[發明專利]一種地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測方法

有效

• 申請號: 201510375710.7
• 申請日: 2015-06-30
• 公開（公告）號: CN105045969B
• 公開（公告）日: 2017-12-26
• 發明（設計）人: 陸菜平;劉廣建;劉洋;劉鵬飛;王洪宇
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 徐州市淮海專利事務所32205
• 代理人: 華德明

技術領域

本發明涉及一種沖擊地壓危險性的預測方法，具體是一種地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測方法。

背景技術

近年來，隨著經濟發展的需求，采礦往深部發展，地質條件復雜，沖擊地壓發生的頻率越來越高；在西北部地區，采深雖然較淺，沖擊地壓事故仍然多次發生。沖擊地壓是聚積在巷道和采場周圍煤巖體中的應力能量突然釋放，將煤巖拋向巷道，同時發出強烈聲響，造成煤巖體震動和破壞，支架與設備損壞，人員傷亡，部分巷道垮落破壞等動力現象。沖擊地壓還會引發或可能引發其他礦井災害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸，火災以及水災，干擾通風系統，嚴重時造成地面震動和建筑物破壞等。因此，沖擊地壓是煤礦重大災害之一。傳統的預測方法有鉆屑法、應力值法，這些方法指標單一，適用性差。現場的采掘工作面的地質條件復雜，根據沖擊地壓發生的機理及CT反演技術，沖擊地壓的發生與應力梯度有直接關系。傳統的監測煤體中應力值的方法，操作復雜，只能監測局部點的應力值，無法對整個煤體中的應力值進行實時監測，而且破壞了煤體的力學結構。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測方法，能實時預測沖擊地壓危險性，充分得出沖擊地壓突出危險性信息。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：該種地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測方法，其具體步驟為：

(1)采用鉆屑法或應力計法在沖擊危險區域測試煤體中的應力值，然后繪制應力分布曲線，通過對距離求導，得出應力梯度的分布情況，具體公式為；

上式中：ΔS為應力點σ₁和應力點σ₂之間的距離，Δσ為應力梯度；

(2)在沖擊危險區域煤體的一側放炮或撞擊煤壁，通過設置在另一側拾波器接收，然后進行CT層析成像技術得到煤體中的波速分布，通過對距離求導，得出波速梯度的分布情況，具體公式為；

上式中：ΔS是測量的波速點V₁和測量的波速點V₂之間的距離，VG為波速梯度；

(3)由于應力梯度與波速梯度之間的耦合性，根據下述線性公式，得出隨著應力梯度增加，波速梯度也線性增加，通過確定煤體發生沖擊地壓的應力梯度臨界值，得出波速梯度臨界值VG_m；

V_p＝a×σ^λ

上式中，V_p表示P波波速；a是常數，是修正值；σ為應力值；λ是指數，常量；

(4)在采煤機回采過程中，在煤壁一側每半小時撞擊一次，在另一側通過拾波器接收波，進而得到煤體中波速的分布，通過公式實時得到煤體中的波速梯度VG；

(5)將實時檢測得出的波速梯度VG與波速梯度臨界值VG_m進行比較，若VG小于VG_m，則預測結果為安全；若VG大于VG_m，則預測結果為危險，可及時采取相應的解危措施。

與現有技術相比，本發明利用波速與應力之間的耦合特性，得出波速梯度與應力梯度之間存在線性關系，從而建立了地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測模型，實時預測沖擊地壓危險性，能充分得出沖擊地壓突出危險性信息，通過監測波速解決了應力值法只能監測煤體中局部應力的局限性，能實現對整個煤體進行反演分析，提高了沖擊地壓危險性預測的準確性，而且操作簡單，耗費人力物力較少，能實現實時預測，具有較好的適用性。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步說明。

如圖1所示，本發明的具體步驟為：

(1)采用鉆屑法或應力計法在沖擊危險區域測試煤體中的應力值，然后繪制應力分布曲線，通過對距離求導，得出應力梯度的分布情況，具體公式為；

上式中：ΔS為應力點σ₁和應力點σ₂之間的距離，Δσ為應力梯度；

(2)在沖擊危險區域煤體的一側放炮或撞擊煤壁，通過設置在另一側拾波器接收，然后進行CT層析成像技術得到煤體中的波速分布，通過對距離求導，得出波速梯度的分布情況，具體公式為；

上式中：ΔS是測量的波速點V₁和測量的波速點V₂之間的距離，VG為波速梯度；