1.一种基于监测数据的矿井锚杆评估系统,其特征在于,包括:数据获取模块:用于在目标矿井内选取多根矿井锚杆,并获取矿井锚杆选取数据,并对每一个矿井锚杆进行工作环境监测,并获取矿井锚杆监测数据,得到矿井锚杆初步采集数据;
监测频次模块:用于标记一个锚杆监测周期,通过分析矿井锚杆初步采集数据对每一根矿井锚杆在锚杆监测周期内的监测频次进行获取,得到锚杆周期监测频次数据;
周期监测模块:用于根据锚杆周期监测数据对每一根矿井锚杆进行周期性位置监测,获取锚杆位置评估系数,对每一根矿井锚杆进行周期性形变监测,获取锚杆形变评估系数,得到锚杆周期监测数据;
所述周期监测模块对锚杆周期监测数据进行获取,具体如下:获取锚杆周期监测频次数据,根据锚杆周期监测频次数据对每一根矿井锚杆对应的锚杆监测时间点数据和锚杆监测周期进行获取;
根据样本矿井锚杆对应的锚杆监测时间点数据对锚杆监测周期内的第一锚杆监测时间点至第m锚杆监测时间点进行获取;
对样本矿井锚杆进行位置监测,得到样本矿井锚杆对应的周期监测数据;
具体如下:
获取样本矿井锚杆所处区域的矿井剖面图,得到样本矿井剖面图;
在样本矿井剖面图中,将矿井弧面与矿井地面的一端交点标记为第一位置特征点,将矿井弧面与矿井地面的另一端交点标记为第二位置特征点,将第一位置特征点与第二位置特征点的连续标记为第一位置特征线,将第一位置特征线的中点标记为第三位置特征点;
在样本矿井剖面图中,将第一位置特征线标记为坐标x轴,将第三位置特征点标记为坐标原点,作坐标原点,做垂直与坐标x轴的直线,得到坐标y轴,将坐标x轴、坐标y轴以及坐标原点所组成的平面直角坐标系标记为矿井剖面直角坐标系;
在样本矿井锚杆顶部的标记一个第一锚杆特征点,过第一锚杆特征点作与样本矿井锚杆本体的平行线,将平行线与样本矿井锚杆尾部的交点标记为第二锚杆特征点,作第一锚杆特征点与第二锚杆特征点的连线,得到锚杆标记线;
在矿井剖面直角坐标系对处于第一锚杆监测时间点的样本矿井锚杆进行位置监测,得到第一锚杆位置监测数值;
对处于第二锚杆监测时间点至第m锚杆监测时间点的样本矿井锚杆进行位置监测,得到第二锚杆位置监测数值至第m锚杆位置监测数值;
将第一锚杆位置监测数值至第m锚杆位置监测数值通过计算得到锚杆位置评估系数;
具体如下:
;
其中,Wpg为锚杆位置评估系数,Wzi为第i锚杆位置监测数值,Wz(i‑1)为第i‑1锚杆位置监测数值;
在矿井剖面直角坐标系对处于第一锚杆监测时间点的样本矿井锚杆进行形变监测,得到第一锚杆形变监测数值;
对处于第二锚杆监测时间点至第m锚杆监测时间点的样本矿井锚杆进行形变监测,得到第二锚杆形变监测数值至第m锚杆形变监测数值;
将第一锚杆形变监测数值至第m锚杆形变监测数值通过计算得到锚杆形变评估系数;
具体如下:
;
其中,Xpg为锚杆形变评估系数,Xzi为第i锚杆形变监测数值,Xz(i‑1)为第i‑1锚杆形变监测数值;
将锚杆位置评估系数和锚杆形变评估系数定义为样本矿井锚杆对应的周期监测数据;
重复对样本矿井锚杆对应的周期监测数据的获取过程,分别对每一根矿井锚杆对应的周期监测数据进行获取,得到锚杆周期监测数据;
所述周期监测模块对第一锚杆位置监测数值进行获取,具体如下:对锚杆标记线在矿井剖面直角坐标系中的极径长度数值进行获取,得到锚杆极径数值;
对锚杆标记线在矿井剖面直角坐标系的极角进行获取,得到锚杆极角数值;
分别获取锚杆极径基准数值和锚杆极角基准数值,将锚杆极径数值、锚杆极角数值、锚杆极径基准数值以及锚杆极角基准数值通过计算得到第一锚杆位置监测数值;
对第一锚杆位置监测数值进行计算,具体公式如下:
;
其中,Wz1为第一锚杆位置监测数值,Jjz为锚杆极径数值,Jzl为锚杆极径基准数值,Ljs为锚杆极角数值,Ljj为锚杆极角基准数值;
所述周期监测模块对第一锚杆形变监测数值进行获取,具体如下:将处于第一锚杆监测时间点的样本矿井锚杆在矿井剖面直角坐标系进行标记,并获取锚杆标记线;
在样本矿井锚杆中随机标记若干个形变特征点,并在所标记的多个形变特征点中随机选取一个形变特征点作为样本形变特征点;
作样本特征点与锚杆标记线的垂线,将垂线与锚杆标记线的交点标记为形变垂直交点,对样本形变特征点与形变垂直交点的距离数值进行获取,得到样本形变特征点对应的形变特征距离,对样本矿井锚杆的半径进行获取,得到形变基准距离,计算形变特征距离与形变基准距离的差值,并对所得差值取绝对值,得到样本形变特征点对应的锚杆形变距离;
分别对每一个形变特征点对应的锚杆形变距离进行获取,得到多个锚杆形变距离,并对所得的多个锚杆形变距离进行平均数计算,得到第一锚杆形变监测数值;
综合评估模块:用于根据锚杆周期监测数据获取每一根矿井锚杆的锚杆安全评估系数,并获取锚杆安全评估系数阈值与锚杆安全评估系数进行数值比对,根据数值比对结果进行安全性综合评估。
2.根据权利要求1所述的一种基于监测数据的矿井锚杆评估系统,其特征在于,所述数据获取模块对矿井锚杆初步采集数据进行获取,具体如下:对目标矿井内所安装的矿井锚杆进行获取,得到多根矿井锚杆,并在所获取的多根矿井锚杆中任意选取一根作为样本矿井锚杆,得到矿井锚杆选取数据;
获取样本矿井锚杆的安装时间数值,得到第一特征时间数值,对当前时刻对应的时间数值进行获取,得到第二特征时间数值,计算第一特征时间数值与第二特征时间数值的时间差值,得到锚杆累计工作时长;
在目标矿井中,对样本矿井锚杆与岩体接触的区域进行标记,得到锚杆岩体接触区域;
在锚杆岩体接触区域中,将锚杆侵入岩体的区域标记为第一锚岩接触区域,将锚杆未侵入岩体的区域标记为第二锚岩接触区域;
对第一锚岩接触区域进行稳定性监测,得到第一岩体稳定性系数;
在第二锚岩接触区域内,任意选取若干个岩体特征点,分别对每一个岩体特征点的摩氏硬度数值进行获取,得到多个特征点硬度数值,并对所得的多个特征点硬度数值进行平均数计算,得到第二岩体稳定性系数;
将样本矿井锚杆对应的锚杆累计工作时长、第一岩体稳定性系数以及第二岩体稳定性系数定义为矿井锚杆监测数据;
分别对每一根矿井锚杆对应的矿井锚杆监测数据进行获取,得到多个矿井锚杆监测数据;
将多个矿井锚杆监测数据和矿井锚杆选取数据定义为矿井锚杆初步采集数据。
3.根据权利要求2所述的一种基于监测数据的矿井锚杆评估系统,其特征在于,所述数据获取模块对第一岩体稳定性系数进行获取,具体如下:对第一锚岩接触区域的表面图像进行获取,得到第一接触区域表面图像;
对样本矿井锚杆的历史图像数据进行获取,通过历史图像数据获取样本矿井锚杆安装时刻的第一锚岩接触区域表面图像,得到第二接触区域表面图像;
在第一接触区域表面图像中,将矿井锚杆所处区域标记为第一图像锚杆区域,将岩体所处的区域标记为第一图像岩体区域;
在第一接触区域表面图像中,设置多个单位面积相同的方形填充块,使用方形填充块对第一图像锚杆区域进行填充,直至方形填充块实现对第一图像锚杆区域的覆盖,并对第一图像锚杆区域的方形填充块进行数量统计,得到第一锚杆填充数量值,使用方形填充块对第一图像岩体区域进行填充,直至方形填充块实现对第一图像岩体区域的覆盖,并对第一图像岩体区域的方形填充块进行数量统计,得到第一岩体填充数量值;
在第二接触区域表面图像中,将矿井锚杆所处区域标记为第二图像锚杆区域,将支撑岩体所处的区域标记为第二图像岩体区域;
在第二接触区域表面图像中,设置多个单位面积相同的方形填充块,使用方形填充块对第二图像锚杆区域进行覆盖,并对覆盖第二图像锚杆区域所需的方形填充块进行数量统计,得到第二锚杆填充数量值,使用方形填充块对第二图像岩体区域进行覆盖,并对覆盖第二图像岩体区域所需的方形填充块进行数量统计,得到第二岩体填充数量值;
将第一锚杆填充数量值、第二锚杆填充数量值、第一岩体填充数量值以及第二岩体填充数量值通过计算得到第二岩体稳定性系数;
对第二岩体稳定性系数进行计算,具体公式如下:
;
其中,Ywx2为第二岩体稳定性系数,Mts1为第一锚杆填充数量值,Mts2为第二锚杆填充数量值,Yts1为第一岩体填充数量值,Yts2为第二岩体填充数量值。
4.根据权利要求1所述的一种基于监测数据的矿井锚杆评估系统,其特征在于,所述监测频次模块对锚杆周期监测频次数据进行获取,具体如下:获取矿井锚杆初步采集数据,根据获取多个矿井锚杆监测数据和矿井锚杆选取数据;
根据矿井锚杆选取数据对样本矿井锚杆进行获取,根据矿井锚杆监测数据分别获取锚杆累计工作时长、第一岩体稳定性系数以及第二岩体稳定性系数;
在对矿井锚杆进行监测的过程中,将当前时刻对应的时间数值标记第一周期监测时间数值,在第一周期监测数值之后的时段内,标记一个第二周期监测时间数值,将第一周期监测时间数值与第二周期监测时间数值之间的时段命名为锚杆监测周期;
对样本矿井锚杆进行周期监测频次分析,得到锚杆监测时间点数据;
分别对每一根矿井锚杆对应的锚杆监测时间点数据进行获取,得到多个锚杆监测时间点数据;
将多个锚杆监测时间点数据和锚杆监测周期定义为锚杆周期监测频次数据。
5.根据权利要求4所述的一种基于监测数据的矿井锚杆评估系统,其特征在于,所述监测频次模块对锚杆监测时间点数据进行获取,具体如下:获取锚杆周期基础监测频次,将锚杆周期基础监测频次、锚杆累计工作时长、第一岩体稳定性系数以及第二岩体稳定性系数通过计算得到锚杆周期实际监测频次;
对锚杆周期实际监测频次进行计算,具体公式如下:
;
其中,Pcs为锚杆周期实际监测频次,Pcj为锚杆周期基础监测频次,Ywx1为第一岩体稳定性系数,Ywx2为第二岩体稳定性系数,Lsc为锚杆累计工作时长;
在锚杆监测周期内,标记若干个时间间隔相等的锚杆周期监测点,且锚杆周期监测点与锚杆周期实际监测频次的对应的数值相等;
将锚杆监测周期内所标记的若干个锚杆周期监测点按照时间先后顺序分别命名为第一锚杆监测时间点至第m锚杆监测时间点,得到锚杆监测时间点数据。
6.根据权利要求1所述的一种基于监测数据的矿井锚杆评估系统,其特征在于,所述综合评估模块对锚杆安全评估系数进行获取,具体如下:获取锚杆周期监测数据,根据锚杆周期监测数据获取每一根矿井锚杆对应的周期监测数据;
根据周期监测数据获取锚杆位置评估系数和锚杆形变评估系数;
将锚杆位置评估系数和锚杆形变评估系数通过计算得到锚杆安全评估系数;
对锚杆安全评估系数进行计算,具体公式如下:
;
其中,Anp为锚杆安全评估系数,Wpg为锚杆位置评估系数,Xpg为锚杆形变评估系数;
获取锚杆安全评估系数阈值,将锚杆安全评估系数与锚杆安全评估系数阈值进行数值比对,根据数值比对结果对矿井锚杆进行安全性综合评估。
7.根据权利要求6所述的一种基于监测数据的矿井锚杆评估系统,其特征在于,所述综合评估模块对矿井锚杆进行安全性综合评估,具体如下:获取锚杆位置评估系数阈值和锚杆形变评估系数阈值;
将锚杆位置评估系数阈值和锚杆形变评估系数阈值通过计算得到锚杆安全评估系数阈值;
对锚杆安全评估系数阈值进行计算,具体公式如下:
;
其中,Anpy为锚杆安全评估系数阈值,Wpgy为锚杆位置评估系数阈值,Xpgy为锚杆形变评估系数阈值;
若锚杆安全评估系数大于等于锚杆安全评估系数阈值,则评估对应的矿井锚杆安全监测不合格;
若锚杆安全评估系数小于锚杆安全评估系数阈值,则评估对应的矿井锚杆安全监测合格。