[發(fā)明專利]采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)條件及失穩(wěn)過(guò)程分析方法及系統(tǒng)

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010127906.5
• 申請(qǐng)日: 2020-02-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN111396128B
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂祥鋒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京科技大學(xué)
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18
• 代理公司: 北京金智普華知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11401
• 代理人: 皋吉甫

本發(fā)明提供了一種采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)條件及失穩(wěn)過(guò)程分析方法及系統(tǒng)，涉及采礦工程動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)防治技術(shù)領(lǐng)域，能夠有效預(yù)測(cè)動(dòng)力災(zāi)害，大幅度降低深部開(kāi)采動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生頻次和危害程度，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性強(qiáng)；該方法將采空區(qū)對(duì)應(yīng)的直接頂和/或老頂?shù)呢Q向斷裂和水平作用滑動(dòng)作為判斷依據(jù)，來(lái)分析采動(dòng)圍巖的失穩(wěn)狀態(tài)；具體為：在直接頂和/或老頂中設(shè)置與監(jiān)測(cè)中心連接的若干力傳感器、聲發(fā)射監(jiān)測(cè)設(shè)備和微震傳感器，用于采集其所在位置的實(shí)時(shí)水平向作用力，和計(jì)算實(shí)時(shí)豎向斷裂能所需的原始數(shù)據(jù)；所述監(jiān)測(cè)中心用于對(duì)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理并根據(jù)處理結(jié)果判斷是否進(jìn)行預(yù)警。本發(fā)明提供的技術(shù)方案適用于圍巖垮塌失穩(wěn)監(jiān)測(cè)的過(guò)程中。

【技術(shù)領(lǐng)域】

本發(fā)明涉及采礦工程動(dòng)力災(zāi)害預(yù)測(cè)防治技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)條件及失穩(wěn)過(guò)程分析方法及系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】

隨著采礦工程逐漸向深部開(kāi)采，地應(yīng)力作用增強(qiáng)，開(kāi)采煤巖形成大的采空區(qū)，致使采空區(qū)上覆直接頂甚至老頂垮落，動(dòng)力災(zāi)害顯現(xiàn)頻繁，給煤礦開(kāi)采安全造成重大影響。然而，目前對(duì)采空區(qū)頂板帽落或動(dòng)力災(zāi)害成因分析均集中在圍巖強(qiáng)度、剛度方面，從采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)致使失穩(wěn)方面分析較少，也未形成采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)條件及失穩(wěn)過(guò)程分析方法。

因此，有必要研究一種采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)條件及失穩(wěn)過(guò)程分析方法及系統(tǒng)來(lái)應(yīng)對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，以解決或減輕上述一個(gè)或多個(gè)問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)條件及失穩(wěn)過(guò)程分析方法及系統(tǒng)，能夠有效預(yù)測(cè)動(dòng)力災(zāi)害，大幅度降低深部開(kāi)采動(dòng)力災(zāi)害發(fā)生頻次和危害程度，現(xiàn)場(chǎng)實(shí)用性強(qiáng)。

一方面，本發(fā)明提供一種用于采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)條件及失穩(wěn)過(guò)程分析的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括：

設(shè)于直接頂和/或老頂內(nèi)的若干力傳感器，用于采集其所在位置的實(shí)時(shí)水平向作用力，所述實(shí)時(shí)水平向作用力用于判斷該位置水平作用滑動(dòng)的狀態(tài)；

設(shè)于直接頂和/或老頂內(nèi)的若干聲發(fā)射監(jiān)測(cè)設(shè)備和若干微震傳感器，用于采集計(jì)算其所在位置處的實(shí)時(shí)豎向斷裂能及震源定位所需的原始數(shù)據(jù)；

控制中心，用于對(duì)所述力傳感器、所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)設(shè)備和所述微震傳感器采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和計(jì)算，并根據(jù)計(jì)算結(jié)果判斷是否進(jìn)行預(yù)警。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述力傳感器、所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)設(shè)備和所述微震傳感器均設(shè)置在所述直接頂和/或老頂?shù)呐R界懸空長(zhǎng)度內(nèi)。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)設(shè)備和所述微震傳感器設(shè)置在相同的頂，兩者在豎直方向的間距為2m-5m，且交錯(cuò)布置。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)設(shè)備和所述微震傳感器在水平方向安裝間距根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)來(lái)壓步距進(jìn)行確定，水平向安裝間距為來(lái)壓步距或來(lái)壓步距的整數(shù)倍數(shù)。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，控制中心對(duì)所述聲發(fā)射監(jiān)測(cè)設(shè)備和微震傳感器采集數(shù)據(jù)的處理內(nèi)容包括：通過(guò)預(yù)處理和濾波，使過(guò)濾掉背景噪音的聲發(fā)射信號(hào)和微震信號(hào)顯示一致，然后選擇有利的聲發(fā)射和微震事件做極化分析和初至拾取，獲取相對(duì)震源的方位角和縱橫波時(shí)差，進(jìn)而依據(jù)縱橫波時(shí)差建立速度模型，從而計(jì)算出實(shí)時(shí)豎向斷裂能和震源定位。

另一方面，本發(fā)明提供一種采動(dòng)圍巖斷裂滑動(dòng)啟動(dòng)條件及失穩(wěn)過(guò)程分析方法，其特征在于，適用于如上任一所述的系統(tǒng)；

所述方法將采空區(qū)對(duì)應(yīng)的直接頂和/或老頂?shù)呢Q向斷裂和水平作用滑動(dòng)作為判斷依據(jù)，來(lái)分析采動(dòng)圍巖的失穩(wěn)狀態(tài)。

如上所述的方面和任一可能的實(shí)現(xiàn)方式，進(jìn)一步提供一種實(shí)現(xiàn)方式，所述控制中心判斷是否預(yù)警的具體內(nèi)容為：判斷是否滿足預(yù)警條件，若是則進(jìn)行預(yù)警，否則繼續(xù)監(jiān)測(cè)；