[發明專利]紅外輻射技術監測煤巖破壞失穩的分級預警方法在審
| 申請號： | 202011619579.1 | 申請日： | 2020-12-31 |
| 公開（公告）號： | CN112665731A | 公開（公告）日： | 2021-04-16 |
| 發明（設計）人： | 馬立強;曹克旺;王發剛;劉偉;崔若愚 | 申請（專利權）人： | 中國礦業大學 |
| 主分類號： | G01J5/00 | 分類號： | G01J5/00;G06F17/10 |
| 代理公司： | 南京經緯專利商標代理有限公司 32200 | 代理人： | 周科技 |
| 地址： | 221116 *** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 紅外 輻射 技術 監測 破壞 失穩 分級 預警 方法 | ||
1.紅外輻射技術監測煤巖破壞失穩的分級預警方法，其特征在于：包括以下步驟：
a、采集承載煤巖破壞失穩過程中的原始紅外輻射信息：采用紅外輻射探測系統采集承載煤巖的表面紅外輻射信息；
b、計算承載煤巖表面紅外輻射溫度的平均值AIRT：對步驟a得到的煤巖在破壞失穩過程中的原始紅外輻射信息進行平均值的計算處理；
c、確定承載煤巖破壞失穩的早期前兆：在步驟b的基礎上，采用IRTR的定量分析指標，即單位時間內AIRT的變化量，建立基于IRTR的煤巖加卸載響應比，加卸載響應比在循環加卸載中一定時間段內變化量超過閾值，該特征作為煤巖破壞的早期前兆；
d、確定承載煤巖破壞失穩的臨破壞前兆：在步驟b的基礎上，建立基于AIRT的加卸載響應比，將最后一次循環的加卸載響應比的突變作為煤巖的臨破壞前兆。
2.根據權利要求1所述的紅外輻射技術監測煤巖破壞失穩的分級預警方法，其特征在于：所述步驟a的紅外輻射探測系統包括壓力機、塑料薄膜、承載煤巖、隔離封閉箱體、紅外熱像儀和數據采集儀；壓力機、塑料薄膜、承載煤巖和紅外熱像儀均位于隔離封閉箱體的內部，承載煤巖位于壓力機上，二者接觸的上下表面設有塑料薄膜，數據采集儀分別與壓力機和紅外熱像儀連接，開始監測承載煤巖破壞過程中紅外輻射信息時，同時同步啟動紅外輻射探測系統的壓力機和紅外熱像儀。
3.根據權利要求1所述的紅外輻射技術監測煤巖破壞失穩的分級預警方法，其特征在于：所述步驟b對煤巖在破壞失穩過程中的原始紅外熱像系列進行平均值的計算處理，方法如下：
式中AIRTP為原始紅外熱像系列圖第P幀的平均值，fP(x,y)為原始紅外熱像系列圖第P幀的二維溫度矩陣，M和N分別為溫度矩陣的總行數和總列數，x和y分別為溫度矩陣的行號和列號。
4.根據權利要求1所述的紅外輻射技術監測煤巖破壞失穩的分級預警方法，其特征在于：所述步驟c建立基于IRTR的加卸載響應比，加卸載響應比Y表示為：
其中X_和X+分別為卸載和加載時的響應量；Δε-和Δε+分別為卸載和加載時的應變變化量；Δσ-和Δσ+分別為卸載和加載時的應力變化量；
式中X為響應量，ΔR為響應變化量，ΔP為載荷變化量，Δσ為應力變化量，M(i)為篩選出的第i個煤巖加卸載過程中IRTR的突變值。
5.根據權利要求4所述的紅外輻射技術監測煤巖破壞失穩的分級預警方法，其特征在于：煤巖加卸載過程中IRTR的突變值，計算方法如下：
其中IRTRi是指第i個IRTR數值；Ti是指采集第i個AIRT數據時所對應的時間；AIRTi是指Ti時刻所采集到的AIRT數值；基于正態分布的小概率準則，以IRTR的二倍標準偏差作為IRTR突變的臨界線對數據進行篩選，高于控制線的IRTR值為突變，表達式為：
其中是IRTR的均值，σ是IRTR的標準偏差。
6.根據權利要求1-5任一所述的紅外輻射技術監測煤巖破壞失穩的分級預警方法，其特征在于：所述步驟d建立基于AIRT的加卸載響應比，加卸載響應比Y為：
其中ΔAIRT+和ΔAIRT-分別為加載階段AIRT的變化量和卸載階段AIRT的變化量；X-和X+分別為卸載和加載時的響應量；Δσ-和Δσ+分別為卸載和加載時的應力變化量；
式中X為響應量，ΔR為響應變化量，ΔP為載荷變化量，Δσ為應力變化量，ΔAIRT為AIRT的變化量。
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