【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及煤矿安全，尤其涉及一种煤矿灾害风险预测评估方法、系统及介质。
技术介绍
1、随着全球能源需求的持续增长，煤矿作为重要的能源来源之一，在促进经济发展和满足社会需求方面发挥着不可或缺的作用。然而，煤矿作业环境复杂，面临的安全风险也相对较高。煤矿顶板垮落是煤矿开采过程中最常见且最危险的灾害之一，顶板是指煤矿开采过程中工作面及其周围岩层的上部部分，顶板结构的稳定性直接影响煤矿开采的安全性，在长期的煤矿作业中，顶板在应力作用下发生变形、破裂，甚至失稳垮落，给矿工及设备带来极大的安全隐患。然而，传统的煤矿顶板垮落风险预测评估方法主要依靠经验判断和人工监测，例如观察顶板裂隙情况、敲击顶板听声音、测量顶板离层量等，这些方法存在主观性强、精度低、效率低等缺点，无法实时捕捉到煤岩体破裂的早期征兆，不能动态反映顶板稳定性的变化情况，致使预测滞后，无法及时提供灾害预警。
技术实现思路
1、基于此，本专利技术提供一种煤矿灾害风险预测评估方法、系统及存储介质，以解决至少一个上述技术问题。
2、为实现上述目的，一种煤矿灾害风险预测评估方法，包括以下步骤：
3、步骤s1：对煤矿采煤工作面进行关键监测区域划分，生成采煤场监测区域数据；根据采煤场监测区域数据进行智能监测设备部署，从而构建智能监测布局网络；
4、步骤s2：根据智能监测布局网络进行自适应监测频率调整，并进行多源振动波信号采集，得到原始采煤振动波信号数据以及煤矿监测时间戳数据；对原始采煤振动波信号数据进行机
5、步骤s3：根据降噪振动波信号数据进行顶板振动趋势处理，分别得到顶板活动变化趋势数据以及顶板冲击趋势数据；通过顶板活动变化趋势数据对顶板冲击趋势数据进行破坏程度指数评估，并进行破裂模式判别，得到顶板破裂模式数据；
6、步骤s4：通过煤矿监测时间戳数据对煤矿采煤工作面进行三维激光扫描处理，生成采掘面三维点云数据；通过顶板破裂模式数据对采掘面三维点云数据进行工况活动分析，生成顶板活动工况数据；对顶板活动工况数据进行顶板掉落风险预测，得到顶板掉落风险预测数据；
7、步骤s5：根据顶板掉落风险预测数据进行加权稳定性指数处理，生成采面顶稳指数；根据采面顶稳指数进行风险预警处理，生成煤矿灾害预警数据。
8、本专利技术通过对煤矿采煤工作面进行关键监测区域划分，可以有效识别煤矿作业中的潜在危险区域。根据采煤场监测区域数据的生成，确保了采煤工作面不同区域的特征数据被充分考虑，使得监测工作更加有针对性。智能监测设备的部署，尤其是结合实际地质条件和工作面特征，构建了一个覆盖全面的智能监测布局网络。该网络不仅能实现区域内多点、广覆盖的实时监测，还能确保监测数据的稳定性和持续性。根据智能监测布局网络进行自适应监测频率调整，可以优化传感器的工作频率，使得监测设备能够更好地适应不同区域的监测需求和工作环境。这种自适应调整有效提高了信号采集的准确性，降低了监测过程中的数据丢失或偏差。通过多源振动波信号的采集，可以全面捕捉到工作面和顶板的动态变化信息。同时，机械噪声抑制处理能够有效滤除采煤过程中机械设备运转产生的干扰信号，确保信号的纯净性。通过对降噪振动波信号数据的处理，可以得到顶板活动变化趋势数据和顶板冲击趋势数据，这两个趋势数据直接反映了顶板的动态变化情况。顶板活动变化趋势数据能够帮助识别顶板的运动状态，而顶板冲击趋势数据则能捕捉顶板受到应力集中时的冲击行为。通过结合顶板活动变化趋势数据对顶板冲击趋势数据进行破坏程度指数评估，可以准确评估顶板的应力状态和潜在破裂风险，进而判别顶板的破裂模式，使得对顶板稳定性的评估更加细化和量化，有助于提前识别破裂点，防止顶板突然垮塌。根据煤矿监测时间戳数据进行三维激光扫描处理，生成的采掘面三维点云数据能够精准还原采煤工作面和周围地质环境的三维结构。通过对采掘面三维点云数据的分析，能够详细掌握顶板活动的动态工况，生成的顶板活动工况数据有助于全面理解顶板在不同应力作用下的行为模式。进一步对顶板活动工况数据进行掉落风险预测，可以准确识别顶板掉落区域，生成顶板掉落风险预测数据。这一预测过程为煤矿安全管理提供了及时有效的预警信号，降低了顶板垮塌的潜在风险。根据煤矿监测时间戳数据进行三维激光扫描处理，能够精准还原采煤工作面和周围地质环境的三维结构。通过对采掘面三维点云数据的分析，能够详细掌握顶板活动的动态工况，有助于全面理解顶板在不同应力作用下的行为模式。进一步对顶板活动工况数据进行掉落风险预测，可以准确识别顶板掉落风险。根据顶板掉落风险预测数据进行加权稳定性指数处理，能够将不同区域的稳定性风险进行综合量化评估，该稳定性指数通过对不同区域风险的加权处理，可以更全面地反映出整个采煤工作面的顶板稳定状况。基于采面顶稳指数的风险预警处理，能够在顶板发生重大破坏之前及时采取措施，避免灾害的发生，极大地提升了煤矿作业的安全性与生产效率。因此，本专利技术的一种煤矿灾害风险预测评估方法通过在工作面内不同区域部署高频和低频振动传感器，对顶板振动信号的全面、实时采集，然后进行降噪、时频分析、特征提取等处理，能够识别出顶板活动的频率变化趋势、冲击事件特征以及破裂模式等关键信息，捕捉到顶板岩体破裂的早期征兆。在此基础上，结合支架工况响应分析，利用预先训练好的长短期记忆网络模型，构建了顶板风险预测模型，预测未来一段时间内顶板发生垮落的概率，并根据风险等级进行预警，实现了高精度顶板垮落风险预测，显著提升了煤矿安全生产水平。
9、优选地，步骤s1包括以下步骤：
10、步骤s11：对煤矿采煤工作面进行关键监测区域划分，生成采煤场监测区域数据，其中，采煤场监测区域数据包括工作面巷道交汇处、支架薄弱区域、工作面支架顶梁区域、煤壁裂隙附近、巷道围岩壁区域以及煤岩体表面区域；
11、步骤s12：根据采煤场监测区域数据进行监测点布局分析，得到监测布局网络数据；
12、步骤s13：对监测布局网络数据进行多源监测点分类，将工作面巷道交汇处、巷道围岩壁区域以及支架薄弱区域标记为远场低频监测点数据；
13、步骤s14：将工作面支架顶梁区域、煤岩体表面区域以及煤壁裂隙附近标记为近场高频监测点数据；
14、步骤s15：利用低频振动传感器对远场低频监测点数据进行远场监测设备部署，利用高频振动传感器对近场高频监测点数据进行近场监测设备部署，从而构建智能监测布局网络。
15、本专利技术通过对煤矿采煤工作面进行关键监测区域的划分，可以有效识别煤矿开采过程中存在的潜在风险区域。通过对这些区域的明确划分，可以全面、系统地覆盖采煤场的各个重要部位，确保监测数据的全面性和准确性。根据采煤场监测区域数据进行监测点布局分析，可以确保监测设备在整个采煤工作面中的合理分布，避免了监测盲区的出现。通过这一布局分析过程，可以优化传感器的布置位置，确保监测系统能够全面、实时地捕捉到各关键区域的动态变化数据。通过对监测布局网络数据进行多源监测点分类，可以实现对不同区域的本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤S1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤S2包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，所述降噪振动波信号数据包括降噪近场振动信号数据以及降噪远场振动信号数据，步骤S26包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤S3包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤S31包括以下步骤：
7.根据权利要求1所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤S4包括以下步骤：
8.根据权利要求1所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤S5包括以下步骤：
9.一种煤矿灾害风险预测评估系统，其特征在于，用于执行如权利要求1至8中任意一项所述的煤矿灾害风险预测评估方法，该煤矿灾害风险预测评估系统包括：
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【技术特征摘要】
1.一种煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤s1包括以下步骤：
3.根据权利要求1所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤s2包括以下步骤：
4.根据权利要求3所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，所述降噪振动波信号数据包括降噪近场振动信号数据以及降噪远场振动信号数据，步骤s26包括以下步骤：
5.根据权利要求1所述的煤矿灾害风险预测评估方法，其特征在于，步骤s3包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的煤矿灾害风险...
【专利技术属性】
技术研发人员：焦彪，席国军，梅洋洋，
申请(专利权)人：陕西彬长胡家河矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：
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