一种监测离层注浆充填有效时段的方法与流程

本发明涉及煤矿覆岩离层注浆充填开采，尤其是涉及一种监测离层注浆充填有效时段的方法。

背景技术：

1、随着煤炭开采规模扩大，大量地面建筑、道路、水体下压覆煤炭资源，覆岩离层注浆充填开采作为绿色开采技术得到大范围应用。工作面持续推进过程中，覆岩离层张开、浆液固结、岩层下沉同步发生，三者相互耦合，只有精准识别有效充填时段，才能合理控制注浆启停、及时补浆。

2、现有行业主流判定方式分为两类，均存在明显缺陷：第一类为单一注浆压力、地表下沉人工判定法，仅依靠单一监测指标，技术人员凭借经验设置固定阈值划分注浆时段。该方法缺少多维度监测数据支撑，无统一量化计算标准；不同监测设备采集时间不同步，数据存在时序偏移；阈值无法跟随工作面岩层变化调整，判定滞后、误差大。实际应用中经常出现提前停浆导致充填不足，或是持续无效注浆造成浆液大量浪费，地表沉降控制效果不稳定。第二类为固定参数静态双指标模型，仅融合两项监测指标构建模型，模型权重、判定阈值全程固定不变。该方法未对多源监测数据做时序校正，数据干扰严重；缺少第三项关键岩层状态指标，模型无法完整反映充填工况；无自适应更新机制，工作面推进后模型判定偏差持续增大，且仅设置单一阈值，无法区分临界衰减过渡区间，不能指导现场补浆操作。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种监测离层注浆充填有效时段的方法，克服传统判定方式指标单一、数据时序错位、模型无法自适应调整的缺陷。

2、本发明提供了一种监测离层注浆充填有效时段的方法，包括以下步骤：

3、步骤s1、多源监测时序数据获取与时序预处理；获取多源监测时序数据，对全部多源监测时序数据统一执行时序预处理操作，消除不同监测维度之间存在的时间偏移误差；

4、步骤s2、多类充填时效特征提取与标准化计算处理；从完成预处理的时序数据中提取离层张开度、浆液固结度、覆岩下沉速率三类充填时效特征指标，并对三类充填时效特征指标开展标准化计算处理；

5、步骤s3、构建离层注浆充填时效耦合判定数学模型；搭建融合三类充填时效特征指标的离层注浆充填时效耦合判定数学模型；

6、步骤s4、求解实时充填效能指数；将标准化处理后的三类充填时效特征指标代入离层注浆充填时效耦合判定数学模型，求解得到实时充填效能指数；

7、步骤s5、动态双阈值自适应分区时段判定；预设动态双阈值判定标准，依据实时充填效能指数分区划分当前注浆充填工况所属时段，时段类型包括有效充填时段、临界衰减时段与失效时段；

8、步骤s6、滑动窗口迭代更新与标准化结果输出；采用滑动时序窗口对历史时序数据滚动迭代处理，同步更新离层注浆充填时效耦合判定数学模型内部特征权重参数，动态修正有效充填时段区间，最终输出标准化时段判定结果。

9、优选的，在步骤s1中，时序预处理包括时序对齐修正、监测数据异常值剔除与缺失监测数据插值补全三道并行处理分支。

10、优选的，在步骤s2中，标准化计算处理将数值区间完全不同的三类充填时效特征指标映射至同一标准数值区间，消除不同指标物理属性差异对离层注浆充填时效耦合判定数学模型计算结果的干扰。

11、优选的，在步骤s3中，离层注浆充填时效耦合判定数学模型同步耦合离层张开度、浆液固结度、覆岩下沉速率三类充填时效特征指标，建立用于量化充填工况优劣的实时充填效能指数计算关系式。

12、优选的，在步骤s5中，动态双阈值随开采时序自适应同步调整。

13、优选的，在步骤s5中，动态双阈值包括高判定阈值与低判定阈值，高判定阈值对应有效充填时段下限，低判定阈值对应失效时段上限。

14、优选的，在步骤s5中，时段类型分区判定逻辑为实时充填效能指数高于高判定阈值时判定为有效充填时段。

15、优选的，在步骤s5中，实时充填效能指数介于低阈值与高判定阈值之间时判定为临界衰减时段，实时充填效能指数低于低判定阈值时判定为失效时段。

16、优选的，在步骤s6中，滑动时序窗口采用固定时长窗口滚动截取连续历史监测时序数据，迭代更新离层注浆充填时效耦合判定模型内部全部特征权重参数。

17、优选的，在步骤s6中，输出的标准化时段判定结果同步输出三类信息，分别为当前充填时段类型、剩余有效充填时长与现场补浆操作提醒标识。

18、因此，本发明采用上述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，克服传统判定方式指标单一、数据时序错位、模型无法自适应调整的缺陷。

19、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。

1.一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s1中，时序预处理包括时序对齐修正、监测数据异常值剔除与缺失监测数据插值补全三道并行处理分支。

3.根据权利要求1所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s2中，标准化计算处理将数值区间完全不同的三类充填时效特征指标映射至同一标准数值区间，消除不同指标物理属性差异对离层注浆充填时效耦合判定数学模型计算结果的干扰。

4.根据权利要求1所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s3中，离层注浆充填时效耦合判定数学模型同步耦合离层张开度、浆液固结度、覆岩下沉速率三类充填时效特征指标，建立用于量化充填工况优劣的实时充填效能指数计算关系式。

5.根据权利要求1所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s5中，动态双阈值随开采时序自适应同步调整。

6.根据权利要求1所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s5中，动态双阈值包括高判定阈值与低判定阈值，高判定阈值对应有效充填时段下限，低判定阈值对应失效时段上限。

7.根据权利要求6所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s5中，时段类型分区判定逻辑为实时充填效能指数高于高判定阈值时判定为有效充填时段。

8.根据权利要求7所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s5中，实时充填效能指数介于低阈值与高判定阈值之间时判定为临界衰减时段，实时充填效能指数低于低判定阈值时判定为失效时段。

9.根据权利要求1所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s6中，滑动时序窗口采用固定时长窗口滚动截取连续历史监测时序数据，迭代更新离层注浆充填时效耦合判定模型内部全部特征权重参数。

10.根据权利要求1所述的一种监测离层注浆充填有效时段的方法，其特征在于，在步骤s6中，输出的标准化时段判定结果同步输出三类信息，分别为当前充填时段类型、剩余有效充填时长与现场补浆操作提醒标识。