一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法与流程

1.本发明涉及深部岩体工程技术领域，特别涉及一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法。


背景技术：

2.磷矿作为一种不可再生的自然资源，随着浅层磷资源的逐步枯竭，矿山企业已逐步向深部磷资源进行开采。在深部缓倾斜矿体开挖扰动过程中，受深部复杂地质环境和高地应力影响，致使深部工程中的安全稳定问题日益严峻。
3.随着科学技术的发展，地压的监测手段越来越先进，目前，现场常用的监测方法主要有：微震法、微重力法、地震学预测法、钻屑法和电磁辐射法等。但是大都凭借收集岩体破裂时释放的声波信号，再进行数据处理分析，来进行岩爆预测工作。大量的感应器布置使仪器操作复杂，需要专业技术人员进行操作，且数据收集分析处理需要一定时间，对于一线操作员工非常不友好且前期预埋设备的经济投入大。通过捕捉深部巷道岩体的红外辐射值，能够直观形象地反映岩体的能量积聚程度，从而在一定程度上反映岩体的应力集中程度。此外，开挖掌子面岩体高应力集中区域，产生的岩爆烈度和频率越高，可以通过卸压方法进行岩爆防控。因此，很有必要对深部巷道岩体红外辐射分布情况进行监测，以提高深部岩体工程的安全高效开采。
4.因此，本发明提出一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法。


技术实现要素：

5.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，用以通过红外岩爆检测仪对掌子面进行红外辐射检测，并对高温辐射区域进行识别，进而布置卸压孔，且通过对卸压过程的监测，有效实现岩爆防控。
6.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，包括：步骤1：使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测；步骤2：根据红外辐射云图展示的高温辐射区域，结合所述深部岩体巷道的开采工况，对岩体应力活跃区域进行初步识别；步骤3：根据初步识别结果，确定掌子面的岩爆风险区并锁定高应力区域；步骤4：对所述高应力区域进行应力分析，并布置卸压孔；步骤5：监测所布置的卸压孔的卸压过程，并进行岩爆防控。
7.优选的，使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测之前，包括：采集所述深部岩体巷道的内部信息，构建得到内部结构；确定所述掌子面基于所述内部结构的第一空间线，并根据安全监测模型，对所述内部结构以及第一空间线进行解析，确定安全监测位置；将安全监测位置进行输出，供检测人员参考。
8.优选的，使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测，包括：采用手持式红外岩爆检测仪并按照不同的检测方式对所述掌子面进行检测，获取得到若干检测图像；基于所述若干张检测图像，构建得到红外辐射云图；其中，检测方式包括：由上到下、由下到上、由左到右、由右到左、由中间向四周以及沿对角线的检测方式在内。
9.优选的，基于所述若干张检测图像，构建得到红外辐射云图，包括：获取检测图像中每个位置点的像素值，并生成每个检测图像的检测矩阵；对每个检测矩阵进行位置对齐处理，截取得到每个检测图像的待比较矩阵；从所有待比较矩阵中提取同位置点的元素值，构建得到每个位置点的元素数组；当所述元素数组满足时，对所述元素数组中的元素值进行大小排序，绘制元素散点图，其中，ymax表示所述元素数组中的最大元素值；ymin表示所述元素数组中的最小元素值；表示所述元素数组中的平均元素值；n1表示所述元素数组中的元素值个数；表示所述元素数组中第i1个元素值；对所述元素散点图进行直线拟合，进而对直线拟合结果所对应的拟合线进行第一平均处理，得到最终值，并填充到空白矩阵的相应元素位置上；若不满足，从相应的待比较矩阵中标定与所述同位置点的元素值一样的点，得到点分布图；将基于所述同位置点所得到的所有点分布图进行重叠比较，确定重叠占比；若所述重叠占比大于或等于预设占比，则确定每个点分布图的当下图色深，并按照预设色深对相应的每个点分布图进行调整，并提取同位置点的色深调整元素值进行第二平均处理，得到最终值，并填充到空白矩阵的相应元素位置上；若所述重叠占比小于预设占比，则分别确定待比较矩阵中的色深等级个数，并将色深等级个数最大的待比较矩阵中的对应位置的元素值填充到空白矩阵的相应元素位置上；基于填充结果，获取得到最终矩阵，并对所述最终矩阵进行转换，构建得到红外辐射云图。
10.优选的，根据红外辐射云图展示的高温辐射区域，结合所述深部岩体巷道的开采工况，对岩体应力活跃区域进行初步识别，包括：基于工况解析模型对所述开采工况进行解析，确定不同开采点从开始开采时刻到获取开采工况的获取时刻的开采时间段下的开采信息；将所述开采点与内部结构的位置点进行关联，并将不同位置点的开采信息附加在所述内部结构上；同时，根据所述红外辐射云图与内部结构的空间关系，从附加后的内部结构上提
取相关的开采空间；基于所述开采空间以及红外辐射云图，对所述岩体应力活跃区域进行识别。
11.优选的，根据初步识别结果，确定掌子面的岩爆风险区并锁定高应力区域，包括：根据初步识别结果，对满足高辐射要求的位置点进行标注；根据标注结果进行区域边界划分，得到岩爆风险区域；基于高应力与岩爆风险的预设对应关系，确定出高应力区域。
12.优选的，对所述高应力区域进行应力分析，并布置卸压孔，包括：按照所述高应力区域中的每个区域点的应力大小，对所述高应力区域进行区域划分，并对同应力等级进行同颜色的显著性标注，得到标注分布，其中，应力等级越高，对应标注颜色越深；基于等级-部署映射表，得到部署方案，并按照所述部署方案进行卸压孔的布置。
13.优选的，监测所布置的卸压孔的卸压过程，并进行岩爆防控，包括：实时监测每个卸压孔在开始挖掘后的每个挖掘时刻下的挖掘参数，其中，所述挖掘参数包括挖掘设备的工作参数、挖掘深度、对应挖掘深度下的挖掘侧面的第一面信息与挖掘底面的第二面信息以及每个挖掘时刻下的挖掘矿石的粉碎结果；根据所述挖掘参数，分别计算挖掘设备对应的挖掘难度集合u1、挖掘过程对应的挖掘难度集合u2以及挖掘结果对应的挖掘难度集合u3；；其中，表示挖掘设备在第j1个挖掘时刻对卸压孔的挖掘功率；表示挖掘设备的常规功率；表示在第j1个挖掘时刻对卸压孔的挖掘深度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的常规深度函数；表示在第j1个挖掘时刻下对应第一面信息的参与权重；表示在第j1个挖掘时刻下对应第二面信息的参与权重；表示第j1个挖掘时刻下基于第一面信息确定的平整度；表示第j1个挖掘时刻下基于第二面信息确定的平整度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的常规平整函数；表示第j1个挖掘时刻下基于粉碎结果的矿石粉碎密度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的粉碎密度函数；m1表示对应卸压孔的挖掘时刻的总时刻数；
去除u1、u2以及u3中的最大值以及最小值，并对每个集合中的剩余值进行平均处理，得到每个集合的平均难度；基于三个集合的平均难度，确定对应卸压孔在相应挖掘时刻下的最终难度；；其中，z1表示针对u1处理后集合的平均难度；z2表示针对u2处理后集合的平均难度；z3表示针对u3处理后集合的平均难度；表示针对u1的设置权重；表示针对u2的设置权重；表示针对u3的设置权重，且；表示从中获取最大权重对应的平均难度；根据对应卸压孔的挖掘时刻总数以及每个挖掘时刻下的最终难度，基于总数-难度-强度映射表，向对应卸压孔设置第一爆破强度；根据每个卸压孔的第一爆破强度以及所有卸压孔的布置布局，确定最大允许爆破强度；且对大于所述最大允许爆破强度的第一爆破强度进行修正，得到对应的第二爆破强度；根据所有第二爆破强度，从强度-设置映射表中，得到每个卸压孔的雷管设置个数，并进行岩爆防控。
14.本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
15.下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
16.附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：图1为本发明实施例中一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法的流程图；图2为本发明实施例中技术路线的结构图；图3为本发明实施例中现场巷道红外辐射云图；图4为本发明实施例中被测巷道图；图5为本发明实施例中卸压孔布置图。
具体实施方式
17.以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
18.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，如图1所示，包括：
步骤1：使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测；步骤2：根据红外辐射云图展示的高温辐射区域，结合所述深部岩体巷道的开采工况，对岩体应力活跃区域进行初步识别；步骤3：根据初步识别结果，确定掌子面的岩爆风险区并锁定高应力区域；步骤4：对所述高应力区域进行应力分析，并布置卸压孔；步骤5：监测所布置的卸压孔的卸压过程，并进行岩爆防控。
19.该实施例中，手持式红外岩爆监测仪，其操作简单、便携、成本优势大，可有效解决前期预埋设备经济投入大、岩爆监测过程复杂和效率低的问题。
20.该实施例中，手持式红外岩爆检测仪捕获深部巷道岩体的红外辐射情况，找出深部岩体表面高应力集中区域或应力活跃区在开挖扰动下的红外辐射值所在区域，结合实际巷道断面形态特点，进行有针对性地布置卸压孔。通过卸压钻孔，使卸压孔周围岩体破碎软化，起到弱化巷道掌子面高应力级度的作用。采用正向型爆破方式对卸压孔进行爆破。通过锚网支护，对周围巷道岩体进行加固。施工完成后对巷道施工现场进行清渣处理。技术路线如图2所示。
21.该实施例中，假设巷道掌子面宽度为d米(d≤5米)，检测人员一般站在距离被检测的巷道掌子面前方2d米处，通过捕捉巷道掌子面的红外辐射值进行红外检测。
22.该实施例中，选取红外辐射云图高温区域所对应的掌子面中上部岩体即高应力区域进行布置卸压孔。采用潜孔钻凿岩，平行顶板约30~50厘米处布置6个平行卸压孔或采取“2+2+2”（或“3+2+3”）的方式布置6~8个卸压孔，卸压孔φ80毫米，孔距0.2~0.6米，孔深10米。钻进结束后对卸压孔进行注水浸泡。
23.该实施例中，具体的实施内容包括：对湖北宜昌深部磷矿多个矿区上山巷道和下山巷道采用手持式红外岩爆检测仪找出岩体表面高应力集中区域或应力活跃区在开挖扰动下的红外辐射值所在区域，结合巷道断面形态特点布置卸压孔。
24.通过对开采区的安全监测系统监测发现，矿区岩爆的烈度和频率明显降低，大大降低了矿山开采时的风险。
25.其中，810区域位于矿区ⅳ矿段西北部，对应地表为中屯沟以东，苏家岭以西区域，地势西北高东南低，地表标高1650~1280米，矿体埋深800～600米。自2016年回采至今已形成采空区8.73万平方米，回填3.41万平方米。在巷道掘进及回采的过程中岩爆频繁，伴随着整个生产过程。
26.使用手持式红外岩爆检测仪对某矿巷道掌子面进行红外辐射检测。巷道掌子面宽度为3.5米，检测人员站在距离被检测的巷道掌子面前方7米处，通过捕捉巷道掌子面的红外辐射值进行红外检测。现场巷道红外辐射云图与被测巷道对比，如图3与4所示。
27.根据红外辐射云图展示的高温辐射区域，结合巷道的开采工况，对岩体应力活跃区域进行初步识别，以判断巷道掌子面的岩爆风险区。
28.选取红外辐射云图高温区域所对应的掌子面中上部岩体进行布置卸压孔。采用潜孔钻凿岩，平行顶板约30厘米处采取3+2+3方式布置8个卸压孔，卸压孔φ80毫米，孔距0.2～0.6米，孔深10米。钻进结束后对卸压孔进行注水浸泡。卸压孔布置如图5所示。
29.选择正向型爆破方式对卸压孔进行爆破，每孔的装药量在3千克左右，需3发雷管。
当装药结束后，将孔眼的空余部分用炮泥或沙土填实，封孔的深度在2厘米以上，在孔间进行串联，孔内进行并联，采用连线型的方式引爆，每次对2~8个孔眼进行联炮。
30.采用锚网支护爆破线附近的巷道岩体，垂直于巷道周边布置锚杆眼，安装φ20
×
2200毫米等强预应力锚杆，顶部使用锚笆机打眼，帮部使用风锤打眼。从顶板中部向两边铺锚杆网，两边顶网过肩窝，在巷道帮部加网至底角。
31.施工完成后，对巷道施工现场进行清渣处理。
32.通过对上述巷道的红外辐射云图高温区域所对应的掌子面中上部岩体进行卸压孔布置，在掘进、排险、出渣等生产环节循环过程中未发生岩爆，仅锚网前顶板清排时岩爆1次，为顶板硅质岩岩爆，声音小而清脆，影响微弱。
33.上述技术方案的有益效果是：通过红外岩爆检测仪对掌子面进行红外辐射检测，并对高温辐射区域进行识别，进而布置卸压孔，且通过对卸压过程的监测，有效实现岩爆防控。
34.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测之前，包括：采集所述深部岩体巷道的内部信息，构建得到内部结构；确定所述掌子面基于所述内部结构的第一空间线，并根据安全监测模型，对所述内部结构以及第一空间线进行解析，确定安全监测位置；将安全监测位置进行输出，供检测人员参考。
35.该实施例中，内部信息指的是深部岩体巷道的空余空间，便于构建内部结构，主要是为了确定安全监测位置。
36.该实施例中，第一空间线指的是掌子面与内部结构基于地面的连接线。
37.该实施例中，安全监测模型是预先训练好的，基于不同的空间大小与连接线与空间的位置关系，且匹配的安全监测位置为样本训练得到的，因此，可以得到安全监测位置，且安全监测位置是监测人员需要站到的位置，且在确定安全监测位置的过程中，一般也是在该连接线的前方2m左右，如果空间直线大小小于2m，则在与连接线的最远位置进行红外监测。
38.上述技术方案的有益效果是：通过获取内部结构以及确定掌子面与其结构的空间线，便于基于模型解析，得到安全监测位置，保证检测人员的安全性。
39.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测，包括：采用手持式红外岩爆检测仪并按照不同的检测方式对所述掌子面进行检测，获取得到若干检测图像；基于所述若干张检测图像，构建得到红外辐射云图；其中，检测方式包括：由上到下、由下到上、由左到右、由右到左、由中间向四周以及沿对角线的检测方式在内。
40.该实施例中，每种检测方式下都存在一张检测图像。
41.上述技术方案的有益效果是：通过按照不同的检测方式对掌子面进行检测，来获取若干检测图像，保证图像的充足，为后续构建云图提供有效基础。
42.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，基于所述若干张
检测图像，构建得到红外辐射云图，包括：获取检测图像中每个位置点的像素值，并生成每个检测图像的检测矩阵；对每个检测矩阵进行位置对齐处理，截取得到每个检测图像的待比较矩阵；从所有待比较矩阵中提取同位置点的元素值，构建得到每个位置点的元素数组；当所述元素数组满足时，对所述元素数组中的元素值进行大小排序，绘制元素散点图，其中，ymax表示所述元素数组中的最大元素值；ymin表示所述元素数组中的最小元素值；表示所述元素数组中的平均元素值；n1表示所述元素数组中的元素值个数；表示所述元素数组中第i1个元素值；对所述元素散点图进行直线拟合，进而对直线拟合结果所对应的拟合线进行第一平均处理，得到最终值，并填充到空白矩阵的相应元素位置上；若不满足，从相应的待比较矩阵中标定与所述同位置点的元素值一样的点，得到点分布图；将基于所述同位置点所得到的所有点分布图进行重叠比较，确定重叠占比；若所述重叠占比大于或等于预设占比，则确定每个点分布图的当下图色深，并按照预设色深对相应的每个点分布图进行调整，并提取同位置点的色深调整元素值进行第二平均处理，得到最终值，并填充到空白矩阵的相应元素位置上；若所述重叠占比小于预设占比，则分别确定待比较矩阵中的色深等级个数，并将色深等级个数最大的待比较矩阵中的对应位置的元素值填充到空白矩阵的相应元素位置上；基于填充结果，获取得到最终矩阵，并对所述最终矩阵进行转换，构建得到红外辐射云图。
43.该实施例中，由于检测方式不一样，所以每张检测图像中所涉及到的位置点的个数也可能是不一样的，但是为了保证对同位置点的元素值分析的精准性，所以进行了位置对齐处理，来截取每张检测图像中都包含的位置点，也就是截取后的图像中位置点是一样的，所构建的待比较矩阵是针对截取图像上每个位置点的像素值的。
44.该实施例中，比如，存在5张截取图像，那么针对位置点1所构建的元素数组中就包含5个元素值，且元素值即为对应的像素值。
45.该实施例中，元素散点图的横坐标为检测图像的拍摄时间，纵坐标为元素值大小。
46.该实施例中，第一平均处理指的是对该拟合线上的5个点的元素值进行累加以及平均计算。
47.该实施例中，重叠比较指的是同数组中每个元素所对应的点分布图都进行重叠，也就是5个点分布图中的每个点都存在5个重叠，才可以将该点视为重叠。
48.比如，重叠占比是依据点分布图中点最少的图中的点的个数为分母，以完全重叠的点的个数为分子，计算得到的，且预设占比的取值一般为0.5。
49.该实施例中，色深调整指的是，采用手持式红外岩爆检测仪进行采集的过程中，由
于扫描方式的不一样、光线的不一样、亦或者设备在自身系统误差，在采集的过程中，针对同个位置点但是在不同方式下所得到的红外结果是不一样的，最后所表现在图像上的颜色深度也是不一样的，也就是色深不一样的。
50.该实施例中，预设色深指的是该手持式红外岩爆检测在检测样本矿石后得到的颜色深度，比如，检测的样本矿石的深度为1，但是，在对深部岩体巷道掌子面进行检测过程中，位置点1本应该为深度1，但是此时确为1.2，进而就需要按照深度1来对深度1.2进行调整。
51.该实施例中，色深等级个数越大对应的参考价值越大，所以，算去的最大色深等级个数对应的待比较矩阵。
52.该实施例中，矩阵转换是因为矩阵是数学表达的形式，需要将其转为图像表达的形式，方便获取得到红外辐射云图。
53.上述技术方案的有益效果是：通过对矩阵进行对齐处理，便于进行同位置的分析，且通过对元素数组进行分析判断，来确定对应元素位置的合理填充值，保证所获取的红外辐射云图的精准性，为后续防控提供精准基础。
54.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，根据红外辐射云图展示的高温辐射区域，结合所述深部岩体巷道的开采工况，对岩体应力活跃区域进行初步识别，包括：基于工况解析模型对所述开采工况进行解析，确定不同开采点从开始开采时刻到获取开采工况的获取时刻的开采时间段下的开采信息；将所述开采点与内部结构的位置点进行关联，并将不同位置点的开采信息附加在所述内部结构上；同时，根据所述红外辐射云图与内部结构的空间关系，从附加后的内部结构上提取相关的开采空间；基于所述开采空间以及红外辐射云图，对所述岩体应力活跃区域进行识别。
55.该实施例中，开采工况指的是该深部巷道在不同时刻下不同位置的采集深度、采集宽度以及采集高度。
56.该实施例中，通过工况解析模型，可以对采集工况进行分析，来确定不同开采点从开始开采时刻到获取开采工况的获取时刻的开采时间段下的开采信息，开采信息也就是深度、宽度以及高度。
57.该实施例中，关联指的是将开采点与位置点进行一一对应上。
58.该实施例中，附加指的是将开采信息标注在对应位置点上，便于直接观看。
59.该实施例中，空间关系指的掌子面与内部结构的位置关系。
60.该实施例中，开采空间指的是与掌子面相关的开采情况。
61.该实施例中，应力活跃区域指的是应力存在变化的区域，比如：位置1的应力为1，位置2的应力为1，位置3的应力为1，位置4的应力为1.2，位置5的应力为1.3，此时，位置4与位置5对应的区域即为应力活跃区域。
62.上述技术方案的有益效果是：将开采工况与红外辐射云图进行位置关联，有效的实现对岩体应力活跃区域的识别，保证布置卸压孔的合理性。
63.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，根据初步识别结
果，确定掌子面的岩爆风险区并锁定高应力区域，包括：根据初步识别结果，对满足高辐射要求的位置点进行标注；根据标注结果进行区域边界划分，得到岩爆风险区域；基于高应力与岩爆风险的预设对应关系，确定出高应力区域。
64.该实施例中，高辐射要求指的是对应的温度值大于边界温度值（提前设定好的），此时，就需要对相应的位置点进行标注。
65.该实施例中，区域边界划分指的是获取标注的位置点的最外围边界，得到岩爆风险区域。
66.该实施例中，预设对应关系是预先设定好的，一般是在岩爆风险区域的中上部，即为高应力区域。
67.上述技术方案的有益效果是：通过进行点标注以及边界划分、且结合预设对应关系，便于有效确定高应力区域，为布置卸压孔提供基础。
68.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，对所述高应力区域进行应力分析，并布置卸压孔，包括：按照所述高应力区域中的每个区域点的应力大小，对所述高应力区域进行区域划分，并对同应力等级进行同颜色的显著性标注，得到标注分布，其中，应力等级越高，对应标注颜色越深；基于等级-部署映射表，得到部署方案，并按照所述部署方案进行卸压孔的布置。
69.该实施例中，区域划分是根据应力进行划分的，同应力等级是根据应力的值大小进行确定的，且每个等级都有一个对应的应力范围。
70.该实施例中，等级-部署映射表是包含不同的应力等级以及等级对应区域的区域分布在内的、且对应的部署方案的结果，因此，可以直接获取得到部署方案。
71.该实施例中，部署结果可如图5所示。
72.上述技术方案的有益效果是：通过应力等级划分，得到等级区域分布，为布置卸压孔提供基础。
73.本发明提供一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，监测所布置的卸压孔的卸压过程，并进行岩爆防控，包括：实时监测每个卸压孔在开始挖掘后的每个挖掘时刻下的挖掘参数，其中，所述挖掘参数包括挖掘设备的工作参数、挖掘深度、对应挖掘深度下的挖掘侧面的第一面信息与挖掘底面的第二面信息以及每个挖掘时刻下的挖掘矿石的粉碎结果；根据所述挖掘参数，分别计算挖掘设备对应的挖掘难度集合u1、挖掘过程对应的挖掘难度集合u2以及挖掘结果对应的挖掘难度集合u3；
；其中，表示挖掘设备在第j1个挖掘时刻对卸压孔的挖掘功率；表示挖掘设备的常规功率；表示在第j1个挖掘时刻对卸压孔的挖掘深度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的常规深度函数；表示在第j1个挖掘时刻下对应第一面信息的参与权重；表示在第j1个挖掘时刻下对应第二面信息的参与权重；表示第j1个挖掘时刻下基于第一面信息确定的平整度；表示第j1个挖掘时刻下基于第二面信息确定的平整度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的常规平整函数；表示第j1个挖掘时刻下基于粉碎结果的矿石粉碎密度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的粉碎密度函数；m1表示对应卸压孔的挖掘时刻的总时刻数；去除u1、u2以及u3中的最大值以及最小值，并对每个集合中的剩余值进行平均处理，得到每个集合的平均难度；基于三个集合的平均难度，确定对应卸压孔在相应挖掘时刻下的最终难度；；其中，z1表示针对u1处理后集合的平均难度；z2表示针对u2处理后集合的平均难度；z3表示针对u3处理后集合的平均难度；表示针对u1的设置权重；表示针对u2的设置权重；表示针对u3的设置权重，且；表示从中获取最大权重对应的平均难度；根据对应卸压孔的挖掘时刻总数以及每个挖掘时刻下的最终难度，基于总数-难度-强度映射表，向对应卸压孔设置第一爆破强度；根据每个卸压孔的第一爆破强度以及所有卸压孔的布置布局，确定最大允许爆破强度；且对大于所述最大允许爆破强度的第一爆破强度进行修正，得到对应的第二爆破强度；根据所有第二爆破强度，从强度-设置映射表中，得到每个卸压孔的雷管设置个
数，并进行岩爆防控。
74.该实施例中，挖掘时刻可以是2秒，每2秒暂停一次，来采集面信息。
75.该实施例中，工作参数指的是工作功率。
76.该实施例中，粉碎结果指的对在挖掘过程中导致矿石破碎后，对应的粉碎密度。
77.该实施例中，从卸压孔开始挖掘到挖掘结束，其中涉及到的挖掘次数，也就是挖掘时刻总数。
78.该实施例中，总数-难度-强度映射表是包含不同组合的挖掘时刻总数-每个挖掘时刻下最终难度组合-爆破强度在内的，都是专家预先确定好的，所以，可以直接得到第一爆破强度。
79.该实施例中，布置布局指的是针对该掌子面的卸压孔的分布位置情况，且最大允许爆破强度是从所有第一爆破强度中获取最大的，并确根据最大的基于布位置情况下可能导致其余地方也出现爆破，所以，来进行修正，比如，分布位置情况表明可能会对掌子面的非爆破地方造成损坏，此时，就需要将爆破强度减小，也就是修正，来得到第二爆破强度。
80.该实施例中，强度-设置映射表包括爆破强度以及与强度一致的雷管个数在内。
81.该实施例中，对应的第二爆破强度=；其中，s01为对应的第一爆破强度；k01表示第一爆破强度中的最大强度；d01表示基于卸压孔的分布位置情况确定的损坏系数，k01xd01为最大允许爆破强度。
82.上述技术方案的有益效果是：通过获取挖掘参数，来构建三个针对挖掘难度的集合，进而来分别获取平均难度求取最终难度，且通过映射表方便获取爆破强度，进而根据布置布局来进行修正，得到第二爆破强度，为后续设置雷管以及岩爆防控提供基础。
83.显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

技术特征：
1.一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，其特征在于，包括：步骤1：使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测；步骤2：根据红外辐射云图展示的高温辐射区域，结合所述深部岩体巷道的开采工况，对岩体应力活跃区域进行初步识别；步骤3：根据初步识别结果，确定掌子面的岩爆风险区并锁定高应力区域；步骤4：对所述高应力区域进行应力分析，并布置卸压孔；步骤5：监测所布置的卸压孔的卸压过程，并进行岩爆防控。2.根据权利要求1所述的基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，其特征在于，使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测之前，包括：采集所述深部岩体巷道的内部信息，构建得到内部结构；确定所述掌子面基于所述内部结构的第一空间线，并根据安全监测模型，对所述内部结构以及第一空间线进行解析，确定安全监测位置；将安全监测位置进行输出，供检测人员参考。3.根据权利要求1所述的基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，其特征在于，使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测，包括：采用手持式红外岩爆检测仪并按照不同的检测方式对所述掌子面进行检测，获取得到若干检测图像；基于所述若干张检测图像，构建得到红外辐射云图；其中，检测方式包括：由上到下、由下到上、由左到右、由右到左、由中间向四周以及沿对角线的检测方式在内。4.根据权利要求3所述的基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，其特征在于，基于所述若干张检测图像，构建得到红外辐射云图，包括：获取检测图像中每个位置点的像素值，并生成每个检测图像的检测矩阵；对每个检测矩阵进行位置对齐处理，截取得到每个检测图像的待比较矩阵；从所有待比较矩阵中提取同位置点的元素值，构建得到每个位置点的元素数组；当所述元素数组满足时，对所述元素数组中的元素值进行大小排序，绘制元素散点图，其中，ymax表示所述元素数组中的最大元素值；ymin表示所述元素数组中的最小元素值；表示所述元素数组中的平均元素值；n1表示所述元素数组中的元素值个数；表示所述元素数组中第i1个元素值；对所述元素散点图进行直线拟合，进而对直线拟合结果所对应的拟合线进行第一平均处理，得到最终值，并填充到空白矩阵的相应元素位置上；若不满足，从相应的待比较矩阵中标定与所述同位置点的元素值一样的点，得到点分布图；将基于所述同位置点所得到的所有点分布图进行重叠比较，确定重叠占比；若所述重叠占比大于或等于预设占比，则确定每个点分布图的当下图色深，并按照预
设色深对相应的每个点分布图进行调整，并提取同位置点的色深调整元素值进行第二平均处理，得到最终值，并填充到空白矩阵的相应元素位置上；若所述重叠占比小于预设占比，则分别确定待比较矩阵中的色深等级个数，并将色深等级个数最大的待比较矩阵中的对应位置的元素值填充到空白矩阵的相应元素位置上；基于填充结果，获取得到最终矩阵，并对所述最终矩阵进行转换，构建得到红外辐射云图。5.根据权利要求1所述的基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，其特征在于，根据红外辐射云图展示的高温辐射区域，结合所述深部岩体巷道的开采工况，对岩体应力活跃区域进行初步识别，包括：基于工况解析模型对所述开采工况进行解析，确定不同开采点从开始开采时刻到获取开采工况的获取时刻的开采时间段下的开采信息；将所述开采点与内部结构的位置点进行关联，并将不同位置点的开采信息附加在所述内部结构上；同时，根据所述红外辐射云图与内部结构的空间关系，从附加后的内部结构上提取相关的开采空间；基于所述开采空间以及红外辐射云图，对所述岩体应力活跃区域进行识别。6.根据权利要求1所述的基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，其特征在于，根据初步识别结果，确定掌子面的岩爆风险区并锁定高应力区域，包括：根据初步识别结果，对满足高辐射要求的位置点进行标注；根据标注结果进行区域边界划分，得到岩爆风险区域；基于高应力与岩爆风险的预设对应关系，确定出高应力区域。7.根据权利要求1所述的基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，其特征在于，对所述高应力区域进行应力分析，并布置卸压孔，包括：按照所述高应力区域中的每个区域点的应力大小，对所述高应力区域进行区域划分，并对同应力等级进行同颜色的显著性标注，得到标注分布，其中，应力等级越高，对应标注颜色越深；基于等级-部署映射表，得到部署方案，并按照所述部署方案进行卸压孔的布置。8.根据权利要求1所述的基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，其特征在于，监测所布置的卸压孔的卸压过程，并进行岩爆防控，包括：实时监测每个卸压孔在开始挖掘后的每个挖掘时刻下的挖掘参数，其中，所述挖掘参数包括挖掘设备的工作参数、挖掘深度、对应挖掘深度下的挖掘侧面的第一面信息与挖掘底面的第二面信息以及每个挖掘时刻下的挖掘矿石的粉碎结果；根据所述挖掘参数，分别计算挖掘设备对应的挖掘难度集合u1、挖掘过程对应的挖掘难度集合u2以及挖掘结果对应的挖掘难度集合u3；
；其中，表示挖掘设备在第j1个挖掘时刻对卸压孔的挖掘功率；表示挖掘设备的常规功率；表示在第j1个挖掘时刻对卸压孔的挖掘深度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的常规深度函数；表示在第j1个挖掘时刻下对应第一面信息的参与权重；表示在第j1个挖掘时刻下对应第二面信息的参与权重；表示第j1个挖掘时刻下基于第一面信息确定的平整度；表示第j1个挖掘时刻下基于第二面信息确定的平整度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的常规平整函数；表示第j1个挖掘时刻下基于粉碎结果的矿石粉碎密度；表示与第j1个挖掘功率一致的情况下所对应的粉碎密度函数；m1表示对应卸压孔的挖掘时刻的总时刻数；去除u1、u2以及u3中的最大值以及最小值，并对每个集合中的剩余值进行平均处理，得到每个集合的平均难度；基于三个集合的平均难度，确定对应卸压孔在相应挖掘时刻下的最终难度；；其中，z1表示针对u1处理后集合的平均难度；z2表示针对u2处理后集合的平均难度；z3表示针对u3处理后集合的平均难度；表示针对u1的设置权重；表示针对u2的设置权重；表示针对u3的设置权重，且；表示从中获取最大权重对应的平均难度；根据对应卸压孔的挖掘时刻总数以及每个挖掘时刻下的最终难度，基于总数-难度-强度映射表，向对应卸压孔设置第一爆破强度；根据每个卸压孔的第一爆破强度以及所有卸压孔的布置布局，确定最大允许爆破强度；且对大于所述最大允许爆破强度的第一爆破强度进行修正，得到对应的第二爆破强度；根据所有第二爆破强度，从强度-设置映射表中，得到每个卸压孔的雷管设置个数，并进行岩爆防控。

技术总结
本发明提供了一种基于红外监测技术下的深部巷道岩爆防控方法，包括：使用手持式红外岩爆检测仪对深部岩体巷道掌子面进行红外辐射检测；根据红外辐射云图展示的高温辐射区域，结合深部岩体巷道的开采工况，对岩体应力活跃区域进行初步识别；根据初步识别结果，确定掌子面的岩爆风险区并锁定高应力区域；对高应力区域进行应力分析，并布置卸压孔；监测所布置的卸压孔的卸压过程，并进行岩爆防控。通过红外岩爆检测仪对掌子面进行红外辐射检测，并对高温辐射区域进行识别，进而布置卸压孔，且通过对卸压过程的监测，有效实现岩爆防控。有效实现岩爆防控。有效实现岩爆防控。


技术研发人员：吝曼卿 陈烨 彭亚利 张电吉 卢永雄 金胜利 李先福 王东 冯磊 张艺 张岸勤
受保护的技术使用者：湖北兴发化工集团股份有限公司
技术研发日：2023.06.20
技术公布日：2023/9/12