[發明專利]一種典型與非典型沖擊地壓礦井類型劃分方法

在審

• 申請號: 202010030970.1
• 申請日: 2020-01-13
• 公開（公告）號: CN111046595A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 榮海;蘭天偉;朱志潔;張宏偉;付興
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06F30/20
• 分類號: G06F30/20;G06F119/14
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司 21109
• 代理人: 劉曉嵐

1.一種典型與非典型沖擊地壓礦井類型劃分方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟一：構建目標礦井的地質動力環境評價指標體系；

步驟二：將地質動力環境評價指標體系中各項評價指標值a_i劃分為四個等級，根據每項評價指標對礦井地質動力環境的影響程度逐一評判，具體為：對礦井地質動力環境無影響的評價指標a_i的評價指數為0、影響程度弱時a_i的評價指數為1、中等影響時a_i的評價指數為2、有強烈影響時a_i的評價指數為3；

步驟三：將步驟三中得的到各項評價指標值a_i進行加和得到綜合評價指數

步驟四：將步驟三中綜合評價指數進行歸一化處理，得到目標礦井地質動力環境綜合評價指標值

步驟五：根據步驟四中的標礦井地質動力環境綜合評價指標值N劃分目標礦井的類型，具體為：當0.5＜N≤1時，將目標礦井定義為典型沖擊地壓礦井，其中0.5＜N≤0.75時，目標礦井為具有中等沖擊地壓的地質動力環境，0.75＜N≤1時，目標礦井為具有強沖擊地壓的地質動力環境；當0.25＜N≤0.5時，將目標礦井定義為非典型沖擊地壓礦井，目標礦井為具有弱沖擊地壓的地質動力環境；當0≤N≤0.25時，將目標礦井定義為無沖擊地壓礦井，目標礦井為具有無沖擊地壓的地質動力環境。

2.根據權利要求1所述的一種典型與非典型沖擊地壓礦井類型劃分方法，其特征在于：所述步驟一中的目標礦井的地質動力環境評價指標體系由目標礦井的構造凹地地貌條件、斷塊構造垂直運動條件、斷塊構造水平運動條件、斷裂構造影響范圍、構造應力、煤層開采深度、上覆堅硬巖層條件、本區及鄰區沖擊地壓判據條件八個因素構成，分別選取這八個因素作為評價指標，即步驟三中的m值為8。

3.根據權利要求2所述的一種典型與非典型沖擊地壓礦井類型劃分方法，其特征在于：所述步驟二中目標礦井的地質動力環境評價指標體系中各項評價指標值劃a_i的確定方法如下：

(1)井田構造凹地地貌特征：

其中，C—構造凹地的反差強度；

△h—構造凹地最高與最低高程的差值，km；

△l—構造凹地的寬度，km；

A、B—權重系數；山地地貌：A＝0.25，B＝0.75，丘陵地貌：A＝0.5，B＝0.5，平原地貌：A＝0.75，B＝0.25；

當C≥0.75時，評價指數a₁為3；當0.5≤C0.75時，評價指數a₁為2；當0.25≤C＜0.5時，評價指數a₁為1；當C＜0.25時，評價指數a₁為0；

(2)斷塊構造垂直運動條件：

目標礦井的斷塊垂直運動速度為V₁，當垂直運動速率V₁≥8mm/yr時，評價指數a₂為3；當垂直運動速率V₁＞5mm/yr時，評價指數a₂為2；當垂直運動速率V₁＜-3mm/yr時，評價指數a₂為1；當垂直運動速率-3mm/yr≤V₁≤5mm/yr時，評價指數a₂為0；

(3)斷塊構造水平運動條件：

目標礦井的斷塊垂直運動速度為V₂，當水平運動速率V₂＞10mm/yr時，評價指數a₃為3；當垂直運動速率5mm/yr≤V₂≤10mm/yr時，評價指數a₃為2；當垂直運動速率2mm/yr≤V₂＜5mm/yr時，評價指數a₃為1；當垂直運動速率V₂＜2mm/yr時，評價指數a₃為0；

(4)斷裂構造影響范圍條件

b＝±(K·10h)

式中：b—斷裂構造影響范圍寬度，km，當斷裂影響范圍邊界在井田邊界外時，b取正值，當斷裂影響范圍邊界跨入井田邊界內部時，b取負值；

K—活動性系數(K＝1，2，3)，斷裂活動性強時K＝3、斷裂活動性中等時K＝2、斷裂活動性弱時K＝1；

h—斷裂垂直落差，m；

當b≤0.5時，評價指數a₄為3，當0.5＜b≤2時，評價指數a₄為2，當2＜b≤5時，評價指數a₄為1，當b＞5時，評價指數a₄為0；

(5)構造應力條件

構造應力對沖擊地壓危險性評價指標用應力集中系數K表示，當K＞2時，評價指數a₅為3，當1.2＜K≤2時，評價指數a₅為2，當0.8＜K≤1.2時，評價指數a₅為1，當K≤0.8時，評價指數a₅為0；

(6)開采深度條件

當開采深度h＞800m時，評價指數a₆為3，當600m＜h≤800m時，評價指數a₆為2，當400m＜h≤600m時，評價指數a₆為1，當開采深度h≤400m時，評價指數a₆為0；

(7)上覆堅硬巖層條件

覆堅硬厚巖層距煤層距離為d，當覆堅硬厚巖層距煤層距離d≤20m，評價指數a₇為3；當覆堅硬厚巖層距煤層距離20m＜d≤50m，評價指數a₇為2；當覆堅硬厚巖層距煤層距離50m＜d≤100m，評價指數a₇為1；當覆堅硬厚巖層距煤層距離d＞100m，評價指數a₇為0；

(8)本區及鄰區判據的評價

本區及鄰區同一煤層沖擊地壓發生次數為n，當n≥3時，評價指數a₈為3，當2≤n＜3時，評價指數a₈為2，當n＝1時，評價指數a₈為1，當n＝0時，評價指數a₈為0。

4.根據權利要求1所述的一種典型與非典型沖擊地壓礦井類型劃分方法，其特征在于：所述目標礦井的類型與沖擊地壓產生可能性的對應關系為：所述目標礦井的類型與沖擊地壓產生可能性的對應關系為：無沖擊地壓礦井表明礦井不具備產生沖擊地壓的地質動力環境，可正常進行回采；非典型沖擊地壓礦井表明礦井具有弱的沖擊地壓的地質動力環境，產生沖擊地壓的可能性概率在0.25～0.5之間，在采掘過程中應采取適當的局部解危措施保障安全生產；典型沖擊地壓礦井表明礦井具有中等或強的沖擊地壓的地質動力環境，產生沖擊地壓的可能性概率在0.5以上，開采這類礦井應提前設計合理的采掘開拓巷道布置，鑒定煤層沖擊傾向性，掌握地應力分布特征，在具備開采保護層區域性防沖條件的應開采保護層，采掘過程中應執行“四位一體”沖擊地壓防治措施，采取區域性監測預警、檢測、局部性解危措施和防護措施。