(jù)、應(yīng)力值和震動波波速；

所述能量采集單元用于采集所述沖擊地壓的能量場數(shù)據(jù)；所述能量場數(shù)據(jù)包括：沖擊變形能。