本發(fā)明涉及煤柱壩體監(jiān)測(cè)，具體而言，涉及一種基于聲測(cè)事件和微震事件的煤柱壩體安全監(jiān)測(cè)方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和煤柱壩體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、煤柱壩體是指在煤礦地下水庫(kù)建設(shè)中，為了確保水庫(kù)的安全穩(wěn)定性和防止地下水的流失，而在水庫(kù)周?chē)虻撞勘Ａ舻囊欢挝唇?jīng)開(kāi)采的煤體結(jié)構(gòu)。

2、煤柱壩體的穩(wěn)定性主要取決于煤層的厚度和煤層的物理力學(xué)性質(zhì)等。在煤柱壩體的穩(wěn)定性的評(píng)價(jià)中，煤層的穩(wěn)定性是煤柱壩體的主要評(píng)價(jià)對(duì)象，其穩(wěn)定性主要取決于煤層的穩(wěn)定性。煤層的穩(wěn)定性主要取決于煤層的滲透性，滲透性主要取決于煤層的孔隙率以及孔隙開(kāi)口率，二者與煤層的裂隙分布有關(guān)。煤層的裂隙分布主要取決于煤層的賦存環(huán)境、開(kāi)采活動(dòng)帶來(lái)的應(yīng)力擾動(dòng)以及水庫(kù)蓄、放水的影響，賦存環(huán)境包括煤層的成煤過(guò)程及成煤后煤層的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程。在成煤過(guò)程中，煤層會(huì)形成裂隙，稱(chēng)作原生裂隙。在煤層的物理化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，煤層會(huì)形成裂隙，稱(chēng)作次生裂隙。煤層的裂隙發(fā)育情況，直接影響到煤層滲透性。

3、現(xiàn)有技術(shù)中地下水庫(kù)煤柱壩體的安全監(jiān)測(cè)手段包括通過(guò)應(yīng)力傳感器、應(yīng)變傳感器、微震傳感器等，綜合眾多的傳感器雖然采集了眾多的數(shù)據(jù)，但是為實(shí)現(xiàn)通過(guò)這些數(shù)據(jù)對(duì)煤柱壩體的安全狀態(tài)進(jìn)行有效判斷，通過(guò)采用多種監(jiān)測(cè)手段綜合診斷，但是在診斷過(guò)程中需要考慮大量的影響因素和參數(shù)配置，導(dǎo)致監(jiān)測(cè)曾本高昂，且判斷結(jié)果具有遲滯性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)的主要目的在于提供一種基于聲測(cè)事件和微震事件的煤柱壩體安全監(jiān)測(cè)方法、裝置、計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)和煤柱壩體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，以至少解決現(xiàn)有技術(shù)中煤柱壩體安全監(jiān)測(cè)方法中采用的設(shè)備種類(lèi)較多，安全等級(jí)分析條件復(fù)雜，導(dǎo)致反饋遲滯的問(wèn)題。

2、為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種基于聲測(cè)事件和微震事件的煤柱壩體安全監(jiān)測(cè)方法，包括：基于不同工況參數(shù)組進(jìn)行環(huán)境模擬，并在模擬環(huán)境下進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，通過(guò)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)裂隙演化過(guò)程中煤巖樣本的聲音信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到聲紋特征信號(hào)，煤巖樣本為從地下水庫(kù)的煤柱壩體所處巖層采集到的巖體樣本；基于聲紋特征信號(hào)進(jìn)行分析，以確定裂隙團(tuán)簇連通的逾滲閾值，并基于聲紋特征信號(hào)和逾滲閾值構(gòu)建逾滲模型，逾滲模型用于描述不同工況參數(shù)組下裂隙團(tuán)簇的連通性；基于聲紋特征信號(hào)、裂隙演化過(guò)程以及逾滲模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到逾滲預(yù)測(cè)模型，逾滲預(yù)測(cè)模型用于根據(jù)聲紋特征信號(hào)的數(shù)量預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)逾滲模型確定應(yīng)力狀態(tài)；通過(guò)微震傳感器獲取微震數(shù)據(jù)，并根據(jù)微震數(shù)據(jù)確定微震事件分布，得到微震特征信號(hào)；將微震特征信號(hào)輸入逾滲預(yù)測(cè)模型，得到目標(biāo)逾滲模型和目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)，基于目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)和目標(biāo)逾滲模型進(jìn)行安全等級(jí)評(píng)價(jià)，并基于安全等級(jí)評(píng)價(jià)進(jìn)行注漿加固。

3、可選地，基于不同工況參數(shù)組進(jìn)行環(huán)境模擬，并在模擬環(huán)境下進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，并通過(guò)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)裂隙演化過(guò)程中煤巖樣本的聲音信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到聲紋特征信號(hào)，包括：獲取多個(gè)預(yù)設(shè)飽和度、多個(gè)干濕循環(huán)次數(shù)和多個(gè)預(yù)設(shè)水壓，基于預(yù)設(shè)飽和度、干濕循環(huán)次數(shù)和預(yù)設(shè)水壓進(jìn)行組合，得到多個(gè)工況參數(shù)組；將試驗(yàn)軸壓和試驗(yàn)圍壓加載至與煤柱壩體的賦存應(yīng)力狀態(tài)一致，得到第一狀態(tài)；以第一狀態(tài)為基準(zhǔn)，以第一預(yù)設(shè)速率對(duì)試驗(yàn)軸壓和試驗(yàn)圍壓進(jìn)行增長(zhǎng)，直至煤巖樣本破壞，得到第二狀態(tài)；監(jiān)測(cè)煤巖樣本進(jìn)入第二狀態(tài)的聲音信號(hào)，得到聲紋特征信號(hào)。

4、可選地，基于聲紋特征信號(hào)進(jìn)行分析，以確定裂隙團(tuán)簇連通的逾滲閾值，并基于聲紋特征信號(hào)和逾滲閾值構(gòu)建逾滲模型，包括：基于聲紋特征信號(hào)進(jìn)行定位，并進(jìn)行標(biāo)注，將存在聲發(fā)射事件的位置通過(guò)第一標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行標(biāo)記，將不存在聲發(fā)射事件的位置通過(guò)第二標(biāo)識(shí)信息進(jìn)行標(biāo)記；構(gòu)建長(zhǎng)度不同的方格以覆蓋第一標(biāo)識(shí)信息，方格兩兩之間不完全重疊；在任意兩個(gè)方格之間有面存在接觸的情況下，確定方格處于同一裂隙團(tuán)簇；若在煤巖樣本進(jìn)入第二狀態(tài)時(shí)，裂隙團(tuán)簇在x、y和z任意一個(gè)方向上連通，則將當(dāng)前格長(zhǎng)下的裂隙網(wǎng)絡(luò)確定為逾滲狀態(tài)；基于二分法對(duì)處于逾滲狀態(tài)的格長(zhǎng)進(jìn)行放縮，直至方格對(duì)應(yīng)的裂隙團(tuán)簇在x、y和z方向上均未連通，將格長(zhǎng)確定為逾滲閾值；將格長(zhǎng)對(duì)應(yīng)的裂隙團(tuán)簇確定為逾滲模型。

5、可選地，基于聲紋特征信號(hào)、裂隙演化過(guò)程以及逾滲模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到逾滲預(yù)測(cè)模型，包括：獲取不同工況參數(shù)組下，裂隙團(tuán)簇的演化數(shù)據(jù)，基于不同應(yīng)力階段對(duì)演化數(shù)據(jù)進(jìn)行標(biāo)注；在標(biāo)注后的演化數(shù)據(jù)中篩選裂隙起裂應(yīng)力、裂隙損傷應(yīng)力和峰值應(yīng)力對(duì)應(yīng)的裂隙團(tuán)簇，再次進(jìn)行標(biāo)注，將兩次更新后的演化數(shù)據(jù)作為第一訓(xùn)練數(shù)據(jù)集；基于第一訓(xùn)練數(shù)據(jù)集、聲紋特征信號(hào)和逾滲模型對(duì)模型進(jìn)行訓(xùn)練，得到逾滲預(yù)測(cè)模型。

6、可選地，在通過(guò)微震傳感器獲取微震數(shù)據(jù)之前，方法還包括：獲取煤柱壩體的高度，以預(yù)設(shè)比例和高度在煤柱壩體標(biāo)定第一位置；將煤柱壩體低于第一位置的部分劃分為第一預(yù)設(shè)規(guī)格的網(wǎng)格，并在網(wǎng)格的中心埋入微震傳感器；在煤柱壩體高于第一位置的部分劃分為第二預(yù)設(shè)規(guī)格的網(wǎng)格，并在網(wǎng)格的中心埋入微震傳感器。

7、可選地，微震傳感器埋入的深度至少超過(guò)第二位置，第二位置為以預(yù)設(shè)比例在煤柱壩體的寬度進(jìn)行標(biāo)定得到。

8、可選地，至少基于目標(biāo)逾滲模型對(duì)煤柱壩體的連通點(diǎn)進(jìn)行注漿加固，包括：在目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)小于裂隙起裂應(yīng)力的情況下，將煤柱壩體的安全等級(jí)確定為第一安全等級(jí)；在目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)大于等于裂隙起裂應(yīng)力且小于等于裂隙損傷應(yīng)力的情況下，將煤柱壩體的安全等級(jí)確定為第二安全等級(jí)；在目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)大于裂隙損傷應(yīng)力的情況下，將煤柱壩體的安全等級(jí)確定為第三安全等級(jí)；在煤柱壩體為第三安全等級(jí)的情況下，基于目標(biāo)逾滲模型確定煤柱壩體中的裂隙團(tuán)簇的連通點(diǎn)，在連通點(diǎn)處進(jìn)行注漿加固。

9、根據(jù)本技術(shù)的另一方面，提供了一種基于聲測(cè)事件和微震事件的煤柱壩體安全監(jiān)測(cè)裝置，所述裝置包括：模擬單元，用于基于不同工況參數(shù)組進(jìn)行環(huán)境模擬，并在模擬環(huán)境下進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，并通過(guò)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)裂隙演化過(guò)程中煤巖樣本的聲音信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到聲紋特征信號(hào)，所述煤巖樣本為從地下水庫(kù)的煤巖壩體所處巖層采集到的巖體樣本；第一確定單元，用于基于聲紋特征信號(hào)進(jìn)行分析，以確定裂隙團(tuán)簇連通的逾滲閾值，并基于聲紋特征信號(hào)和逾滲閾值構(gòu)建逾滲模型，逾滲模型用于描述不同工況參數(shù)組下裂隙團(tuán)簇的連通性；訓(xùn)練單元，用于基于聲紋特征信號(hào)、裂隙演化過(guò)程以及逾滲模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到逾滲預(yù)測(cè)模型，逾滲預(yù)測(cè)模型用于根據(jù)聲紋特征信號(hào)的數(shù)量預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)逾滲模型確定應(yīng)力狀態(tài)；第二確定單元，用于通過(guò)微震傳感器獲取微震數(shù)據(jù)，并根據(jù)微震數(shù)據(jù)確定微震事件分布，得到微震特征信號(hào)；第一計(jì)算單元，用于將微震特征信號(hào)輸入逾滲預(yù)測(cè)模型，得到目標(biāo)逾滲模型和目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)，基于目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)和目標(biāo)逾滲模型進(jìn)行安全等級(jí)評(píng)價(jià)，并基于安全等級(jí)評(píng)價(jià)進(jìn)行注漿加固。

10、根據(jù)本技術(shù)的再一方面，提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)包括存儲(chǔ)的程序，其中，在所述程序運(yùn)行時(shí)控制所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)所在設(shè)備執(zhí)行任意一種所述的方法。

11、根據(jù)本技術(shù)的又一方面，提供了一種煤柱壩體監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，包括：一個(gè)或多個(gè)處理器，存儲(chǔ)器，以及一個(gè)或多個(gè)程序，其中，所述一個(gè)或多個(gè)程序被存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器中，并且被配置為由所述一個(gè)或多個(gè)處理器執(zhí)行，所述一個(gè)或多個(gè)程序包括用于執(zhí)行任意一種所述的方法。

12、應(yīng)用本技術(shù)的技術(shù)方案，在上述基于聲測(cè)事件和微震事件的煤柱壩體安全監(jiān)測(cè)方法中，首先，基于不同工況參數(shù)組進(jìn)行環(huán)境模擬，并在模擬環(huán)境下進(jìn)行力學(xué)試驗(yàn)，并通過(guò)聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)對(duì)裂隙演化過(guò)程中煤巖樣本的聲音信號(hào)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，得到聲紋特征信號(hào)，煤巖樣本為從地下水庫(kù)的煤巖壩體所處巖層采集到的巖體樣本；然后，基于聲紋特征信號(hào)進(jìn)行分析，以確定裂隙團(tuán)簇連通的逾滲閾值，并基于聲紋特征信號(hào)和逾滲閾值構(gòu)建逾滲模型，逾滲模型用于描述不同工況參數(shù)組下裂隙團(tuán)簇的連通性；之后，基于聲紋特征信號(hào)、裂隙演化過(guò)程以及逾滲模型進(jìn)行學(xué)習(xí)，得到逾滲預(yù)測(cè)模型，逾滲預(yù)測(cè)模型用于根據(jù)聲紋特征信號(hào)的數(shù)量預(yù)測(cè)對(duì)應(yīng)的預(yù)測(cè)模型，并根據(jù)逾滲模型確定應(yīng)力狀態(tài)；之后，通過(guò)微震傳感器獲取微震數(shù)據(jù)，并根據(jù)微震數(shù)據(jù)確定微震事件分布，得到微震特征信號(hào)；最后，將微震特征信號(hào)輸入逾滲預(yù)測(cè)模型，得到目標(biāo)逾滲模型和目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)，基于目標(biāo)應(yīng)力狀態(tài)和目標(biāo)逾滲模型進(jìn)行安全等級(jí)評(píng)價(jià)，并基于安全等級(jí)評(píng)價(jià)進(jìn)行注漿加固。本技術(shù)通過(guò)結(jié)合聲發(fā)射監(jiān)測(cè)技術(shù)和微震監(jiān)測(cè)技術(shù)，能夠更準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)和評(píng)估煤柱壩體的安全狀態(tài)。通過(guò)構(gòu)建逾滲模型和逾滲預(yù)測(cè)模型，可以有效預(yù)測(cè)裂隙團(tuán)簇的連通性，進(jìn)而判斷煤柱壩體的應(yīng)力狀態(tài)和安全等級(jí)，及時(shí)采取注漿加固措施，防止壩體因裂隙連通而引發(fā)的滲漏或破壞，顯著提升了地下水庫(kù)的安全性和穩(wěn)定性，為地下水庫(kù)的長(zhǎng)期安全運(yùn)營(yíng)提供了技術(shù)支持。并且通過(guò)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)和模擬試驗(yàn)的結(jié)合，提高了監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確性和可靠性，能夠?qū)崟r(shí)監(jiān)測(cè)煤柱壩體的微震事件和聲測(cè)事件，及時(shí)發(fā)現(xiàn)潛在的安全隱患，有效預(yù)防和控制地下水庫(kù)的滲漏和壩體破壞，具有顯著的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值和經(jīng)濟(jì)效益。