综放开采工作面顶煤回收率预测方法、系统、介质及设备

技术领域

本发明涉及综放开采领域，特别是涉及一种综放开采工作面顶煤回收率预测方法、系统、介质和设备。

背景技术

综放开采技术是厚煤层开采的重要方法之一，其基本原理为：工作面下部煤层由采煤机进行割煤，割出的煤由前部刮板运输机运出工作面；上部顶煤则是在采动应力、支架反复支撑、及侧向应力释放等综合作用下，由裂隙体逐渐破碎成松散块体，并通过支架放煤口放出到后部刮板运输机上，然后运出工作面。提高工作面顶煤回收率一直是综放开采技术研究的重要内容，对于现场顶煤回收率直接测量方法主要包括称重法和标志点法。其中，称重法即为放出的顶煤质量除以总体估算顶煤质量求得，测量精度较差；标志点法主要采用课题组自主研发的顶煤运移跟踪仪，该装置对于赋存条件较好，厚度适中的煤层，测量难度较小，测量效果较好。但对于特厚煤层，大倾角煤层，或其他复杂条件煤层，在测量时人员工作量较大，测量难度也较大。

发明内容

本发明的目的是提供一种综放开采工作面顶煤回收率预测方法、系统、介质和设备，通过对综放开采工作面顶煤回收率进行实测得到实测值，对工作面顶煤回收率进行预测得到预测值，并根据实测值与预测值的对比，对综放开采工作面放煤参数进行优化。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

第一方面，本发明提供了一种综放开采工作面顶煤回收率预测方法，包括：

获取目标综放开采工作面的顶煤块度均值；

根据所述顶煤块度均值和顶煤回收率预测模型，得到多个当前轮工作面顶煤回收率预测值；

获取当前轮工作面顶煤回收率实测值；

比较当前轮工作面顶煤回收率实测值与目标值，得出比较结果；所述目标值为当前轮工作面顶煤回收率预测值中的最大值；

若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值小于所述目标值，则优化上一轮工作面放煤参数，得到当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作；

若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值等于所述目标值，则将上一轮工作面放煤参数确定为当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作；

所述放煤操作用于获取下一轮工作面顶煤回收率实测值。

可选地，所述获取目标综放开采工作面的顶煤块度均值，具体包括：

获取放煤口处的顶煤图像；所述顶煤图像包括若干个块体的图像；

对所述顶煤图像中的每个块体均执行第一操作；所述第一操作为测量每个所述块体的三维块度值，并将最大块度值确定为所述块体的最终块度值；

将所有所述块体的最终块度值加权得到目标综放开采工作面的顶煤块度均值。

可选地，所述获取当前轮工作面顶煤回收率实测值，具体包括：

获取当前轮工作面在工作面布置方向上若干个放煤口的顶煤回收率；

计算所述顶煤回收率的平均值，并将平均值作为工作面顶煤回收率实测值。

可选地，所述顶煤回收率预测模型的确定过程：

构建顶煤回收率预测初始模型；

根据所述顶煤块度均值和顶煤回收率预测初始模型，得到工作面顶煤回收率初始预测值；

判断当前轮工作面顶煤回收率实测值与所述工作面顶煤回收率初始预测值是否相等，得出判断结果；

若所述判断结果表示所述工作面顶煤回收率实测值与所述工作面顶煤回收率初始预测值不相等，则校准工作面顶煤回收率初始预测值的模型参数，得到顶煤回收率预测模型；

若所述判断结果为所述工作面顶煤回收率实测值与工作面顶煤回收率初始预测值相等，则将顶煤回收率预测初始模型确定为顶煤回收率预测模型。

可选地，所述顶煤回收率预测模型的表达式为：

其中：所述模型参数为a、k和d

d

d

L

a和k是方程参数，a<0，可通过现场实测进行校准。

可选地，所述工作面放煤参数至少包括：同时放煤的放煤口数量、放煤顺序、放煤步距。

第二方面，本发明提供了一种综放开采工作面顶煤回收率预测系统，包括：

第一数据获取模块，用于获取目标综放开采工作面的顶煤块度均值；

数据预测模块，用于根据所述顶煤块度均值和顶煤回收率预测模型，得到多个当前轮工作面顶煤回收率预测值；

第二数据获取模块，用于获取当前轮工作面顶煤回收率实测值；

数据比较模块，用于比较当前轮工作面顶煤回收率实测值与目标值，得出比较结果；所述目标值为当前轮工作面顶煤回收率预测值中的最大值；

第一输出模块，用于若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值小于所述目标值，则优化上一轮工作面放煤参数，得到当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作；

第二输出模块，用于若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值等于所述目标值，则将上一轮工作面放煤参数确定为当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作；

所述放煤操作用于获取下一轮工作面顶煤回收率实测值。

第三方面，本发明提供了一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面所述的综放开采工作面顶煤回收率的预测方法。

第四方面，本发明提供了一种电子设备，包括存储器及处理器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器运行所述计算机程序以使所述电子设备执行根据第一方面所述的综放开采工作面顶煤回收率的预测方法。

根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：

本发明提供了一种综放开采工作面顶煤回收率预测方法、系统、介质和设备，主要包括：获取目标综放开采工作面的顶煤块度均值；根据所述顶煤块度均值和顶煤回收率预测模型，得到多个当前轮工作面顶煤回收率预测值；获取当前轮工作面顶煤回收率实测值；比较当前轮工作面顶煤回收率实测值与目标值，得出比较结果；所述目标值为当前轮工作面顶煤回收率预测值中的最大值；若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值小于所述目标值，则优化上一轮工作面放煤参数，得到当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作；若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值等于所述目标值，则将上一轮工作面放煤参数确定为当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作；所述放煤操作用于获取下一轮工作面顶煤回收率实测值。本发明通过对综放开采工作面顶煤回收率进行实测得到实测值，对工作面顶煤回收率进行预测得到预测值，并根据实测值与预测值的对比，对综放开采工作面放煤参数进行优化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一种综放开采工作面顶煤回收率预测方法的流程示意图；

图2为本发明一种综放开采工作面顶煤开采模型图；

图3为本发明一种综放开采工作面顶煤回收率预测系统的流程示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明的目的是提供一种综放开采工作面顶煤回收率预测方法、系统、介质和设备，通过对综放开采工作面顶煤回收率进行实测得到实测值，对工作面顶煤回收率进行预测得到预测值，并根据实测值与预测值的对比，对综放开采工作面放煤参数进行优化。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

图1为本发明一种综放开采工作面顶煤回收率预测方法的流程示意图。

图2为本发明一种综放开采工作面顶煤开采模型图。

如图1-2所示，本发明实施例一提供的一种综放开采工作面顶煤回收率预测方法，包括：

步骤100：获取目标综放开采工作面的顶煤块度均值。

步骤200：根据所述顶煤块度均值和顶煤回收率预测模型，得到多个当前轮工作面顶煤回收率预测值。

步骤300：获取当前轮工作面顶煤回收率实测值。

步骤400：比较当前轮工作面顶煤回收率实测值与目标值，得出比较结果；所述目标值为当前轮工作面顶煤回收率预测值中的最大值。

步骤500：若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值小于所述目标值，则优化上一轮工作面放煤参数，得到当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作。

步骤600：若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值等于所述目标值，则将上一轮工作面放煤参数确定为当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作。

所述放煤操作用于获取下一轮工作面顶煤回收率实测值。

移动液压支架到下一步距的工作区域，按照当前轮工作面放煤参数进行放煤，并测量下一步距现场顶煤回收率值实测值，若下一步距现场顶煤回收率值实测值与所述目标值基本一致，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作，若下一步距现场顶煤回收率值实测值小于所述目标值，则重复上述优化操作直至下一步距现场顶煤回收率值实测值与所述目标值基本一致。

具体地，所述工作面放煤参数至少包括：同时放煤的放煤口数量、放煤顺序、放煤步距。

例如，根据目标综放开采工作面的顶煤块度均值和放煤口长度，以及顶煤回收率预测模型可知，该所述工作面顶煤回收率实测值小于所述目标值，且由本综放工作面的顶煤块度均值和顶煤回收率决定的点位于工作面顶煤回收率预测模型曲线对称轴右侧。若想增大该综放工作面的顶煤回收率，则需要使该点向对称轴移动，即需要减小本综放工作面的顶煤块度均值与放煤口长度的比值。因此，将同时放煤的放煤口数量由1增加到2来间接增加放煤口长度，或者更换支架中心距更大的放煤支架，直接增加放煤口长度L

根据综放工作面三机配套尺寸，得出工作面布置方向支架放煤口长度L

具体地，所述获取目标综放开采工作面的顶煤块度均值，具体包括：

获取放煤口处的顶煤图像；所述顶煤图像包括若干个块体的图像。

对所述顶煤图像中的每个块体均执行第一操作；所述第一操作为测量每个所述块体的三维块度值，并将最大块度值确定为所述块体的最终块度值。

将所有所述块体的最终块度值加权得到目标综放开采工作面的顶煤块度均值。

根据以往多个综放工作面实测的顶煤块度均值和顶煤回收率大小，给出回收率预测方程参数a，d

具体地，所述顶煤回收率预测模型的表达式为：

其中：模型参数为a、k和d

d

d

L

a和k是方程参数，a<0，可通过现场实测进行校准。

具体地，所述获取当前轮工作面顶煤回收率实测值，具体包括：

获取当前轮工作面在工作面布置方向上若干个放煤口的顶煤回收率。

计算所述顶煤回收率的平均值，并将平均值作为工作面顶煤回收率实测值。

具体地，所述顶煤回收率预测模型的确定过程：

构建顶煤回收率预测初始模型。

根据所述顶煤块度均值和顶煤回收率预测初始模型，得到工作面顶煤回收率初始预测值。

判断当前轮工作面顶煤回收率实测值与所述工作面顶煤回收率初始预测值是否相等，得出判断结果。

若所述判断结果表示所述工作面顶煤回收率实测值与所述工作面顶煤回收率初始预测值不相等，则校准工作面顶煤回收率初始预测值的模型参数，得到顶煤回收率预测模型。

校准工作面顶煤回收率初始预测值的模型参数a、d

若所述判断结果为所述工作面顶煤回收率实测值与工作面顶煤回收率初始预测值相等，则将顶煤回收率预测初始模型确定为顶煤回收率预测模型。

实施例二

为了执行上述实施例一对应的方法，以实现相应的功能和技术效果，下面提供一种综放开采工作面顶煤回收率的预测系统。

如图3所示，本发明实施例二提供了一种综放开采工作面顶煤回收率预测系统，包括：

第一数据获取模块1，用于获取目标综放开采工作面的顶煤块度均值。

数据预测模块2，用于根据所述顶煤块度均值和顶煤回收率预测模型，得到多个当前轮工作面顶煤回收率预测值。

第二数据获取模块3，用于获取当前轮工作面顶煤回收率实测值。

数据比较模块4，用于比较当前轮工作面顶煤回收率实测值与目标值，得出比较结果；所述目标值为当前轮工作面顶煤回收率预测值中的最大值。

第一输出模块5，用于若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值小于所述目标值，则优化上一轮工作面放煤参数，得到当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作。

第二输出模块6，用于若所述比较结果为所述工作面顶煤回收率实测值等于所述目标值，则将上一轮工作面放煤参数确定为当前轮工作面放煤参数，并根据所述当前轮工作面放煤参数执行放煤操作。

所述放煤操作用于获取下一轮工作面顶煤回收率实测值。

实施例三

本发明实施例提供一种计算机可读存储介质，其存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现实施例一的综放开采工作面顶煤回收率的预测方法。

本发明实施例还提供一种电子设备包括存储器及处理器，该存储器用于存储计算机程序，该处理器运行计算机程序以使电子设备执行实施例一的综放开采工作面顶煤回收率的预测方法。

具体地，上述电子设备可以是服务器。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的系统而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。