大數(shù)據(jù)在沖擊地壓預(yù)測上的應(yīng)用

劉家亨 鄒嘉暉 劉航

摘 要 面對現(xiàn)階段沖擊式地壓難以預(yù)測及把控的問題，文章給出了一款借助于大數(shù)據(jù)技術(shù)來分析的礦區(qū)沖擊性地壓觀測及預(yù)報機制。文章結(jié)合于針對某煤礦22123作業(yè)面所做出的分析，總結(jié)歸納出了在沖擊性地壓產(chǎn)生之前的基本預(yù)兆是煤巖層內(nèi)部所產(chǎn)生的微震類跡象。依托礦山區(qū)域內(nèi)安全生產(chǎn)監(jiān)測機構(gòu)對于多類作業(yè)面微震的產(chǎn)生情況、溫度變化、煤巖層內(nèi)部結(jié)構(gòu)力學(xué)改變等多類性質(zhì)的變化形態(tài)做出大數(shù)據(jù)模式的歸納分析，最后借助于傳入各個礦井的地質(zhì)狀況參數(shù)，即能夠?qū)Υ说V井內(nèi)沖擊性地壓產(chǎn)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(shù)據(jù)進行分析觀測沖擊性地壓產(chǎn)生的一款理論材料，旨在讓礦區(qū)內(nèi)生產(chǎn)生產(chǎn)設(shè)備達到穩(wěn)定高效運行。

關(guān)鍵詞 礦區(qū)地壓 沖擊性 地壓觀測 大數(shù)據(jù)技術(shù) 應(yīng)用

中圖分類號：TD324文獻標(biāo)識碼：A

0引言

在我們國家目前的經(jīng)濟狀況下，持續(xù)地提升對煤炭礦山的采掘力度，盡管可以促使我國經(jīng)濟實現(xiàn)一定時期內(nèi)的快速發(fā)展，然而隨著其不斷地加大開采力度所招致的礦山?jīng)_擊性地壓所造成的危害也日趨加劇。處在礦山區(qū)域內(nèi)的煤巖層隱含著強大的內(nèi)在勢能，而沖擊式地壓的發(fā)生可促使這部分能量在短時間內(nèi)以迅猛、突發(fā)的狀態(tài)由巖層中噴發(fā)出來，可導(dǎo)致大量的煤巖結(jié)構(gòu)體的瞬間噴出。煤礦的持續(xù)深入性開采極容易引發(fā)出礦井內(nèi)沖擊性地壓危害的出現(xiàn)，對于我們?nèi)祟愘囈陨娴牡厍蚣覉@來說，煤炭資源充當(dāng)著人類生活中能源資源的主導(dǎo)化角色，是屬于一種脫離不掉的依賴性物資，所對應(yīng)的煤炭采掘規(guī)模亦很大，故此沖擊性地壓危害亦為礦山生產(chǎn)作業(yè)中所遇到的最為嚴(yán)重的地質(zhì)隱患之一，具有著很強的潛在性威脅。

1沖擊性地壓預(yù)防和治理現(xiàn)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(xù)以及采掘深度的持續(xù)加大，其礦區(qū)中沖擊性地壓所造成的危害問題已經(jīng)顯得逐步的突出化，圓滿處置所發(fā)生的礦區(qū)沖擊性地壓災(zāi)害問題已經(jīng)是迫在眉睫，是當(dāng)前煤礦生產(chǎn)中的當(dāng)務(wù)之急。然而因為眼下時期的科學(xué)技術(shù)層次發(fā)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(jié)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(chǎn)業(yè)發(fā)展水平的提升，制約著經(jīng)濟發(fā)展的進程，故此，國內(nèi)外的廣大學(xué)者一直不懈地致力于沖擊性地壓危險的消除，并且在礦區(qū)沖擊性地壓的管控模式、觀測方法和產(chǎn)生機理等多項內(nèi)容的研究上實現(xiàn)了很多的重大突破。

人所共知，造成沖擊性地壓危害的內(nèi)在原因是多個方面的，致使其產(chǎn)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(guī)律性材料及運算公式，其在數(shù)學(xué)表達上存在著較強的含糊性，然而其本質(zhì)即為當(dāng)煤巖層托付著很大的壓力，甚至?xí)銎鋬?nèi)在允許值時，即會出現(xiàn)煤層內(nèi)在潛能的突然解放，因此在造成巖層內(nèi)沖擊性地壓出現(xiàn)時其在時空元素及力學(xué)參數(shù)表現(xiàn)上必然隱含著彼此之間的密切關(guān)聯(lián)性。

2針對物聯(lián)網(wǎng)、大數(shù)據(jù)和云計算的概念解釋

2.1物聯(lián)網(wǎng)

所言物聯(lián)網(wǎng)，其是指搭建在人體與物體之間，可實現(xiàn)訊息互為交流的渠道。其是在目前已經(jīng)相對成熟且完滿的互聯(lián)網(wǎng)環(huán)境下，依照相應(yīng)的通訊規(guī)則，借助于較為新潮的射頻辨認(rèn)技術(shù)而達成的。西方的美歐等國家都極為關(guān)注物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建，且持續(xù)性地加大投資，由此有力推進了物聯(lián)網(wǎng)體系的構(gòu)建。

2.2大數(shù)據(jù)技術(shù)

隨著物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)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(chǎn)生的數(shù)據(jù)量越來越大，這樣就產(chǎn)生了大數(shù)據(jù)問題。

大數(shù)據(jù)是指具有“大容量、多變性、快速化”特性的數(shù)據(jù)，這就是“3V”定義。除此之外，“低價值密度”也是大數(shù)據(jù)還應(yīng)當(dāng)具有的顯著特征。

數(shù)據(jù)分析、管理和數(shù)據(jù)存儲與大數(shù)據(jù)有著密切的聯(lián)系，大數(shù)據(jù)的存在及其規(guī)模效應(yīng)給他們帶來了極大的挑戰(zhàn)。因此人們提出了諸如基于 Hadoop 的數(shù)據(jù)儲存方法、基于 ETL 的數(shù)據(jù)抽取和集成方法。

2.3云計算技術(shù)

云計算技術(shù)也是以當(dāng)今發(fā)展迅速的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為背景下的一種新興的技術(shù)，具有按需服務(wù)、超大規(guī)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(yīng)用和商業(yè)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(gòu)。

3大數(shù)據(jù)分析在沖擊地壓預(yù)測中的應(yīng)用

3.1煤礦信息化技術(shù)

由于我國煤炭行業(yè)發(fā)展時間較短、經(jīng)驗不足以及礦井井下環(huán)境的復(fù)雜多樣性，與其他行業(yè)相比，礦井的信息化較為困難。目前也沒有一個確切的實現(xiàn)煤礦信息化技術(shù)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(tǒng)都進行聯(lián)網(wǎng)和遠程控制和監(jiān)測，能夠?qū)崟r了解井下的各種生產(chǎn)狀態(tài)，建設(shè)一個能實現(xiàn)全礦井各個系統(tǒng)數(shù)據(jù)接入和顯示的功能平臺。

3.2沖擊地壓的力學(xué)機制

沖擊地壓是一種特殊的礦山壓力顯現(xiàn)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(yīng)力、煤巖層自身的膨脹應(yīng)力和由于地質(zhì)構(gòu)造造成的構(gòu)造應(yīng)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(zhì)構(gòu)造發(fā)育形成過程中，地層所受到的應(yīng)力始終在不斷的變化之中。

4結(jié)語

文章提出了一種應(yīng)用大數(shù)據(jù)對礦山?jīng)_擊地壓進行預(yù)測的方法，大數(shù)據(jù)的應(yīng)用使沖擊地壓規(guī)律的總結(jié)和預(yù)測變成了可能，但是在全國所有礦井實現(xiàn)上文所提到的礦山安全監(jiān)測系統(tǒng)和實現(xiàn)大數(shù)據(jù)處理分析是一件比較困難的事情。若要實現(xiàn)上述的方案，需要投入大量的人力和物力對相關(guān)的硬件設(shè)備和軟件進行大規(guī)模的改良和研發(fā)。

參考文獻

[1] 孫繼平.煤礦信息化與自動化發(fā)展趨勢[J].工礦自動化，2015，41（04）：1-5.

[2] INMON B.The data warehouse budget[EB/OL].http：//www.datawarehouse. inf.br/papers/inmon%20budget-1.pdf，2013-10-02.

[3] 王元卓，靳小龍，程學(xué)旗.網(wǎng)絡(luò)大數(shù)據(jù)：現(xiàn)狀與展望[J].計算機學(xué)報，2013，36（06）：1125-1138.

• [4] 鄒德蘊，姜福興.煤巖體中儲存能量與沖擊地壓孕育機理及預(yù)測方法的研究[J].煤炭學(xué)報，2004（02）：159-163.