一种冲击地压智能防控系统及控制方法与流程

本申请涉及煤矿安全技术领域，尤其是涉及到一种冲击地压智能防控系统及控制方法。

背景技术：

随着我国煤炭开采深度逐渐增大，深部矿井逐年增多，冲击地压发生频次和强度也逐年加剧，因此冲击地压防控工作就成为许多煤矿开采安全顺利进行的关键。

目前，影响冲击地压防控工作的主要问题有三点：第一、综合机械化采煤，工作面推进较快，井下原位探测频率较高，往往难以保证；第二、探测完成后，当出现冲击危险时，由于人员调配紧张或与回采工序矛盾，解危工作常常滞后；第三、冲击危险区域内开展卸压措施，作业人员安全难以保证。

技术实现要素：

有鉴于此，本申请提供了一种冲击地压智能防控系统及控制方法，能够实现井下震动波的自动探测工作以及对冲击地压危险区域的自动卸压工作，无需人工参与提高了防控效率，保证了人员安全。

根据本申请的一个方面，提供了一种冲击地压智能防控系统，包括：

震动波探测器，布置在矿井的探测区域内，用于根据冲击地压防控控制器发送的震动波探测指令在所述探测区域内进行震动波探测；

所述冲击地压防控控制器，通过中继站与所述震动波探测器连接，用于根据接收到的来自所述震动波探测器的震动波数据，控制卸压设备工作；

所述卸压设备，通过所述中继站与所述冲击地压防控控制器连接，用于在所述探测区域内进行卸压操作。

根据本申请的另一方面，提供了一种冲击地压智能防控系统的控制方法，用于上述的冲击地压智能防控系统，包括：

发送所述震动波探测指令至所述震动波探测器，以使所述震动波探测器接收到所述震动波探测指令后进行震动波探测，并反馈探测到的所述震动波数据；

接收来自所述震动波探测器的所述震动波数据；

若根据所述震动波数据分析得到所述探测区域内存在冲击地压危险，则获取冲击危险区域，并生成与所述冲击危险区域对应的卸压指令；

发送所述卸压指令至所述卸压设备，以使所述卸压设备按照所述卸压指令对所述冲击危险区域进行卸压。

借由上述技术方案，本申请提供的一种冲击地压智能防控系统，通过布置在探测区域内的震动波探测器按照探测指令进行震动波自动探测，进而冲击地压防控控制器根据探测结果分析探测区域的冲击危险情况、制定卸压方案，并控制卸压设备实施对应的卸压措施。本申请的震动波探测工作以及卸压工作均由冲击地压防控控制器通过中继站下达相应指令至震动波探测器、卸压设备后，由震动波探测器、卸压设备自动完成，无需人工参与，从根本上避免了冲击地压防控工作中的人员伤亡，并消除了人为因素对于防控工作的影响，提高了防控效率。

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的一种冲击地压智能防控系统的结构示意图；

图2示出了本申请实施例提供的一种冲击地压智能防控系统的控制方法的流程示意图；

图3示出了本申请实施例提供的另一种冲击地压智能防控系统的控制方法的流程示意图；

图4示出了本申请实施例的一种冲击危险性曲线示意图；

图5示出了一种卸压设备的卸压作业示意图。

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。

在本实施例中提供了一种冲击地压智能防控系统，图1示出了本申请实施例的一种冲击地压智能防控系统的结构示意图。如图1所示的冲击地压智能防控系统包括：震动波探测器10，布置在矿井的探测区域内，用于根据冲击地压防控控制器发送的震动波探测指令在探测区域内进行震动波探测；冲击地压防控控制器，通过中继站与震动波探测器10连接，用于根据接收到的来自震动波探测器10的震动波数据，控制卸压设备工作；卸压设备20，通过中继站与冲击地压防控控制器连接，用于在探测区域内进行卸压操作。

在上述实施例中，在矿井(如煤矿)的作业区域(或探测区域)布置震动波探测器10，震动波探测器10具体可以为地震ct无人智能探测系统，根据冲击地压防控控制器下达的探测指令对煤层集中静载荷开展原位探测，震动波探测器10将探测所得的震动波发送到冲击地压防控控制器中，由冲击地压防控控制器根据接收到的震动波判断探测区域是否存在冲击危险，在探测区域存在危险时，制定对应的卸压方案，并控制矿井内的卸压设备20根据危险情况，对危险区域实施卸压措施，其中，冲击地压防控控制器与震动波探测器10和卸压设备20之间的信息交互通过中继站中转完成。

通过应用本实施例的技术方案，通过布置在探测区域内的震动波探测器10按照探测指令进行震动波自动探测，进而冲击地压防控控制器根据探测结果分析探测区域的冲击危险情况、制定卸压方案，并控制卸压设备20实施对于的卸压措施，本申请的震动波探测工作以及卸压工作均由冲击地压防控控制器控制完成，无需人工参与，从根本上避免了冲击地压防控工作中的人员伤亡，并消除了人为因素对于防控工作的影响，提高了防控效率。

在本申请的一个实施例中，具体地，震动波探测器10，具体包括：自发震源101，自发震源101布置在探测区域的回采工作面30的一侧，用于根据接收到的震动波探测指令，激发震动波；检波器102，检波器102布置在与自发震源101相对的回采工作面30的另一侧，用于接收震动波，并将震动波对应的震动波数据反馈至冲击地压防控控制器。

在上述实施例中，震动波探测器10包括自发震源101和检波器102两个部分，如图1所示，自发震源101可以包括多个，分别布置在探测区域的回采工作面30一侧的顺槽内，检波器102的数量与自发震源101的数量相匹配，检波器102分别与自发震源101相对的布置在回采工作面30另一侧的顺槽内，震动波探测器接收到震动波探测指令后，自发震源101激发震动波，对上述两条顺槽之间的探测区域进行探测，由检波器102接收震动波并将得出的震动波数据通过中继站发送到冲击地压防控控制器中，无需人工操作即可实现震动波智能探测，提高探测效率，避免人工探测造成的伤亡。

在本申请的一个实施例中，具体地，卸压设备20为履带行走式钻车。

在上述实施例中，卸压设备20具体可以为履带行走式钻车，履带行走式钻车适用于矿井内卸压作业，提高卸压效率，避免人工操作造成的伤亡。

另外，卸压设备20不进行卸压工作时停靠在等候硐室40内等候，以防影响井下采矿、探测以及卸压等作业。

在本实施例中提供了一种冲击地压智能防控系统的控制方法，如图2所示，该方法包括：

步骤101，发送震动波探测指令至震动波探测器，以使震动波探测器接收到震动波探测指令后进行震动波探测，并反馈探测到的震动波数据。

本申请的控制方法具体用于冲击地压防控控制器，控制器具体可以为计算机设备。向震动波探测器发送震动波探测指令，以使震动波探测器接收到探测指令后开始实施探测工作，并将探测所得的震动波进行反馈。其中，探测指令可以在矿井内的回采工作面的形成初期下达，实现对探测区域危险性的预评价进而进行预处理，还可以按照探测周期下达探测指令，实现对探测区域危险性的周期性评价及处理，或者可以在一次卸压工作完成后下达探测指令，从而实现对卸压工作完成效果的检验。

步骤102，接收来自震动波探测器的震动波数据。

震动波探测器探测结束后，将探测所得的震动波数据通过中继站进行反馈，以便进一步通过震动波数据对探测区域的冲击风险进行分析，实现冲击地压防控。

步骤103，若根据震动波数据分析得到探测区域内存在冲击地压危险，则获取冲击危险区域，并生成与冲击危险区域对应的卸压指令。

若接收到的震动波数据表明探测区域内存在冲击地压危险，例如利用震动波数据的层析成像反演结果，综合考虑震动波波速大小以及波速变化梯度分析探测区域内是否存在冲击地压危险，并在存在危险时，根据震动波分析探测区域内存在冲击危险的具体区域，以及分析冲击危险区域的危险性，从而确定相应的卸压方案，生成卸压指令。其中，冲击危险区域根据“危险”震动波对应的里程值确定，例如分析获知距离探测起始点200米至230米之前的震动波存在冲击地压危险，可以确定距离起始点200米至230米之间的探测区域为冲击危险区域。

步骤104，发送卸压指令至卸压设备，以使卸压设备按照卸压指令对冲击危险区域进行卸压。

将包含卸压方案的卸压指令发送至卸压设备中，卸压设备将根据卸压指令在冲击危险区域实施卸压钻孔作业，直至完成全部冲击危险区域的卸压工作。另外，卸压设备在不工作时，停靠在等候硐室中，卸压指令除了包含卸压设备对冲击危险区域的卸压操作指令外，还应包括控制卸压设备从等候硐室行驶至卸压工作实施地点的指令，以及卸压工作完成后，卸压设备返回至原来的等候硐室的指令，以免影响矿井下的其他作业。

通过应用本实施例的技术方案，通过布置在探测区域内的震动波探测器按照探测指令进行震动波自动探测，进而冲击地压防控控制器根据探测结果分析探测区域的冲击危险情况、制定卸压方案，并控制卸压设备实施对于的卸压措施。本申请的震动波探测工作以及卸压工作均由冲击地压防控控制器通过中继站下达相应指令至震动波探测器、卸压设备后，由震动波探测器、卸压设备自动完成，无需人工参与，从根本上避免了冲击地压防控工作中的人员伤亡，并消除了人为因素对于防控工作的影响，提高了防控效率。

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，提供了另一种冲击地压智能防控系统的控制方法，如图3所示，该方法包括：

步骤201，发送震动波探测指令至震动波探测器，以使震动波探测器接收到震动波探测指令后进行震动波探测，并反馈探测到的震动波数据；

步骤202，接收来自震动波探测器的震动波数据。

下达震动波探测指令至震动波探测器后，震动波探测器开始进行探测，探测结束后震动波探测器通过中继站返回的探测得出的震动波数据。以便根据震动波数据进行分析后进一步实现冲击地压防控。

步骤203，若根据震动波数据分析得到探测区域内不存在冲击地压危险，则在预设探测间隔时间之后，返回重新发送震动波探测指令至震动波探测器。

若接收到的震动波数据表明探测区域内不存在冲击地压危险，例如震动波的波动值均小于冲击危险波动阈值说明探测区域内不存在冲击地压危险，则间隔一段时间后，再次下达震动波探测指令至震动波探测器中，重新对探测区域进行震动波探测，其中两次探测的间隔时间为上述的预设探测间隔时间，定期对矿井内的工作区域进行探测，对回采工作面的冲击地压危险进行监控，有助于及时发现矿井内的冲击地压危险，进而有助于及时实施卸压，防患于未然，以免造成人员以及设备的损失。

步骤204，若根据震动数据波分析得到探测区域内存在冲击地压危险，则根据震动波数据，绘制冲击危险性曲线图。

而如果根据接收到的震动波数据分析得到探测区域内存在冲击地压危险，则根据震动波数据绘制探测区域对应的冲击危险性曲线图。如图4示出了本申请实施例的一种冲击危险性曲线示意图。该曲线表明了距离探测起始点的不同位置对应的危险性大小。图中标号为1的实线线条为探测区域对应的危险性曲线。

步骤205，根据冲击危险性曲线图以及预设危险性预警线，分析探测区域中的冲击危险区域以及冲击危险区域对应的危险等级。

在上述步骤205的实施例中，具体还包括，步骤2051，将冲击危险性曲线图中危险性曲线超过预设危险性预警线的部分对应的探测区域确定为冲击危险区域。

如图4所示，标号为2的虚线线条为预设危险性预警线，其中危险性曲线超过预设危险性预警线的部分为冲击危险区域，另外，为了帮助理解危险性曲线图，图中还绘制了探测区域回采工作面中冲击危险区域与危险性曲线图的对应关系，其中，冲击危险区域包括图示中的3、4、5。

步骤2052，根据冲击危险区域对应的危险性曲线与预设危险预警线和预设危险等级分界线的关系，确定冲击危险区域对应的危险等级。

其中，预设危险等级分界线包括弱冲击-中等冲击危险分界线以及中等冲击-强冲击危险分界线。弱冲击-中等冲击危险分界线以及中等冲击-强冲击危险分界线图中未示出。

步骤2052，具体包括：若冲击危险区域对应的危险性曲线的最大值大于或等于预设危险预警线且小于弱冲击-中等冲击危险分界线，则确定冲击危险区域为弱冲击危险区域；若冲击危险区域对应的危险性曲线的最大值大于或等于弱冲击-中等冲击危险分界线且小于中等冲击-强冲击危险分界线，则确定冲击危险区域为中等冲击危险区域；若冲击危险区域对应的危险性曲线的最大值大于或等于中等冲击-强冲击危险分界线，则确定冲击危险区域为强冲击危险区域。

根据预设危险性预警线、弱冲击-中等冲击危险分界线以及中等冲击-强冲击危险分界线确定每个冲击危险区域对应的危险等级后，可以进一步的确定出该探测区域的卸压方案。如图4所示，冲击危险区域3、4、5分别为弱冲击危险区域、强冲击危险区域以及中等冲击危险区域。

步骤206，按照危险等级确定与冲击危险区域对应的卸压指令。

在上述任一实施例中，具体地，卸压指令至少包括卸压区域、卸压路径、钻孔孔深以及钻孔孔距，其中，卸压区域包括冲击危险区域。

步骤207，发送卸压指令至卸压设备，以使卸压设备按照卸压指令对冲击危险区域进行卸压。

在确定探测区域中的冲击危险区域及其危险等级后，可以按照冲击危险区域对应危险等级的强弱程度，制定卸压方案，将包含卸压方案的指令通过中继站发送到卸压设备中，从而通过卸压设备完成卸压作业。具体地，强冲击危险区域是工作区域内最容易产生冲击危险的部分，应以优先对该部分进行卸压作业，其次对中等冲击危险区域进行卸压，最后对弱冲击危险区域进行卸压。如图5示出了一种卸压设备的卸压作业示意图。图中标号为6的虚线线条为卸压路径，其中，卸压路径危险性高的区域优先卸压的原则进行规划，路径①段是等候硐室到强冲击危险区域，路径②段是强冲击危险区域到中等冲击危险区域，路径③段就是中等冲击危险区域到弱冲击危险区域，另外，对弱冲击危险区域实施卸压操作后，还应控制卸压设备返回等候硐室中，该段路径图中未示出。标号7为卸压区域即冲击危险区域，标号8为卸压钻孔，标号9、10分别为对应的强冲击危险区域的卸压孔深度和卸压孔间距，标号11、12分别为对应的中等冲击危险区域的卸压孔深度和卸压孔间距，标号13、14分别为对应的弱冲击危险区域的卸压孔深度和卸压孔间距。

步骤208，在接收到卸压设备结束卸压后发送的卸压结束反馈时，再次发送震动波探测指令至震动波探测器，并接收来自震动波探测器的新的震动波，直至根据新的震动波分析得到探测区域内不存在冲击地压危险为止。

当卸压设备按照卸压指令完成卸压工作返回至等候硐室中后，卸压设备会返回一个卸压结束反馈信号，控制器接收到该信号后，应再次发送震动波探测指令至震动波探测器，以对卸压工作的完成效果进行检验，具体来说，若震动波探测器返回的震动波数据表明探测区域内已经不存在冲击地压危险，则说明本次卸压工作已经解除了当下探测区域内的冲击地压危险，返回步骤203中，进行定期对探测区域内的冲击地压危险情况进行监控即可。

而若震动波探测器返回的震动波数据表明探测区域内仍存在冲击地压危险，则说明本次卸压工作的完成情况不够理想，那么应返回步骤204，重新确定探测区域内的冲击地压危险区域及其危险等级，重新生成卸压指令以控制卸压设备再次实施卸压操作，直至卸压设备再次完成卸压工作后，震动波探测器返回的震动波数据表明探测区域内不存在冲击地压危险为止后，返回步骤203中，对探测区域内的冲击地压危险情况进行定期监控。防止卸压不充分造成安全隐患。

通过应用本实施例的技术方案，通过布置在矿井探测区域内的震动波探测器定期获取震动波数据，从而根据震动波数据分析冲击危险区域及其等级，并确定对应的卸压方案，控制矿井内的卸压设备实施卸压操作，并对卸压效果进行检验，有助于及时发现并解除探测区域的冲击地压危险，保护井下人员及设备的安全性，并且全程无需人工井下作业，从根本上避免了冲击地压防控工作中的人员伤亡，并消除了人为因素对于防控工作的影响，提高了防控效率。

以上所述仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。