本发明涉及数据挖掘与分析，尤其涉及一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法。
背景技术：
1、煤矿开采是采掘行业中的一个重要分支，它涉及将煤炭从地下或地表开采出来，以用作燃料或原料。煤矿的开采方法包括地下开采和露天开采，在煤矿的开采过程中，由于是在地下进行的，因此在煤矿开采的持续进行中，不断会出现地下真空区域，由于此处区域用于填充的物质煤炭物质被开采一空，因此容易引发坍塌的情况。
2、煤矿充填开采地质指的是在煤矿开采过程中，采用充填材料对采空区进行回填，以控制地表沉降、减少矿山灾害风险、提高资源回收率，并保护环境的一种采矿方法；
3、对于煤矿开采过程中，经过长时间的开采后，会出现空白区域，即掏空之后的区域，这部分区域容易存在塌陷的风险，一旦塌陷，不仅影响周围的开采区域的强度以及密度，还容易造成地下水的倒灌等，因此对于煤矿充填开采地质风险评估是尤为重要的；
4、现有的风险评估大多根据开采区域进行风险的评估，此种风险评估方法可依据数据不够全面，导致风险评估不够准确，容易出现较大的误差，因此本发明提出一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法。
技术实现思路
1、本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，提出一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法。
2、为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，具体包括以下步骤：
3、s1、数据的采集：利用钻孔法采集目标区域的土壤样本、地下水样本以及岩石样本，同步从互联网调取相关地质数据；
4、s2、模型的建立：整合地质调查、物探、化探数据，结合上一步骤中采集的样本数据，对数据进行集中处理，之后根据钻孔取样数据以及勘探数据，生成多个地层断面剖面，通过插值算法生成整个目标区域的三维网格数据，完成地下空间模型的建立；
5、s3、模型的校对：从互联网上搜索相关目标区域的空间模型，将检索的空间模型与建立的三维网格模型进行相似度的匹配，根据相似度的匹配进一步确认模型的准确性，通过对建立的模型进行准确性的校对，能够进一步的确保数据的准确性，从而确保风险评估的准确性；
6、s4、强度模型建立：根据建立的空间模型，根据空间模型中所需填补处进行目标点的标注，采取目标点以及其周围的相关土壤以及岩石样本，获取相关土壤数据；
7、s5、强度评估：根据获取的土壤以及岩石样本信息数据，判断待填补区域所能承受的压力数值，根据压力数值，实时模拟校对，进一步确认压力数值的准确性，最终对目标区域的承受上限以及强度进行预估，完成评估；
8、s6、风险评估：根据上述步骤的评估结果，模拟填充物质，进一步对填补后的目标区域的压力承受数值进行分析，并且实时模拟填充后目标区域所能承受的最大压力，完成对目标区域的风险评估。
9、优选的，步骤s1中，利用钻孔法在进行目标区域的样本采集时，采集深度间隔为5m，采集到的相关数据与互联网上的调取的相关数据进行相似度的匹配，根据匹配的相似度以及获取的样本数据结果，对最终样本数据进行校对，进一步确认数据的精确性。
10、优选的，在步骤s2中，针对模型的建立，具体步骤如下：
11、s2.1、根据步骤s1中获取的样本数据，再结合从互联网上调取的目标区域相关的地质、物探以及化探数据，首先将采集到的数据进行格式上的转换，将其转换为统一的数字格式，即将其转换为坐标、深度以及地层信息数据；
12、s2.2、对数据进行预处理，即对数据进行去除噪声、校正误差以及填补缺失值，完成对数据的处理以及完善；
13、s2.3、根据钻孔取样数据和互联网调取的相关地质数据，生成多个地层断面剖面图，利用剖面的数据，通过插值算法生成整个目标区域的三维网格数据；
14、s2.4、利用web前端开发框架，将三维网格数据呈现到web端，生成目标区域的直观空间分布图；
15、s2.5、在web前端中手动输入互联网上调取的相关数据以及采集的样本数据，对空间分布图即空间模型进行修改矫正，完成空间模型的建立，采用web端呈现数据，不仅能够直观的观察到目标区域的空间分布，同时便于根据样本参数数据进行空间模型参数的修改，从而实时修正数据。
16、优选的，步骤s2.3中，三维网格数据中的纵横比、角度以及雅可比值的参数具体如下：纵横比的取值为10～100，角度即二面角的取值范围为30°～60°，雅可比值的取值范围为0.7～1。
17、优选的，步骤s4中，在对空间模型进行校对时，首先计算步骤s2生成的模型中相对角的边缘点之间的直线距离，之后再计算从互联网上调取的空间模型中相对角之间的距离，具体计算公式如下：其中，x和y分别为两个点在空间模型中三维坐标上的值，根据计算的d的数值，比较两个模型中计算的d的误差值，当误差值小于0.5，即表明步骤s2中建立的空间模型符合标准，若出现误差较大，则返回步骤s1重新进行数据的采集以及模型的建立，避免了因为模型建立的不准确，导致针对煤矿充填开采地质风险评估出现误差。
18、优选的，步骤s5中，对于强度的评估具体如下：首先根据获取的土壤参数，即土壤饱和度、容重以及孔隙比，计算土壤的饱和度因子以及有效重度，根据上述参数绘制出科特斯曲线，结合土壤的物理参数和科特斯曲线计算土壤的侧压力，重复上述步骤，计算步骤s4中的目标点的承受压力，计算出压力差值，完成对目标区域的空间的强度评估。
19、优选的，步骤s6中，针对风险评估具体步骤如下：
20、s6.1、填充物质的参数获取：根据所选择的填充物，获取其饱和度、容重、孔隙比以及化学性质数据；
21、s6.2、填充模拟：根据步骤s3校对后的空间模型，模拟所需填充物质的体量，之后在空间模型上输入填充物质的物理参数，模拟空间模型中空白区域的物质填充；
22、s6.3、填充完成后，根据空间模型的坐标，计算不同坐标的承受压力，即按照步骤s4中计算出选取的坐标点的压力值；
23、s6.4、根据空间模型坐标计算出填充物质的受力面积a，f为步骤s4获取的上层空间土壤对填充区域所施加的压力，计算出填充区域的应力，即之后根据其所受应力大小，利用应力数据根据填充物质的物理特性计算出形变量数值，根据形变量数值判断其产生的形变量是否存在坍塌风险，进而完成风险评估。
24、优选的，步骤s6.4中，在计算填充区域的形变量时，还需要考虑泊松比，泊松比为材料的另一种化学性质，泊松比的参数为小于0.5。
25、与现有技术相比，本发明的优点和积极效果在于：
26、本发明中在进行空间模型的建立过程中，通过实际采集数据建立空间模型，并且根据互联网调取相关数据，与采集的数据进行比较，同时根据现有的空间模型与建立的空间模型进行相似度的匹配，即误差的校对，从而完善建立的空间模型，确保建立的空间模型的准确性，避免了因为模型建立的不准确，导致针对煤矿充填开采地质风险评估出现误差，其次，本发明中在进行空间模型的建立后，选取压力承受点，进行该承受点以及其他方向上的压力施加点的样本数据采集，之后根据采集的样本数据获取压力值以及承受压力值，根据压力值判断填充区域所能承受的压力，最后模拟物质填充，实现对填充开采区域的风险评估，此种设计，相比较传统的评估方法，本发明中评估方法数据更为精准，同时能够模拟开采区域在不设置支撑点以及设置支撑点即填充物的情况下所能承受的压力数值，进一步对开采的风险进行全面的评估。
1.一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于，具体包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于：步骤s1中，利用钻孔法在进行目标区域的样本采集时，采集深度间隔为5m，采集到的相关数据与互联网上的调取的相关数据进行相似度的匹配，根据匹配的相似度以及获取的样本数据结果，对最终样本数据进行校对，进一步确认数据的精确性。
3.根据权利要求2所述的一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于：在步骤s2中，针对模型的建立，具体步骤如下：
4.根据权利要求3所述的一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于：步骤s2.3中，三维网格数据中的纵横比、角度以及雅可比值的参数具体如下：纵横比的取值为10～100，角度即二面角的取值范围为30°～60°，雅可比值的取值范围为0.7～1。
5.根据权利要求4所述的一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于：步骤s4中，在对空间模型进行校对时，首先计算步骤s2生成的模型中相对角的边缘点之间的直线距离，之后再计算从互联网上调取的空间模型中相对角之间的距离，具体计算公式如下：其中，x和y分别为两个点在空间模型中三维坐标上的值，根据计算的d的数值，比较两个模型中计算的d的误差值，当误差值小于0.5，即表明步骤s2中建立的空间模型符合标准，若出现误差较大，则返回步骤s1重新进行数据的采集以及模型的建立。
6.根据权利要求5所述的一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于：步骤s5中，对于强度的评估具体如下：首先根据获取的土壤参数，即土壤饱和度、容重以及孔隙比，计算土壤的饱和度因子以及有效重度，根据上述参数绘制出科特斯曲线，结合土壤的物理参数和科特斯曲线计算土壤的侧压力，重复上述步骤，计算步骤s4中的目标点的承受压力，计算出压力差值，完成对目标区域的空间的强度评估。
7.根据权利要求6所述的一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于：步骤s6中，针对风险评估具体步骤如下：
8.根据权利要求7所述的一种基于数据挖掘的煤矿充填开采地质风险评估方法，其特征在于：步骤s6.4中，在计算填充区域的形变量时，还需要考虑泊松比，泊松比为材料的另一种化学性质，泊松比的参数为小于0.5。
