本发明涉及多煤层开采，尤其是涉及一种用于多煤层开采遗留煤柱引起的矿压显现的绿色卸压方法。
背景技术：
1、在多煤层叠加开采过程中，下位煤层的开采会在上位煤层遗留煤柱下方形成高度应力集中区。这些遗留煤柱作为支撑采空区的关键结构，承受着上覆岩层的巨大压力，常因应力集中引发剧烈的矿压显现问题，导致煤柱本身失稳、邻近巷道严重变形甚至引发冲击地压等重大安全事故，严重威胁矿井安全生产与人员生命安全。
2、目前，针对矿压显现的常规控制方法主要包括爆破卸压、钻孔卸压、水力压裂等卸压技术。然而，这些方法存在显著局限性：爆破卸压虽效果显著，但产生的强烈震动波极易扰动围岩稳定性，且伴随大量粉尘和有害气体，与绿色开采理念背道而驰；钻孔卸压的卸压范围与效果难以精确控制，往往需施工大量钻孔，工程效率低下，且对煤柱完整性造成不可逆损伤，影响资源回收率；水力压裂在复杂地质条件下裂缝扩展轨迹可控性差，且传统化学压裂液存在污染地下环境的潜在风险。
3、在监测与决策层面，现有方法多依赖于单点、静态的监测手段（如单点应力计）与人工经验判断。这种方式无法构建应力场的三维动态演化模型，导致风险预警严重滞后，卸压措施的启动时机、位置和强度均依赖于定性经验，缺乏数据驱动下的精准决策支持。
4、具体而言，现有技术方案深刻暴露了上述缺陷，例如：
5、公开号为cn117404088a、名称为《一种基于岩体强度的煤层煤柱卸压方法和卸压装置》的发明专利中，构造了一个缓冲卸压区，其卸压参数完全依赖于初始的、静态的岩体力学测试结果，整个方案缺乏基于实时数据的动态调整机制，无法实现自适应优化；且其采用的可控冲击波与高压水砂混合液，本质上仍是对围岩的强扰动和非绿色作业。公开号为：cn114382483a、名称为《一种遗留煤柱下坚硬顶板工作面开采强矿压防治方法》的发明专利中，虽通过理论模型进行了一次性的矿压预测，但其静态模型无法响应开采过程中的动态应力变化，预警僵化滞后；其最终依赖的冲击波与预裂爆破手段，同样具有强扰动性和环境污染风险。
6、综上所述，现有技术普遍存在以下系统性缺陷：
7、1）卸压过程破坏性强、环保性差：传统卸压手段或损伤煤柱结构，或产生污染，不符合绿色开采理念。
8、2）控制策略粗放、缺乏精准性：卸压参数依赖于静态设计或经验，未能与应力场的动态演化过程精准匹配，无法实现“按需卸压”。
9、3）监测与控制脱节、决策智能化水平低：未能形成“实时感知-智能预测-精准决策-动态调控”的闭环智能控制体系，无法实现风险的超前预警与主动防控。
10、因此，迫切需要一种能够集成高性能监测、智能趋势预测、智能决策与绿色卸压手段联动的综合方法，以实现对多煤层开采遗留煤柱矿压显现的精准、绿色、智能化治理。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种用于多煤层开采遗留煤柱引起的矿压显现的绿色卸压方法，以解决背景技术中的问题。
2、为实现上述目的，本发明提供了一种用于多煤层开采遗留煤柱引起的矿压显现的绿色卸压方法，包括以下步骤：
3、s1、在遗留煤柱及周边区域内布设传感器网络并接入中央控制系统，中央控制系统实时接收传感器网络监测的应力、位移和环境数据；
4、s2、中央控制系统内导入地质参数并加载历史开采数据，构建lstm神经网络模型，将历史开采数据与应力、位移、环境数据按照时间顺序整合为时序数据，剔除异常值后进行聚合，将聚合后的时序数据作为输入，采用lstm神经网络模型预测未来时段的应力变化；
5、s3、使用模糊聚类分析进行风险等级判定，匹配对应卸压及开采策略，对煤体进行卸压操作；
6、s4、卸压完成后，对应力、位移数据进行24h监测，若遗留煤柱应力稳定为16~18mpa、位移速率0.05mm/h，即判定风险解除，否则，进行二次卸压操作；
7、s5、风险解除后，将此时传感器网络实时监测的应力、位移速率数据作为输入，依据遗传算法优化确定开采顺序，在开采过程中对应力及位移数据进行动态监测，根据监测结果迭代步骤s4-s5，直至完成所有煤层开采。
8、优选的，所述s1中，传感器网络按照立体网格分布，包括微震传感器、光纤光栅应力传感器、三维激光位移计、温湿度传感器，其中，微震传感器用于监测煤体破裂信号，采样频率为100hz；光纤光栅应力传感器沿煤柱走向每隔4~6m嵌入一组，同步采集垂直/水平应力，精度为±0.1mpa；三维激光位移计在煤柱顶底板位置处布置两组，用于监测三维位移，精度为±0.1mm；温湿度传感器在巷道壁面每8~10m布设1个，用于环境数据校准。
9、优选的，所述s2中，地质参数包括各煤层厚度、煤体抗压强度，历史开采数据包括相邻采空区坐标、遗留煤柱尺寸；对时序数据按照3~6min的时间间隔进行聚合。
10、优选的，所述s3中，风险等级分级标准为：
11、ⅰ级：应力15mpa，位移速度0.05mm/h，无煤体破裂声发射信号；
12、ⅱ级：15mpa应力20mpa，位移速度为0.05~0.2mm/h，微震事件频率3次/min；
13、ⅲ级：20mpa应力27mpa，位移速度0.2~0.5mm/h，微震事件频率3~8次/min；
14、ⅳ级：应力27mpa，位移速度0.5mm/h，微震事件频率8次/min或突变式增长。
15、优选的，所述s3中，当风险等级为ⅰ级时，按照原计划推进开采作业；
16、当风险等级为ⅱ级时，同步降低开采速度至原计划的80%，启动区域性微卸压，以气体膨胀卸压为主要卸压手段，在应力集中区钻设钻孔，钻孔方向垂直于煤柱主应力方向，进行气体膨胀卸压，然后以定向水力压裂作为备用手段，若卸压2h后，应力回升至原峰值的90%，在残余应力区启动定向水力压裂，压力为15~20mpa，裂缝伸长度控制为3~5m；该操作的目的是局部释放应力，避免风险升级，以环保、低干扰方式优先释放应力，仅在效果不足时启动低强度水力压裂；
17、风险等级为ⅲ级时，暂停煤层开采，以定向水力压裂为核心卸压手段，压力为25~35mpa，基于微震ct反演确定主应力方向，设计裂缝延伸路径，裂缝目标长度为煤柱宽度的1.2~1.5倍；以气体膨胀卸压为辅助卸压手段，在定向水力压裂完成后，对残余应力区补充气体膨胀卸压，流量为10~15m3/min，压力为3~5mpa，时间5min；该操作的目的是通过高强度水力压裂精确、快速切断应力传递路径，快速降低集中应力，气体用于局部精细化调整，避免响应延迟；
18、风险等级为ⅳ级时，规划开采撤退路径，启动紧急通风系统，在灾变征兆区域钻浅孔，浅孔深度为5~8m，进行定向水力压裂卸压操作，实施高压水力切割，压力为40~50mpa，时间1min，裂缝长度控制为煤柱宽度的0.5倍，压裂后立即进行注浆加固操作，注浆压力8mpa；该操作的目的是以水利压裂争取应急事件，注浆加固维持结构稳定，在灾变初期加固煤柱，同时保障人员设备安全撤离。
19、优选的，所述钻孔的孔径为45~55mm，孔深为12~18m，间距为2~8m；
20、所述气体膨胀卸压采用超临界co2，相变温度为30~35℃，初始流量为20~30m3/min，压力为5~10mpa，在卸压过程中，根据微震传感器的声发射情况动态调节流量，当声发射频率大于3次/min时，动态流量调节为12~18m3/min；卸压终止条件为应力将至目标值，位移速率0.05mm/h，持续监测30min无回升。
21、优选的，所述定向水力压裂卸压使用高压水和添加1.5~2.5%的纳米纤维素的生物降解液作为压裂液，排量为0.5~1.2m3/min，终止条件为裂缝延伸至目标长度且煤柱应力峰值下降至安全阈值，位移速率0.1mm/h，持续1h无异常波动，
22、在定向水力压裂过程中，实时监测裂缝延伸，误差5%，若偏离设计路径超过5%，立即停泵调整钻孔角度。
23、优选的，所述注浆加固操作进行生物基注浆材料灌注，生物基注浆材料为改性秸秆纤维注浆料，水灰比为0.6:1，初凝时间10min，1年内降解率10%，注浆的终止条件为：位移速率0.05mm/h或注浆量达到2.5m3；注浆72h后，取芯检测煤体粘结强度是否提升。
24、优选的，所述s5中，遗传算法优化确定开采顺序的具体步骤为：
25、1）将s3的风险等级判定结果、s4中卸压后的应力、位移数据及地质参数和开采约束作为输入；
26、2）将开采顺序编码为染色体，确定适应度函数为：
27、；
28、其中，、为权重系数；
29、3）进行选择、交叉、变异操作，输出最优解。
30、优选的，所述s5中，风险解除的条件为：中央控制系统持续监测24h，确认遗留煤柱应力稳定在16~18mpa，位移速率。
31、因此，本发明一种用于多煤层开采遗留煤柱引起的矿压显现的绿色卸压方法，具有以下有益效果：
32、（1）本发明通过lstm神经网络融合多源数据（应力、位移、环境），实现未来时段应力变化的高精度预测，结合模糊聚类分级（ⅰ-ⅳ级）动态匹配卸压策略，较传统经验判断响应速度提升70%，风险误判率降低85%。
33、（2）本发明中进行绿色低碳作业，采用超临界co2气体膨胀卸压及生物降解水力压裂技术，无需爆炸，且能够精准控制压力释放过程，在低风险（ⅱ级）时，以气体膨胀精细化调控为主，兼顾环保与安全，在中高风险（ⅲ级、ⅳ级）时，逐步升级为水力压裂强度，结合注浆与应急措施，形成多技术联动灾变抑制体系，不仅减少了环境影响，还保证了卸压过程的稳定性，粉尘排放减少90%；生物基注浆材料（改性秸秆纤维）1年内降解率＜10%，规避传统化学材料的长期污染风险。
34、（3）本发明中构建“监测-预测-决策-执行-验证”全流程闭环，在传统的分层开采基础上，根据监测数据动态确定调节卸压策略和开采顺序，避免同时开采多个煤层导致的过大应力集中，能够有效控制矿压显现现象的发生，具有较强的现场应用性，能在复杂的矿井环境中实时调整卸压策略，确保安全高效地进行矿井开采。
35、下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。