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申请/专利权人：中国矿业大学;中矿中和智能地质工程(江苏)研究院有限公司

摘要：本发明涉及煤矿水害监测领域，具体公开了一种基于数学模型的煤层顶板含水层边界定位系统，用于解决在黄土塬梁、沟壑地貌矿区，煤层开采后，顶板岩层冒落形成导水裂隙，地下水通过裂隙进入矿井，导致涌水量增加，严重影响采矿，断裂构造和向斜构造加剧了水害风险，顶板含水层边界定位不准的问题，包括井下设备和地面设备，井下设备包括地质数据采集模块、压力传感器、水位监测传感器、光纤微震传感器、数据采集分站和地下交换机，地面设备包括地表背景噪声成像设备、地上交换机、监测主机、GIS系统、云计算平台、时间服务器和数据分析主机，并在数据分析主机中提出分析公式；能够结合数学模型、GIS技术、三维模型，实现顶板含水层边界定位。

主权项：1.一种基于数学模型的煤层顶板含水层边界定位系统，其特征在于，包括井下设备和地面设备，井下设备包括地质数据采集模块、压力传感器、水位监测传感器、光纤微震传感器、数据采集分站和地下交换机，地质数据采集模块采集钻探、地震勘测、地质测绘手段获取矿井区域煤层、顶板岩层和含水层分布的地质数据，并将数据传输给数据采集分站，压力传感器、水位监测传感器、光纤微震传感器实时采集矿井内的水压、水位、矿井周边岩体破裂信号、微震定位和能量数据，并将数据传输给数据采集分站，数据采集分站汇集并存储井下各类传感器的数据和地质数据，将数据传输给地下交换机，地下交换机利用网络路由算法，优化数据传输路径，地面设备包括地表背景噪声成像设备、地上交换机、监测主机、GIS系统、云计算平台、时间服务器和数据分析主机，地表背景噪声成像设备采集地表背景噪声数据，基于背景噪声的地震成像算法，反演地下煤层、含水层及岩层结构，地上交换机用于实现地面设备之间的数据交换，并通过光纤与地下交换机实现数据传输，监测主机使用数据融合和综合分析算法，实时监控和处理来自井下和地面的数据，GIS系统基于地理空间分析算法，用于空间数据的处理和展示，云计算平台利用云计算技术、分布式计算和大数据处理算法，部署计算和存储资源，时间服务器基于网络时间协议，确保时间同步精度，数据分析主机将采集的数据输入预设的第一含水层特征分析公式、第二含水层特征分析公式、第三含水层特征分析公式，分别获取第一含水层特征分析值、第二含水层特征分析值、第三含水层特征分析值，再将这三个数据输入预设的综合含水层定位特征分析公式，获取综合含水层定位特征分析值，结合数学模型、GIS技术、三维模型，实现顶板含水层边界定位。

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