CN110992197A - 煤矿巷道变形的预警方法及*** - Google Patents

煤矿巷道变形的预警方法及*** Download PDF

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Abstract

本申请公开了煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法及***，涉及煤矿井工开采与支护技术领域，可以提升监测预警准确度。其中方法包括：根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息；根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息；将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息；其中，所述柔性测线由多个刚性测杆围合成。

Description

煤矿巷道变形的预警方法及***
技术领域
本申请涉及煤矿井工开采与支护技术领域，尤其是涉及到煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法及***。
背景技术
随着我国煤矿采掘深度和开采强度的日益增大，在煤矿井下高应力环境中，煤矿巷道承担着繁重的运输、通风、排水、行人等任务，是煤矿的生命和安全通道。
与地表地隧道工程不同，煤矿巷道往往埋深较大，垂直方向上除了承受上覆数百米的岩层载荷外，在水平方向上还承受远大于覆岩载荷的水平地应力作用，巷道常见的冒顶、底鼓、变形时刻威胁着矿井的正常运转。据统计，我国现有约6000座井工煤矿，平均每个煤矿井下巷道长度超过100公里，每米巷道的支护成本少则四五千元，多则数万元。一个普通矿井，往往有约50～ 70％的井下工作用于巷道的掘进支护或者维护上；更有甚者，在一些深部开采矿井中，煤矿的产能更多取决于辅助的巷道维护和支护技术水平而非直接的采煤作业。可见，控制煤矿巷道的变形是煤炭井工开采领域除了工作面采煤以外另一项艰巨的任务。
现有技术存在的不足有，一方面，若在高地应力或软岩条件下布置巷道，新掘的煤矿巷道在短短数月时间内，其巷道断面变形量超过一半，有的甚至接近闭合；部分巷道在使用期，需要经过二次乃至三次、四次翻修，其后期的巷修成本为原一次支护成本2、3倍，成本较高。另一方面，由于煤层赋存条件的复杂性，煤矿巷道变形在其所处环境下，与较多因素都密切相关，煤矿巷道变形量或离层量的测量难度较大。
此外，测量煤矿巷道变形量或离层量的方法存在工作强度高、准确性低、时效性差等技术问题。例如，人员安全性无法保障，难以精确反映煤矿巷道在强动压下的不规则收敛变形情况，且无法实时监测到测量煤矿巷道变形量或离层量，成本较高且可推广应用性较弱。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例提供了煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法及***，主要目的在于解决现有测量煤矿巷道变形量或离层量的方法存在工作强度高、准确性低、时效性差等技术问题，例如，人员安全性无法保障，难以精确反映煤矿巷道在强动压下的不规则收敛变形情况，且无法实时监测到测量煤矿巷道变形量或离层量，人员成本较高且可推广应用性较弱。
根据本申请实施例的一个方面，提供了一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法，该方法包括：
根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息；
根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息；
将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息；
其中，所述柔性测线由多个刚性测杆围合成。
根据本申请实施例的另一方面，提供了一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警***，该***包括：
获取模块，用于根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息；
处理模块，用于根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息；
提示模块，用于将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息；
其中，所述柔性测线由多个刚性测杆围合成。
依据本申请实施例又一个方面，提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现上述煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法。
依据本申请实施例再一个方面，提供了一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现上述煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法。
借由上述技术方案，本申请实施例提供的煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法及***，与现有测量煤矿巷道变形量或离层量的方法的技术方案相比，本申请实施例根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息，从而根据计算出的柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，以便将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息。可见，本申请实施例能够通过对获取到的刚性测杆的空间位置坐标进行一系列的运算处理，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，以便根据预设的危险类型信息实现对巷道断面轮廓的不规则变形的动态监测及预警，提升测量及预警准确性、降低人员成本且保证人员的安全性，可适用于大断面或软岩巷道不规则收敛变形的测试。
上述说明仅是本申请技术方案的概述，为了能够更清楚了解本申请的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本申请的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本申请的具体实施方式。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
图1示出了本申请实施例提供的一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法的流程示意图；
图2示出了本申请实施例提供的另一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法的流程示意图；
图3示出了本申请实施例提供的刚性测杆空间位置坐标计算方法的原理图；
图4示出了本申请实施例提供的一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警***的结构原理图
图5示出了本申请实施例提供的一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警***的结构示意图。
具体实施方式
下文中将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
针对现有测量煤矿巷道变形量或离层量的方法存在工作强度高、准确性低、时效性差等技术问题。本实施例提供了一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法，能够有效避免人员安全性无法保障，难以精确反映煤矿巷道在强动压下的不规则收敛变形情况，且无法实时监测到测量煤矿巷道变形量或离层量，人员成本较高且可推广应用性较弱等问题，如图1所示，该方法包括：
101、根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息；其中，所述柔性测线由多个刚性测杆围合成。
在本实施例中，假设任选一个不规则的巷道断面轮廓，设其周长为a，将其周长分为n等份，当n足够大时，可近似理解为，该巷道断面轮廓由n个边长为a/n的等长直线段首尾相连构成。若直线段边长为已知，且任意两条相邻直线段之间的夹角为已知，则通过运算处理得到该巷道断面的近似轮廓。
根据实际应用场景的需要求，将等长线段采用同样长度的刚性测杆，刚性测杆之间采用可定向回转的铰接结构，并在每个刚性测杆特定位置布设高精度倾角传感器，用于测量每个刚性测杆的倾角变化量，从而进一步得到两个相邻刚性测杆之间的夹角，根据已知的刚体测杆长度和刚性测杆之间的夹角，确定不规则巷道断面轮廓的轮廓特征(即，柔性测线的结构变形信息)。
其中，刚性测杆的长度均为固定值且等长，根据每根刚性测杆的倾角传感器读数确定所有刚性测杆的空间位置坐标，具体为，将所有相邻刚性测杆的铰接点坐标进行连接，得到巷道断面轮廓的结构变形信息，各刚性测杆的倾角传感器具有编组、初始值设置及误差修正功能，并通过有线或无线进行数据传输至地面的***处理器，且相互连接的刚性测杆外侧敷以柔性外保护套，根据巷道断面周长实现柔性敷设。
需要说明的是，该柔性测线能够适应于各种煤矿巷道设计断面，包括：梯形、矩形、拱形、马蹄形等，由于巷道不规则变形后轮廓会变得更加复杂，因此该柔性测线的材质为柔性材质，从而保证其能够贴紧巷道内表面并适应其不规则的收敛变形。
102、根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息。
在本实施例中，在强动压作用下，由于巷道断面可能处于收敛变形中，可能存在的巷道断面轮廓的不规则收敛变形包括顶板下沉、底板鼓起、两帮产生不均衡变形中的一种或多种，即可能存在巷道断面的顶板、底板和两帮同时产生不均衡变形。根据计算出的柔性测线的结构变形信息，实时监测整个巷道断面的不均衡变形。例如，实时监测整个巷道断面的顶板的绝对下沉量、底板的绝对鼓起量、两侧帮的各自帮鼓量，从而有效避免现有巷道断面空间定位困难的问题，精确实现空间定位。
103、将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息。
在本实施例中，通过沿煤矿巷道断面内表面布设一条内置多个倾角传感器的柔性测线，根据倾角传感器监测到的倾角角度，通过光纤或标准CAN总线传输至地面的***处理器(例如，监测预警软件装置)，以便监测预警软件模块根据监测到的倾角角度进行运算处理，实时得到所测巷道断面轮廓的轮廓特征以及巷道断面任一点每一时刻的结构变形信息，以及用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息(例如，变形量、变形速度、加速度)，通过预设危险类型信息中各变形指标的标准值，将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，以便根据比对结果实现对巷道断面的不规则变形的动态监测和预警。
本实施例采用光纤或标准CAN总线形式进行数据传输，能够实现数据实时传输和在线分析，增强时效性，且能够与煤矿其它监测***相结合(例如，矿山压力监测***)，以实现对煤矿井下灾害的综合监测预警。
对于本实施例可以按照上述方案，根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息，从而根据计算出的柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，以便将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息。可见，本申请实施例能够通过对获取到的刚性测杆的空间位置坐标进行一系列的运算处理，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，以便根据预设的危险类型信息实现对巷道断面轮廓的不规则变形的动态监测及预警，提升测量及预警准确性、降低人员成本且保证人员的安全性，可适用于大断面或软岩巷道不规则收敛变形的测试，从而进一步实现对巷道断面的变形或冒顶的控制。
进一步的，作为上述实施例具体实施方式的细化和扩展，为了完整说明本实施例的具体实施过程，提供了另一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法，如图2所示，该方法包括：
201、获取刚性测杆的空间位置坐标。
为了说明步骤201的具体实施方式，作为一种优选实施例，步骤201具体可以包括：
2011、根据配置在刚性测杆中部的倾角传感器获取刚性测杆的当前倾角角度。
具体实施中，倾角传感器安装在每根刚性测杆内，且相邻的两根刚性测杆通过专用的定向铰接头进行连接，所有的刚性测杆外侧均敷有柔性的本安型外保护套，顶板下沉量测量装置处理器均安装在本安型外保护壳中。
本实施例能够适应井下恶劣环境，具有抗干扰、稳定性好、防水、耐高温、精确度高等特点，且***安装方便，操作简单，非常适用于环境复杂的煤矿井下条件，并且能够长时间布置在井下，从而实现连续且稳定的监测操作。
2012、利用顶板下沉量测量装置实时监测并获取用于表征巷道断面顶板的刚性测杆的下沉量。
2013、根据巷道断面所在位置的高位稳定岩层厚度和低位巷道顶板厚度，以及获取到的当前倾角角度和所述刚性测杆的下沉量，计算出所述刚性测杆的空间位置坐标。
具体实施中，在巷道顶部施工一个垂直长钻孔，在钻孔深部选择较坚硬且稳定的岩层作为坐标原点，通过在钻孔下方安装顶板下沉量测量装置，该顶板下沉量测量装置具有深浅两个基点锚头，深基点锚头通过钻孔固定在顶板深部的稳定坚硬岩层内，即为上述的坐标原点，该位置岩层不产生下沉或变形，且不受巷道的变形影响；浅基点通过锚头固定在钻孔浅部的顶板岩层内，受巷道变形影响较大。因此，当巷道顶板发生下沉时，浅部顶板套管沿位移测筒向下移动，移动量可由位移测筒标尺或电子位移计显示，其位移值即为巷道顶板的下沉量。
根据实际应用场景的需要求，将处于巷道顶部的刚性测杆与顶板下沉量测量装置固定连接，顶板变形下沉的同时带动其固定的刚性测杆下沉，巷道顶板的下沉量即该刚性测杆的下沉量，从而实现巷道顶板下沉监测与巷道断面轮廓变形监测所依据的空间坐标的统一。此外，根据深基点锚头确定的坐标原点，建立刚性测杆与巷道断面轮廓上的其它刚性测杆之间的坐标对应关系，以便根据该坐标对应关系，确定其它刚性测杆的空间位置坐标，从而进一步获取其它刚性测杆的空间位置坐标。
202、根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，确定用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的轮廓信息。
具体实施中，如图3所示，顶板下沉量测量装置的深基点锚头固定在高位稳定岩层里，浅基点锚头固定在低位巷道顶板中，将深基点锚头固定点设置为坐标原点O(0，0)，在巷道顶板发生离层下沉或者巷道壁出现变形时，若深基点锚头所在的高位稳定岩层厚度为a，浅基点锚头固定所在的低位巷道顶板厚度为b，顶板下沉量为c，则顶板下沉量测量装置和与其固定连接的刚性测杆的下沉量也为c。假设每个刚性测杆长度为l，其高精度倾角传感器均安装在每个刚性测杆的中部位置。若刚性测杆AB的倾角实际读数为θAB，则计算出铰接点A的坐标A(xA，yA)为
Figure BDA0002252374780000081
铰接点B的坐标B(xB，yB)为
Figure BDA0002252374780000082
若刚性测杆BC 的倾角实际读数为θBC，则计算出铰接点C的坐标C(xC，yC)为
Figure BDA0002252374780000083
若刚性测杆CD的倾角实际读数为θCD，则计算出铰接点D的坐标D(xD，yD)为
Figure BDA0002252374780000084
依次类推，进一步计算出柔性测线上其它所有铰接点的坐标，并将围绕巷道断面轮廓的柔性测线上相邻铰接点进行连接，得到巷道断面的实时轮廓(即，轮廓信息)。
本实施例通过监测巷道断面轮廓上每个刚性测杆铰接点的坐标变化量，实时返演巷道断面轮廓形态；此外，由于整个巷道断面轮廓一直处于动态收敛变形的过程，空间定位困难，因此，通过在顶板深部的稳定坚硬岩层内设置深基点锚点，以便巷道断面轮廓上的刚性测杆铰接点以深基点锚点作为坐标原点，监测其相对位置的变化量，从而达到空间定位的技术效果。
203、将所确定的轮廓信息与所述柔性测线的初始轮廓信息进行比对，计算出所述柔性测线的结构变形信息。
具体实施中，***处理器(对应***主机，例如，监测预警软件装置) 由按键输入界面、单片机、存储器、显示电路等组成，按键输入界面输入的待测量的巷道断面变形前的初始轮廓信息，主要用于***处理器的初始设置。具体为，特定待测量的巷道断面的编号、各倾角传感器的编号和倾角初始值、各刚性测杆的参数(例如，刚性测杆在巷道断面的位置编号、各刚性测杆铰接点的初始坐标、刚性测杆的长度及数量)、顶板下沉量测量装置初始读数(例如，顶板下沉量初始值、设定的坐标原点)等。其中，顶板下沉量测量装置为顶板离层仪。
此外，本实施例构成的***布置在巷道断面表面，随巷道断面轮廓变化实现耦合接触，当监测任务完成后即可进行拆卸，并在其它区域再次进行布设，具有可重复性，成本较低。
204、根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，计算出巷道断面的变形特性信息，所述变形特性信息为顶板下沉量、底板底鼓量、两帮帮鼓量中的一种或多种。
具体实施中，顶板下沉量可通过顶板下沉量测量装置直接测得，底板底鼓量或两帮帮鼓量为，根据底板或两帮所在位置刚性测杆的当前倾角角度 (或，倾角变化量)以及刚性测杆的长度，计算出刚性测杆两端的铰接点的新的坐标，根据新的坐标和初始坐标的位置关系，计算出底板底鼓量或两帮帮鼓量(或，初始底板底鼓量或两帮帮鼓量与当前底板底鼓量或两帮帮鼓量的变化量)。
205、将计算得到的巷道断面的变形特性信息与预设对应关系中的标准变形特性信息进行比对，确定与巷道断面的变形特性信息对应的变形特性因子。
206、根据所确定的变形特性因子，生成相应的提示信息。
具体实施中，预设对应关系为顶板下沉量、底板底鼓量、两帮帮鼓量与标准变形特性信息的对应关系，标准变形特性信息为与变形特性因子对应的标准阈值(或，不同标准阈值与变形特性因子的对应关系)。具体为，确定巷道断面的当前顶板下沉量(或，初始顶板下沉量与当前顶板下沉量的变化量)，利用顶板下沉量与标准变形特性信息的对应关系确定对应当前顶板下沉量的标准变形特性信息(即，针对顶板下沉量设定的标准阈值)，从而得到对应的变形特性因子。其中，变形特性因子为导致巷道断面变形的力源或者主控因素。
根据实际应用场景的需要，根据巷道断面的当前底板底鼓量，确定底板底鼓量符合的标准阈值范围，根据所符合的标准阈值范围确定对应的变形特性因子，例如，导致巷道断面变形的力源或者主控因素为底板为软岩。或者，根据巷道断面的当前左帮帮鼓量确定左帮帮鼓量符合的标准阈值范围，根据所符合的标准阈值范围确定对应的变形特性因子，例如，导致巷道断面变形的力源或者主控因素为巷道断面左侧上方存在煤柱等应力集中区。
作为一种优选实施例，步骤204-206还可以包括：
2041、根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，计算出巷道断面的速度变化信息，所述速度变化信息为所述柔性测线的变形速度和/或变形加速度。
2051、将计算得到的巷道断面的速度变化信息与预设的危险等级区间进行比对，并根据比对结果确定巷道断面的危险等级。
2061、根据所确定的危险等级，生成相应的提示信息。
具体实施中，***处理器的单片机根据采集到的倾角传感器的倾角角度和顶板下沉量测量值进行运算处理，得到巷道断面的实时轮廓形状以及巷道顶板下沉量、底板底鼓量、两帮帮鼓量等变形特性信息，并利用显示电路输出显示。进一步地，通过运算处理得到的巷道断面局部位置的距离变化值，得到变形速度和加速度等速度变化信息，并利用显示电路输出显示，例如，通过显示电路的屏幕进行曲线描述或数据显示。
根据实际应用场景的需要求，对任一个铰接点不同时间点的位置坐标进行运算处理，得到该铰接点的位移变化曲线。进一步地，通过分别对顶板、底板和两帮位置的刚性测杆进行编号标记，记录巷道断面变形前后相应刚性测杆的位置坐标，并通过位移运算得到巷道断面顶板下沉量、底板底鼓量、两帮帮鼓量的变化量、变形速度和加速度等。
具体为，根据巷道断面的初始顶板下沉量与当前顶板下沉量的变化量，确定顶板下沉量的变形速度和/或加速度，从而进一步确定底板底鼓量符合的预设的危险等级区间，并根据所确定的预设的危险等级区间确定巷道断面的危险等级。其中，在巷道断面的变形速度和加速度方面，针对不同类型的巷道断面可以分别设置不同的危险等级区间(例如，变形区间)，包括蓝、黄、橙、红四种危险等级，分别表示为一般、较重、严重、特别严重，即蓝色为最低等级预警，红色为最高等级预警，从而实现对巷道断面变形速度和/或加速度的危险等级判定。
可见，本实施例能够通过对巷道顶板下沉量、底板底鼓量、两帮帮鼓量的参量变化量、变形速度和加速度的定量化描述，能够精确地分析并判识巷道不规则变形收敛的力源或者主控因素。
通过应用本实施例的技术方案，根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息，从而根据计算出的柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，以便将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息。与现有测量煤矿巷道变形量或离层量的方法的技术方案相比，本实施例能够通过对获取到的刚性测杆的空间位置坐标进行一系列的运算处理，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，以便根据预设的危险类型信息实现对巷道断面轮廓的不规则变形的动态监测及预警，实现对巷道断面变形的高精度监测，分析巷道断面变形的力源或者主控因素，以便工作人员根据监测预警结果采取相应的技术措施，例如，卸压或加强支护来保障巷道的使用安全，降低人员成本且保证人员的安全性。
进一步的，作为图1方法的具体实现，本申请实施例提供了一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警***，如图4所示，该***包括：获取模块42、处理模块43、提示模块44。
获取模块42，用于根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息；其中，所述柔性测线由多个刚性测杆围合成。
处理模块43，用于根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息。
提示模块44，用于将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息。
在具体的应用场景中，如图5所示，该煤矿巷道不规则收敛变形的预警***具体包括：深基点锚头1、顶板钻孔2、浅基点锚头3、顶板下沉量测量装置4、深部坚硬稳定岩层5、巷道顶板浅部岩层6、高精度双轴倾角传感器 7、定向旋转铰接头8、刚性测杆9、巷道断面表面10、***处理器11、数据连接线12、位移测筒13，其中，***处理器11包括获取模块42、处理模块 43、提示模块44。
具体实施中，在顶板施工深钻孔，将深基点锚头1和浅基点锚头3布置在顶板钻孔2内，分别通过位移测筒13与顶板下沉量测量装置4连接，高精度双轴倾角传感器7布置在刚性测杆9上的指定位置，刚性测杆9之间通过定向旋转铰接头8连接，将一定数量的刚性测杆9通过定向旋转铰接头8首尾连接，并在外侧敷以柔性的外保护套形成一条柔性测线。其中，定向旋转是指，当巷道断面产生变形时，相关刚性测杆间会产生位移或回转，但其位移或回转均处于一个平面内。根据巷道断面周长，选择合适的柔性测线长度沿所测巷道断面表面铺设，柔性测线在巷道断面顶部穿过顶板下沉量测量装置4，并将顶板下沉量测量装置4与其中一根刚性测杆9固定连接。每根刚性测杆9上的高精度双轴倾角传感器7采集到的数据和顶板下沉量测量装置4 采集到的数据均通过数据连接线12与***处理器11实现数据传输。
在具体的应用场景中，***处理器11还包括坐标模块41，用于获取刚性测杆的空间位置坐标，具体包括：
根据配置在刚性测杆中部的倾角传感器获取刚性测杆的当前倾角角度；利用顶板下沉量测量装置实时监测并获取用于表征巷道断面顶板的刚性测杆的下沉量；根据巷道断面所在位置的高位稳定岩层厚度和低位巷道顶板厚度，以及获取到的当前倾角角度和所述刚性测杆的下沉量，计算出所述刚性测杆的空间位置坐标。
在具体的应用场景中，获取模块42，具体包括：根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，确定用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的轮廓信息；将所确定的轮廓信息与所述柔性测线的初始轮廓信息进行比对，计算出所述柔性测线的结构变形信息。
在具体的应用场景中，处理模块43，具体包括：根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，计算出巷道断面的变形特性信息，所述变形特性信息为顶板下沉量、底板底鼓量、两帮帮鼓量中的一种或多种。
相应地，提示模块44，具体包括：将计算得到的巷道断面的变形特性信息与预设对应关系中的标准变形特性信息进行比对，确定与巷道断面的变形特性信息对应的变形特性因子；根据所确定的变形特性因子，生成相应的提示信息。
在具体的应用场景中，处理模块43，具体还包括：根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，计算出巷道断面的速度变化信息，所述速度变化信息为所述柔性测线的变形速度和/或变形加速度。
相应地，提示模块44，具体还包括：将计算得到的巷道断面的速度变化信息与预设的危险等级区间进行比对，并根据比对结果确定巷道断面的危险等级；根据所确定的危险等级，生成相应的提示信息。
需要说明的是，本申请实施例提供的一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警所涉及各功能单元的其他相应描述，可以参考图1和图2中的对应描述，在此不再赘述。
基于上述如图1和图2所示方法，相应的，本申请实施例还提供了一种存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述如图1 和图2所示的煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法。
基于这样的理解，本申请的技术方案可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品可以存储在一个非易失性存储介质(可以是CD-ROM，U盘，移动硬盘等)中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施场景所述的方法。
基于上述如图1、图2所示的方法，以及图4所示的***实施例，为了实现上述目的，本申请实施例还提供了一种计算机设备，具体可以为个人计算机、服务器、网络设备等，该实体设备包括存储介质和处理器；存储介质，用于存储计算机程序；处理器，用于执行计算机程序以实现上述如图1和图2 所示的煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法。
可选的，该计算机设备还可以包括用户接口、网络接口、摄像头、射频 (RadioFrequency，RF)电路，传感器、音频电路、WI-FI模块等等。用户接口可以包括显示屏(Display)、输入单元比如键盘(Keyboard)等，可选用户接口还可以包括USB接口、读卡器接口等。网络接口可选的可以包括标准的有线接口、无线接口(如蓝牙接口、WI-FI接口)等。
本领域技术人员可以理解，本实施例提供的一种计算机设备结构并不构成对该实体设备的限定，可以包括更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件布置。
存储介质中还可以包括操作***、网络通信模块。操作***是管理计算机设备硬件和软件资源的程序，支持信息处理程序以及其它软件和/或程序的运行。网络通信模块用于实现存储介质内部各组件之间的通信，以及与该实体设备中其它硬件和软件之间通信。
通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可以借助软件加必要的通用硬件平台的方式来实现，也可以通过硬件实现。通过应用本申请的技术方案，与现有测量煤矿巷道变形量或离层量的方法的技术方案相比，本实施例能够通过对获取到的刚性测杆的空间位置坐标进行一系列的运算处理，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，以便根据预设的危险类型信息实现对巷道断面轮廓的不规则变形的动态监测及预警，提升测量及预警准确性、降低人员成本且保证人员的安全性，可适用于大断面或软岩巷道不规则收敛变形的测试。
本领域技术人员可以理解附图只是一个优选实施场景的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本申请所必须的。本领域技术人员可以理解实施场景中的***中的模块可以按照实施场景描述进行分布于实施场景的***中，也可以进行相应变化位于不同于本实施场景的一个或多个***中。上述实施场景的模块可以合并为一个模块，也可以进一步拆分成多个子模块。
上述本申请序号仅仅为了描述，不代表实施场景的优劣。以上公开的仅为本申请的几个具体实施场景，但是，本申请并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化都应落入本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法，其特征在于，包括：
根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息；
根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息；
将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息；
其中，所述柔性测线由多个刚性测杆围合成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括，获取刚性测杆的空间位置坐标，具体包括：
根据配置在刚性测杆中部的倾角传感器获取刚性测杆的当前倾角角度；
利用顶板下沉量测量装置实时监测并获取用于表征巷道断面顶板的刚性测杆的下沉量；
根据巷道断面所在位置的高位稳定岩层厚度和低位巷道顶板厚度，以及获取到的当前倾角角度和所述刚性测杆的下沉量，计算出所述刚性测杆的空间位置坐标。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息，具体包括：
根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，确定用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的轮廓信息；
将所确定的轮廓信息与所述柔性测线的初始轮廓信息进行比对，计算出所述柔性测线的结构变形信息。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，具体包括：
根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，计算出巷道断面的变形特性信息，所述变形特性信息为顶板下沉量、底板底鼓量、两帮帮鼓量中的一种或多种。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息，具体包括：
将计算得到的巷道断面的变形特性信息与预设对应关系中的标准变形特性信息进行比对，确定与巷道断面的变形特性信息对应的变形特性因子；
根据所确定的变形特性因子，生成相应的提示信息。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息，还包括：
根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，计算出巷道断面的速度变化信息，所述速度变化信息为所述柔性测线的变形速度和/或变形加速度。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息，还包括：
将计算得到的巷道断面的速度变化信息与预设的危险等级区间进行比对，并根据比对结果确定巷道断面的危险等级；
根据所确定的危险等级，生成相应的提示信息。
8.一种煤矿巷道不规则收敛变形的预警***，其特征在于，包括：
获取模块，用于根据获取到的刚性测杆的空间位置坐标，计算出用于表征巷道断面轮廓的柔性测线的结构变形信息；
处理模块，用于根据计算出的所述柔性测线的结构变形信息，得到用于判断巷道断面轮廓危险类型的判断信息；
提示模块，用于将得到的判断信息与预设的危险类型信息进行比对，并根据比对结果生成相应的提示信息；
其中，所述柔性测线由多个刚性测杆围合成。
9.一种存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述程序被处理器执行时实现权利要求1至7中任一项所述的煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法。
10.一种计算机设备，包括存储介质、处理器及存储在存储介质上并可在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程序时实现权利要求1至7中任一项所述的煤矿巷道不规则收敛变形的预警方法。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111580098A (zh) * 2020-04-29 2020-08-25 深圳大学 一种桥梁形变监测方法、终端以及存储介质
CN113251989A (zh) * 2021-05-25 2021-08-13 石家庄铁道大学 边坡变形的监测方法、装置及终端
CN115200540A (zh) * 2022-07-08 2022-10-18 安徽省皖北煤电集团有限责任公司 一种矿井巷道形变监测与预警方法及***
CN117780446A (zh) * 2024-02-26 2024-03-29 山东焱鑫矿用材料加工有限公司 针对煤矿支护的安全性能监测方法及***
CN118010102A (zh) * 2024-04-09 2024-05-10 煤炭科学研究总院有限公司 顶板微变形与煤体应力协同监测的灾害预警方法及装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360193A (zh) * 2011-06-09 2012-02-22 湖南科技大学 巷道围岩变形自动监控与预警***
CN102538648A (zh) * 2012-01-10 2012-07-04 中国矿业大学 一种巷道表面收敛的精确测量方法
CN103321681A (zh) * 2012-12-31 2013-09-25 尤洛卡矿业安全工程股份有限公司 一种煤矿巷道冒顶灾害的监测预警方法和***
CN105157663A (zh) * 2015-06-30 2015-12-16 长安大学 一种收敛测量装置及方法
CN107559046A (zh) * 2017-10-13 2018-01-09 河南理工大学 煤矿井下巷道变形、风量及瓦斯浓度综合监测预警***
CN108984807A (zh) * 2017-06-04 2018-12-11 陕西彬长文家坡矿业有限公司 一种煤矿井下巷道变形监测方法
US20180371907A1 (en) * 2016-11-07 2018-12-27 China University Of Mining And Technology Full-roadway full-process full-cross-section surface deformation monitoring device and method
CN109798818A (zh) * 2019-03-22 2019-05-24 中国矿业大学 一种机械式巷道围岩位移测量装置及其工作方法

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102360193A (zh) * 2011-06-09 2012-02-22 湖南科技大学 巷道围岩变形自动监控与预警***
CN102538648A (zh) * 2012-01-10 2012-07-04 中国矿业大学 一种巷道表面收敛的精确测量方法
CN103321681A (zh) * 2012-12-31 2013-09-25 尤洛卡矿业安全工程股份有限公司 一种煤矿巷道冒顶灾害的监测预警方法和***
CN105157663A (zh) * 2015-06-30 2015-12-16 长安大学 一种收敛测量装置及方法
US20180371907A1 (en) * 2016-11-07 2018-12-27 China University Of Mining And Technology Full-roadway full-process full-cross-section surface deformation monitoring device and method
CN108984807A (zh) * 2017-06-04 2018-12-11 陕西彬长文家坡矿业有限公司 一种煤矿井下巷道变形监测方法
CN107559046A (zh) * 2017-10-13 2018-01-09 河南理工大学 煤矿井下巷道变形、风量及瓦斯浓度综合监测预警***
CN109798818A (zh) * 2019-03-22 2019-05-24 中国矿业大学 一种机械式巷道围岩位移测量装置及其工作方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ZHIJIE ZHU ET AL: "Application of numerical simulation technology in withdrawal process in Suancigou Coal Mine", 《 2011 SECOND INTERNATIONAL CONFERENCE ON MECHANIC AUTOMATION AND CONTROL ENGINEERING》, 18 August 2011 (2011-08-18), pages 6355 - 6358 *
范志忠等: "智能化高强度开采超长工作面围岩灾变预警技术", 《煤炭科学技术》, vol. 47, no. 10, 15 October 2019 (2019-10-15), pages 125 - 130 *
雷伟杰: "急倾斜坚硬顶板松软煤层异形巷道变形破坏特征试验研究", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库（电子期刊）》, vol. 2015, no. 03, 15 March 2015 (2015-03-15) *

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111580098A (zh) * 2020-04-29 2020-08-25 深圳大学 一种桥梁形变监测方法、终端以及存储介质
CN111580098B (zh) * 2020-04-29 2021-07-06 深圳大学 一种桥梁形变监测方法、终端以及存储介质
CN113251989A (zh) * 2021-05-25 2021-08-13 石家庄铁道大学 边坡变形的监测方法、装置及终端
CN113251989B (zh) * 2021-05-25 2022-11-22 石家庄铁道大学 边坡变形的监测方法、装置及终端
CN115200540A (zh) * 2022-07-08 2022-10-18 安徽省皖北煤电集团有限责任公司 一种矿井巷道形变监测与预警方法及***
CN117780446A (zh) * 2024-02-26 2024-03-29 山东焱鑫矿用材料加工有限公司 针对煤矿支护的安全性能监测方法及***
CN117780446B (zh) * 2024-02-26 2024-05-28 山东焱鑫矿用材料加工有限公司 针对煤矿支护的安全性能监测方法及***
CN118010102A (zh) * 2024-04-09 2024-05-10 煤炭科学研究总院有限公司 顶板微变形与煤体应力协同监测的灾害预警方法及装置
CN118010102B (zh) * 2024-04-09 2024-07-12 煤炭科学研究总院有限公司 顶板微变形与煤体应力协同监测的灾害预警方法及装置

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