强动压下巷道围岩控制方法与流程

本发明涉及矿山工程，具体涉及强动压下巷道围岩控制方法。

背景技术：

1、强动压下巷道围岩控制，是指在矿山开采或地下工程施工过程中，当采动扰动、深部高地应力集中或冲击地压等因素引发巷道围岩受到强烈的动态压力作用时，采取一系列主动与被动的工程技术措施，对围岩的稳定性进行调控和保障。所谓“强动压”是指相对于静载荷或一般应力状态而言，围岩因周期来压、采动扰动或瞬态能量释放而承受的高强度、突发性和周期性压力作用；“围岩控制”则是通过合理的支护加固、卸压减载、能量导向释放以及动态监测反馈等手段，削弱应力集中、抑制裂隙扩展、限制变形破坏，从而维持巷道断面的完整性和稳定性。换句话说，强动压下巷道围岩控制不仅仅是结构加固的问题，更强调在高应力-动态扰动的耦合作用环境中，通过动态、协同的工程干预，实现巷道在全寿命周期内的安全稳定运行。

2、现有技术存在以下不足：

3、在现有技术中，巷道围岩的动态灾害预警主要依赖各类传感器和监测设备获取地应力、声发射及微震信号，以实现对强动压作用下围岩失稳风险的实时识别。然而在强动压环境中，岩体内部的晶格结构在瞬态高应力扰动作用下会发生电荷重新分布并释放出强脉冲式电荷流，这种现象往往伴随电磁扰动信号的突发产生。电磁扰动一旦进入监测环节，极易导致传感器输出信号出现畸变，监测数据中产生大量噪声干扰，甚至直接触发数据链路中断。由此造成的结果是关键预警环节无法及时响应，预警机制陷入失效状态，致使动压灾害风险在无有效防控条件下被进一步放大，严重威胁巷道的稳定性和作业人员的安全。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供强动压下巷道围岩控制方法，以解决上述背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：强动压下巷道围岩控制方法，包括以下步骤：

3、获取应力电荷耦合指纹，在统一时间基线与相位参考场约束下，分离机械响应信号与电磁触发信号，构建初始干扰源频谱数据库，为后续电磁扰动空间识别提供输入数据；

4、基于初始干扰源频谱数据库，构建电磁扰动空间地形图，利用环形波束阵列与光纤干涉测量链路执行干扰信号到达角反演，确定强动压环境下的高风险扰动传播路径；

5、针对高风险扰动传播路径，执行抗扰测量编码，通过构建差分相位序列与时频跳变轨迹，实现对关键监测信号的跨域解调，同时生成动态解调轨迹，用于后续的耦合路径隔离；

6、依据动态解调轨迹，识别强动压环境中的耦合传播路径，实施磁导可编程超材料屏蔽装置与接地网格断面结构的布设，用于降低界面反射强度与共振幅值，构建稳定的环境参数基础；

7、基于所构建的稳定环境参数，获取自校正阈值场，通过分析监测信号的基线残差与能量密度变化斜率，生成动态预警触发门限，为电磁扰动调控提供可靠判定标准；

8、根据动态预警触发门限，生成时间反演调控序列，结合高风险扰动传播路径与自校正阈值场，执行光频梳相位牵引与相位可编程超表面调控，完成电磁扰动信号的俘获、再注入与相位抵消，实现对扰动源的实时闭环控制。

9、优选的，初始干扰源频谱数据库构建步骤如下：

10、在围岩潜在失稳区域内设置多个采样点，每个采样点安装压电陶瓷应力传感器与高频电荷流感应探头，并通过光纤链路连接至中央时间参考站，用于同步采集应力信号与电荷信号；

11、利用铯原子钟输出时间基线，并通过激光器生成相位参考场，完成各采样点信号的时间对齐与相位标定，用于保障信号的时相一致性；

12、将同步获取的复合信号进行滤波、修正与频谱分析，结合参考相位场识别电磁触发成分并构建原始频谱数据集；

13、提取电磁扰动信号的能量密度、频率斜率与频率反转特征，编码为频谱指纹向量，并结合时间、相位与空间坐标建立频谱指纹数据库。

14、优选的，高风险扰动传播路径确定步骤如下：

15、选取干扰源频谱数据库中具有高能量等级的电磁扰动指纹样本作为建图基础，围绕巷道围岩结构布设多个信号采集点，组成环形波束阵列，用于采集扰动信号并同步传输至数据处理节点；

16、对各采集点获取的信号进行频谱匹配与特征比对，依据空间位置与时间顺序建立电磁扰动的三维分布图，生成电磁扰动空间地形图；

17、采用光纤干涉测量装置获取信号到达时间差，依据多个采样点构成的空间几何结构反演干扰信号的主传播方向，修正传播路径的空间曲率；

18、结合空间地形图中的能量分布趋势与传播方向向量，判断传播路径与监测链路是否重合，并参考历史信号畸变记录，确定高风险扰动传播路径的起点、方向、持续时间与触发频率。

19、优选的，执行抗扰测量编码并生成动态解调轨迹的步骤包括以下步骤：

20、基于高风险扰动传播路径，采集多个扰动事件的频谱特征与传播时间结构，提取相位跃迁点与能量重心参数，用于构建传播时间序列结构；

21、依据传播时间序列构建差分相位序列，并在相位跃迁位置引入相位缓冲修正，形成连续但不对称的相位调节结构；

22、依据扰动频谱变化划分频段并监测频率跳变行为，执行频率跃迁与相位纠偏操作，构建包含跳频起止时间与相位调整值的跳变轨迹；

23、依次对信号执行相位矫正与频率重构，完成跨域解调，并将频率值、相位值与采样位置组合形成动态解调轨迹，用于后续路径隔离设计。

24、优选的，稳定的环境参数基础构建步骤如下：

25、依据动态解调轨迹中记录的传播方向、频率跃迁点与空间节点信息，重建扰动信号在三维空间中的传播路径，并判定频率跳变密度、相位扰动一致性与能量连续性，识别耦合传播路径；

26、在耦合传播路径区域内沿路径走向布设磁导可编程超材料屏蔽装置，并通过磁响应单元引导扰动信号偏折至非关键区域，同时利用复合吸收材料耗散剩余能量；

27、在耦合路径末端与传播方向与金属结构交界区铺设多层接地网格断面结构，并引导至主接地汇流线，降低信号反射与能量回流，构建稳定电磁环境参数基础。

28、优选的，动态预警触发门限生成步骤如下：

29、依据稳定的电磁环境，在各个监测采样点启动持续信号采集操作，获取背景状态下的电场幅度、频率响应、相位漂移速度和能量密度值，并构建参考信号基线包络曲线；

30、将采集信号与参考基线进行比较，计算基线残差值，同时分析能量密度变化斜率，识别斜率突升状态，并排除空间异常点，构建多点同步特征数据；

31、综合各采样点的基线残差值与能量密度变化斜率，绘制二维特征空间图，依据历史扰动数据标定高风险边界，构建动态阈值场，输出每一采样点的动态门限；

32、将动态门限写入干扰识别链路，在每次扰动事件发生前执行连续判断，超限采样点形成扰动响应区域，为后续时间反演调控提供精准定位边界。

33、优选的，基于动态预警触发门限完成电磁扰动信号的闭环控制步骤如下：

34、依据动态预警门限触发记录中的空间坐标、时间点、频率特征、相位变化速率与传播路径方向信息，构建反演扰动信号序列；

35、将反演扰动信号序列输入光频梳阵列结构，利用电光调制器与延迟线调制相位与频率，形成相位牵引阵列；

36、在牵引路径区域内布设相位可编程超表面，控制金属微结构单元的反射相位，实现扰动信号的相消干涉；

37、在核心路径外围设置再注入通道，引导未抵消扰动信号进入高损耗吸收结构中，实现能量安全耗散；

38、将反演信号、相位牵引记录、可编程响应状态与再注入参数集成闭环控制流程，实现对扰动源的实时压制与闭环管理。

39、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

40、本发明通过获取应力电荷耦合指纹，实现对机械响应信号与电磁触发信号的精准分离，确保后续扰动识别的信号源头明确。在此基础上，利用光纤干涉测量链路与环形波束阵列联合构建干扰信号的传播路径反演机制，准确锁定高风险扰动传播路径。通过构建差分相位序列与时频跳变轨迹，实现关键监测信号的跨域解调，有效提取扰动特征。在识别出的耦合传播路径上，布设可编程磁导超材料屏蔽结构，结合光频梳相位牵引策略，建立基于自校正阈值场的动态调控通道，从而实现对电磁扰动信号的实时俘获、再注入与相位抵消。该方法可有效削弱突发扰动对监测设备的冲击，显著提升预警系统在强动压耦合电磁环境下的抗干扰能力、响应灵敏度与运行稳定性，具有响应时延短、适应性强、调控精度高等综合优势，充分满足深部复杂巷道场景下的工程应用需求。