大數據在沖擊地壓預測上的應用

劉家亨 鄒嘉暉 劉航

摘 要 面對現階段沖擊式地壓難以預測及把控的問題，文章給出了一款借助于大數據技術來分析的礦區沖擊性地壓觀測及預報機制。文章結合于針對某煤礦22123作業面所做出的分析，總結歸納出了在沖擊性地壓產生之前的基本預兆是煤巖層內部所產生的微震類跡象。依托礦山區域內安全生產監測機構對于多類作業面微震的產生情況、溫度變化、煤巖層內部結構力學改變等多類性質的變化形態做出大數據模式的歸納分析，最后借助于傳入各個礦井的地質狀況參數，即能夠對此礦井內沖擊性地壓產生的時空特征做出初步的評估與通報。文章只是做為基于大數據進行分析觀測沖擊性地壓產生的一款理論材料，旨在讓礦區內生產生產設備達到穩定高效運行。

關鍵詞 礦區地壓 沖擊性 地壓觀測 大數據技術 應用

中圖分類號：TD324文獻標識碼：A

0引言

在我們國家目前的經濟狀況下，持續地提升對煤炭礦山的采掘力度，盡管可以促使我國經濟實現一定時期內的快速發展，然而隨著其不斷地加大開采力度所招致的礦山沖擊性地壓所造成的危害也日趨加劇。處在礦山區域內的煤巖層隱含著強大的內在勢能，而沖擊式地壓的發生可促使這部分能量在短時間內以迅猛、突發的狀態由巖層中噴發出來，可導致大量的煤巖結構體的瞬間噴出。煤礦的持續深入性開采極容易引發出礦井內沖擊性地壓危害的出現，對于我們人類賴以生存的地球家園來說，煤炭資源充當著人類生活中能源資源的主導化角色，是屬于一種脫離不掉的依賴性物資，所對應的煤炭采掘規模亦很大，故此沖擊性地壓危害亦為礦山生產作業中所遇到的最為嚴重的地質隱患之一，具有著很強的潛在性威脅。

1沖擊性地壓預防和治理現況

就我們國家來說，其中的大部分煤炭礦山均都擁有50-60年的開采歷史，伴隨著煤炭開采時間的不斷延續以及采掘深度的持續加大，其礦區中沖擊性地壓所造成的危害問題已經顯得逐步的突出化，圓滿處置所發生的礦區沖擊性地壓災害問題已經是迫在眉睫，是當前煤礦生產中的當務之急。然而因為眼下時期的科學技術層次發展得還不到位，對于圓滿處置沖擊性地壓危害問題并未總結歸納出有效的的解決路徑。因為沖擊性地壓所造成危害的深度性，其極大地阻礙了我國煤炭產業發展水平的提升，制約著經濟發展的進程，故此，國內外的廣大學者一直不懈地致力于沖擊性地壓危險的消除，并且在礦區沖擊性地壓的管控模式、觀測方法和產生機理等多項內容的研究上實現了很多的重大突破。

人所共知，造成沖擊性地壓危害的內在原因是多個方面的，致使其產生的因素也是不一而足的，因此沖擊性地壓觀測的困難程度顯而易見，其是很難歸納出一個十分完整的規律性材料及運算公式，其在數學表達上存在著較強的含糊性，然而其本質即為當煤巖層托付著很大的壓力，甚至會超出其內在允許值時，即會出現煤層內在潛能的突然解放，因此在造成巖層內沖擊性地壓出現時其在時空元素及力學參數表現上必然隱含著彼此之間的密切關聯性。

2針對物聯網、大數據和云計算的概念解釋

2.1物聯網

所言物聯網，其是指搭建在人體與物體之間，可實現訊息互為交流的渠道。其是在目前已經相對成熟且完滿的互聯網環境下，依照相應的通訊規則，借助于較為新潮的射頻辨認技術而達成的。西方的美歐等國家都極為關注物聯網體系的構建，且持續性地加大投資，由此有力推進了物聯網體系的構建。

2.2大數據技術

隨著物聯網技術覆蓋的范圍越來越廣，“人、機、物”三元世界在信息空間（Cyber Space）中的交互、融合所產生的數據量越來越大，這樣就產生了大數據問題。

大數據是指具有“大容量、多變性、快速化”特性的數據，這就是“3V”定義。除此之外，“低價值密度”也是大數據還應當具有的顯著特征。

數據分析、管理和數據存儲與大數據有著密切的聯系，大數據的存在及其規模效應給他們帶來了極大的挑戰。因此人們提出了諸如基于 Hadoop 的數據儲存方法、基于 ETL 的數據抽取和集成方法。

2.3云計算技術

云計算技術也是以當今發展迅速的網絡技術為背景下的一種新興的技術，具有按需服務、超大規模、高可拓展、虛擬化、高可靠、通用化等特點。由于云計算有很好的應用和商業價值，所以 Google、Amazon、IBM、SUN、Microsoft 等公司都推出了各自的硬件和軟件架構。

3大數據分析在沖擊地壓預測中的應用

3.1煤礦信息化技術

由于我國煤炭行業發展時間較短、經驗不足以及礦井井下環境的復雜多樣性，與其他行業相比，礦井的信息化較為困難。目前也沒有一個確切的實現煤礦信息化技術綜合自動化的方案。但是僅對于綜合自動化的實踐工作概況而言都是相對類似的，即對煤礦各個子系統都進行聯網和遠程控制和監測，能夠實時了解井下的各種生產狀態，建設一個能實現全礦井各個系統數據接入和顯示的功能平臺。

3.2沖擊地壓的力學機制

沖擊地壓是一種特殊的礦山壓力顯現形式，其根源是高彈性能的突然釋放，其蘊含的高彈性能就是因為上覆巖層的垂直應力、煤巖層自身的膨脹應力和由于地質構造造成的構造應力等所造成的。由于地殼運動的影響以及溫度、壓力的變化，加之地層沉積巖的作用，在地質構造發育形成過程中，地層所受到的應力始終在不斷的變化之中。

4結語

文章提出了一種應用大數據對礦山沖擊地壓進行預測的方法，大數據的應用使沖擊地壓規律的總結和預測變成了可能，但是在全國所有礦井實現上文所提到的礦山安全監測系統和實現大數據處理分析是一件比較困難的事情。若要實現上述的方案，需要投入大量的人力和物力對相關的硬件設備和軟件進行大規模的改良和研發。

參考文獻

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