【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及极薄煤层综采，更具体的涉及一种极薄煤层工作面渗水自感知系统及方法。
技术介绍
1、近年来，随着厚煤层及中厚煤层储量的减少及资源的日益缺乏，极薄煤层的开采已引起国家的高度重视。极薄煤层在我国分布广泛，尤其是南方矿井，数量多，绝对储量可观，煤质优良。而且极薄煤层的煤层分布状况复杂，空间狭小，断层多会导致渗水问题更严重，在开采过程中，工作面渗水会导致矿井的顶板和底板稳定性降低，增加矿井坍塌和透水事故的风险；渗水会使巷道和采掘工作面潮湿，导致工作环境恶化；矿井中的渗水对金属设备和支架造成腐蚀，缩短其使用寿命；且极薄煤层的厚度导致其顶板和底板的岩层更容易发生移动和变形，产生新的裂隙，这些裂隙可能成为渗水的通道。与厚煤层不同，极薄煤层工人操作不便，需要设置更加自动化的技术，因此，对极薄煤层渗水的智能化感知是要突破的关键技术之一。
2、目前极薄煤层综采工作面渗水监测存在一些缺点：目前的渗水、水害监测技术多为针对中厚煤层，由于极薄煤层工作面狭窄，多数矿区都为人工检测，不仅降低了检测效率，还增加了员工的工作的危险程度；并且，极薄煤层的厚度限制了传感器设备的选择，而且如果某个极薄煤层矿区水文地质条件中基本无渗水情况，那么依托固定的渗水系统安装方法就变得不再适用；由于极薄煤层厚度原因，不宜布设大型或者大量检测设备，限制了传感器的布局；极薄煤层地质条件复杂的限制，可能会对传感数据进行干扰，且还存在传感器数量的限制，那么综合数据处理以及数据的利用效率就显得格外重要；极薄煤层空间限制，如在渗水较多的矿区，目前的监测到渗水情况后需要
技术实现思路
1、由于目前适用于极薄煤层开采工作面渗水检测方法较少，缺乏针对性，本申请设计的专利技术构思的目的是给极薄煤层下渗水的检测提供统一、准确、高效的检测方法及系统，具体体现在以下几个方面：
2、1.极薄煤层的厚度限制了传感器设备的选择，而且如果某个极薄煤层矿区水文地质条件中基本无渗水情况，那么依托固定的渗水系统安装方法就变得不再适用。本申请旨在根据极薄煤层矿区的具体水文地质条件中的含水量多少，来改变渗水感知传感器的类型选择，降低开采成本，渗水感知的精确度。
3、2.由于极薄煤层厚度原因，不宜布设大型或者大量检测设备，限制了传感器的布局。本申请旨在根据改变传感器在工作面的布设情况，选择少量的传感器布设在刮板输送机周围，且相隔固定位置进行布设，利用刮板输送机来回运动，带动传感器来回巡检，减少安装点，提高极薄煤层开采工作面空间利用率。
4、3.由于极薄煤层地质条件复杂的限制，可能会对传感数据进行干扰，且还存在传感器数量的限制，那么综合数据处理以及数据的利用效率就显得格外重要。因此本申请提出了一系列数据处理过程，并建立了渗水自感知模型，充分利用传感数据，增加数据有效性以及提高数据利用率。
5、4.由于极薄煤层空间限制，如在渗水较多的矿区，目前的监测到渗水情况后需要工人在工作面移动来找到渗水位置，而极薄煤层空间限制不方便工人移动。本申请旨提出多种渗水位置确定方法，在根据刮板输送机的来回运动，通过计算得到渗水的具体位置，根据光纤传感直接监测得到渗水具体位置，根据红外传感来回运动扫描得到具体渗水点。
6、本专利技术通过以下技术方案来实现上述目的：一种极薄煤层工作面渗水自感知方法，该方法包括以下步骤：
7、根据极薄煤层矿区含水量将水文地质条件分为四类地质根据极薄煤层矿区水文条件确定传感器布设情况，包括abcd四类地质；
8、根据极薄煤层矿区水文条件确定传感器布设情况，采用分级感知方法：a类地质采用基础感知，温度传感器监测；b类地质采用进阶感知，增加湿度传感器进行监测；c类地质采用增强感知，增加红外热像传感仪监测；d类地质采用全面综合感知，增加光纤传感器监测；
9、确定传感器的空间布设情况，利用刮板输送机来回运动，带动传感器来回巡检，通过选择少量的传感器布设在刮板输送机上，以应对极薄煤层狭窄条件；
10、通过5g通讯传输数据至终端，通过预处理、数据校正、数字滤波等操作去除噪声点，并完成时间到传感器数值的匹配；并利用终端处理设备进行时域分析、定位分析；
11、利用回归积分移动平均模型分析历史数据中的异常变化，通过随机森林模型识别残差中的异常点，对应温度等数据中的突变值，并通过加权平均优化实时调整数据权重，训练得最佳模型，即可确定渗水时间及渗水等级；再结合发生渗水的时间、刮板输送机速度即可得渗水位置；
12、利用建立的随机森林和回归积分移动平均模型，训练出自动感知渗水的模型，经过此阶段后进行加权平均优化，得到各传感器的权重，根据以上步骤建立渗水自感知模型，确定具体的渗水等级、渗水时间、渗水位置，完成工作面渗水自动感知。
13、优选地，根据极薄煤层矿区水文地质条件确定传感器类型及布设情况，包括以下步骤：
14、具体的，将矿区水文地质条件分为四类地质：
15、a类地质，开采前地质勘探得到，该极薄煤层矿区的水文条件为地下含水量<0.01km3，矿下工作面较为干燥，工作面几乎不受水害影响，偶尔渗水；
16、b类地质，极薄煤层矿区的水文条件为矿区地下含水量在0.01～0.1km3之间，矿下工作面湿度正常，常渗水，不会发生突水情况；
17、c类地质，极薄煤层矿区的水文条件为矿区地下含水量在0.1～0.5km3之间，矿下工作面湿润，渗水频繁，偶尔突水；
18、d类地质，极薄煤层矿区的水文条件为矿区地下含水量在>0.5km3，矿下工作面突水频繁。
19、优选地，还包括根据极薄煤层矿区水文地质条件确定传感器类型，采用分级感知方法，包括以下步骤：
20、具体的，a类地质采用基础感知，由于a类地质不常渗水，传感器使用不频繁，仅采用单一温度传感器监测；
21、b类地质采用进阶感知，采用温度传感器和湿度传感器进行监测，弥补单一传感器的不足，提高渗水感知的可靠性和进度；
22、c类地质采用增强感知，在进阶感知的基础上增加红外热像传感仪，利用温湿度传感器粗略定位渗水位置后，根据红外热像结果精确定位渗水位置；
23、d类地质采用全面综合感知，增加布设光纤传感器，横向监测工作面渗水量以及位置，纵向监测渗水具体时间，弥补局部区域精确监测的不足，综合其他传感器精确确定渗水量以及渗水位置。
24、优选地，根据极薄煤层矿区水文地质条件确定传感器布设情况，包括以下步骤：
25、根据所述的极薄煤层矿区水文条件确定传感器布设情况，其特征在于，还包括传感器的空间布设情况；
26、极薄煤层综采工作面狭窄，不宜布设大型或者大量检测设备，具体的，基础感知、进阶感知、增强感知选择少量的传感器布设在刮板输送机上，且相隔固定位置进行布设；利用刮板输送机来回运动，带动传感器来回巡检，减少安装点，实现对本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，还包括根据极薄煤层矿区水文地质条件确定传感器类型，采用分级感知方法，包括：
4.根据权利要求3所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，根据极薄煤层矿区水文地质条件确定传感器布设情况，包括：
5.根据权利要求4所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，还包括极薄煤层渗水自感知系统中的数据采集、数据处理、数据分析，具体步骤包括：
6.根据权利要求5所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，极薄煤层渗水自感知系统中的数据处理，所述过程，具体包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，渗水自感知方法数据自感知模型建立，具体包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，所述的渗水自感知方法渗水位置的确定，
9.一种基于权利要求1至权利要求8的一种极薄煤层工作面渗水自感知系统，其特征在于：
...【技术特征摘要】
1.一种极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，包括以下步骤：
3.根据权利要求2所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，还包括根据极薄煤层矿区水文地质条件确定传感器类型，采用分级感知方法，包括：
4.根据权利要求3所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，根据极薄煤层矿区水文地质条件确定传感器布设情况，包括：
5.根据权利要求4所述的极薄煤层工作面渗水自感知方法，其特征在于，还包括极薄煤层渗水自感知系统...
【专利技术属性】
技术研发人员：李琳，胡兼华，郝敬宾，孙强，吕海军，朱小军，
申请(专利权)人：徐州华东机械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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