(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211332850.2 (22)申请日 2022.10.28 (71)申请人 华北科技学院 地址 065201 河北省廊坊市三河市燕郊开 发区学院大街 467号 (72)发明人 朱权洁　王大仓　陈学习　李青松　 欧阳振华 　杨涛　隋龙琨　李红涛　 (74)专利代理 机构 苏州优博知识产权代理事务 所(普通合伙) 32487 专利代理师 石煜 (51)Int.Cl. G06F 30/27(2020.01) G06T 17/00(2006.01) E21F 7/00(2006.01) G06N 3/04(2006.01)G06N 3/08(2006.01) (54)发明名称 一种瓦斯抽采钻孔参数智能设计及三维可 视化方法 (57)摘要 本发明涉及瓦斯抽采钻孔参数智能设计及 三维可视化方法， 以PSO ‑LSTM模型为基础、 借助 大数据挖掘技术对瓦斯钻孔数据深入挖掘和精 准化分析， 以达到优化数据的效果； 并利用三维 可视化算法对优化的钻孔数据进行三维建模， 形 成轨迹最优、 效果可视的三维瓦斯抽采钻孔模 型。 其中， PSO ‑LSTM模型主要原理： 利用PSO算法 对LSTM模型训练集进行寻优， 并将寻优结果作为 LSTM模型的测试集， 从而 提高LSTM模型训练结果 的准确性。 另外， 基于Python的瓦斯抽采钻孔三 维可视化算法， 能根据输入的信息自动生成煤层 井巷、 顺层或穿层瓦斯抽采钻孔三维可视化模 型。 本方法大大减少煤矿企业绘制施工图纸的繁 琐工作， 提高煤矿瓦斯抽采 钻孔智能化水平。 权利要求书5页 说明书17页 附图14页 CN 115544894 A 2022.12.30 CN 115544894 A 1.一种瓦斯抽采钻孔参数智能设计及三维可视化方法， 其特征在于： 该方法是以PSO ‑ LSTM模型、 借助大数据挖掘技术对瓦斯钻孔数据深入挖掘和精准化分析， 以达到优化数据 的效果； 并利用三位可视化算法对优化的钻孔数据进 行三维建模， 形成轨迹最优、 效果可视 的三维瓦斯抽采 钻孔模型。 2.根据权利要求1所述的瓦斯抽采钻孔参数智能设计及三维可视化方法， 其特征在于： 包括如下步骤： 步骤S1： 将瓦斯钻孔数据 按格式标准化处理， 使其符合数据处理流 程； 并将处理好的数据按比例分为训练集 测试集 Xn、 E1、 E2式中， Ri为钻孔半径， di为钻孔间距， i ＝{1， 2，…， n}； 步骤S2： 以训练集E1开始训练P SO‑LSTM模型， 具体包括如下步骤： 步骤S21： 初始化P SO算法， 形成寻优群落； 步骤S22： 将训练集E 1的前70％定义为LSTM模型训练集 后30％定义 为PSO模型优选集 步骤S23： 将LSTM模型训练集e1作为PSO ‑LSTM模型的训练集， PSO模型优选集e2作为 PSO‑LSTM模型的测试集； 步骤S24： 开始模拟预测过程， 寻找使PSO优选集RMSE最小的粒子； 同时， 利用训练集e1 训练LSTM模型； 步骤S25： 输出P SO模型优选集e2的最优解。 步骤S3： 将PSO最优解 作为LSTM模型的测试集， 对已经完成训练的 LSTM模型进行 预测分析， Ye2为PSO模型的寻优结果， i ＝{1， 2，…， n}； 步骤S4： 根据预测结果调整模型参数， 预测训练结果是否达到最大迭代次数， 若没有达 到， 则调整参数， 更新内部权重， 再次返回PSO ‑LSTM模型进行训练， 直至训练结果达到最大 迭代次数； 步骤S5： P SO‑LSTM模型训练结束后， 利用测试集E2预测训练完成的P SO‑LSTM模型； 步骤S6： 输出P SO‑LSTM模型最优解 3.根据权利要求2所述的瓦斯抽采钻孔参数智能设计及三维可视化方法， 其特征在于： 还包括步骤S7： 钻孔设计三 维可视化， 钻孔设计三 维可视化包含顺层 钻孔设计、 穿层 钻孔设 计、 钻孔孔体生成三部分， 利用python生 成涵盖煤层、 巷道、 钻孔必要部 分的煤矿三维模 型， 在生成三维立体模型时， 首先确定基准点的三维坐标， 再通过模型其他顶点与基准点之间 的三维空间关系计算出其他顶点 的坐标； 利用python中的scatter()函数生成各个顶点， 利用连线函数按模型设计连接相关顶点， 生成模型轮廓线； 再利用成面函数将 需要成面的权　利　要　求　书 1/5 页 2 CN 115544894 A 2轮廓线依次连接， 形成模型截面， 最终生成三维立体模型。 4.根据权利要求3所述的瓦斯抽采钻孔参数智能设计及三维可视化方法， 其特征在于： 所述顺层钻孔设计利用走向双侧对打顺层钻孔， 对工作面进行顺层平行钻孔设计， 回采工 作面与进风巷底部交线的起始点和终点坐标分别为 回采工 作面与回风巷底部交线的起始点和终点 坐标分别为 沿煤层走向长度： 工作面倾向宽度： 巷道方位角： 煤层走向与水平面夹角： 进风巷钻孔方位角： θ1＝270° ‑α1； 回风巷钻孔方位角： θ2＝90° ‑α1； 回采工作面抽采钻孔总个数： n为回采工作面抽采钻孔总个数； Lk为第k单元沿 煤层走向长度； dk为第k单元内钻孔布孔间距。 5.根据权利要求3所述的瓦斯抽采钻孔参数智能设计及三维可视化方法， 其特征在于： 所述顺层钻孔设计中， 进风巷第一单元控制点坐标为 则进风巷第k单元控 制点坐标为 式中， 为煤层A1与A1'之间的距离； 回风巷第k单 元控制点 坐标为 。权　利　要　求　书 2/5 页 3 CN 115544894 A 3