[發(fā)明專利]煤礦突水危險預(yù)警方法及巖體單一裂隙發(fā)育范圍計算方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010637427.8
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111810239B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 翟常治;辛崇偉;靳國棟;陳文國
• 申請（專利權(quán)）人: 北京安科興業(yè)科技股份有限公司
• 主分類號: G06Q50/02
• 分類號: G06Q50/02;E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 北京頭頭知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11729
• 代理人: 白芳仿;王方明

本發(fā)明涉及煤礦安全監(jiān)測領(lǐng)域，是一種煤礦突水危險預(yù)警方法及巖體單一裂隙發(fā)育范圍計算方法，能對隔水巖層破壞程度進行定量分析，精確度高。該方法包括：一、布置震動信號采集裝置，將隔水巖層劃分為若干隔水分層；二、計算巖體單一裂隙發(fā)育范圍；三、間隔時間T，將所有微震事件劃分至各隔水分層；四、對微震事件的巖體單一裂隙發(fā)育范圍進行能量核密度計算；五、將各隔水分層每個網(wǎng)格的W_ia與W_i0進行比較；六、將比較結(jié)果在豎直方向上疊加，獲得重疊破壞區(qū)域達突水條件的隔水分層數(shù)占總數(shù)的比值N，將比值N與判斷閾值做比較，獲得預(yù)警結(jié)果；七、重復(fù)步驟二至六。本發(fā)明解決了現(xiàn)有突水預(yù)警方法，只能對微震事件做定性分析，精度低的問題。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤礦安全監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種煤礦突水危險預(yù)警方法及巖體單一裂隙發(fā)育范圍計算方法。

背景技術(shù)

隨著我國中東部地區(qū)煤礦逐漸轉(zhuǎn)向深部開采，礦井底板承壓水突水問題日益嚴重。煤礦底板突水過程是由底板隔水巖層受回采擾動和承壓水滲透耦合作用引起的損傷破裂過程，其作用機理復(fù)雜，對煤礦安全生產(chǎn)影響很大。因此，對煤礦底板突水情況進行監(jiān)測預(yù)警是防止煤礦發(fā)生突水事故的重要措施。

目前，微震監(jiān)測技術(shù)是當前煤礦底板突水監(jiān)測預(yù)警的主要技術(shù)手段。微震監(jiān)測技術(shù)作為一種強有力的地球物理場監(jiān)測方法，建立基于微震定位結(jié)果的巖體空間破裂場演化模型，通過微震事件多角度、多層次展示，以多場(滲流場、應(yīng)力場等)耦合手段實現(xiàn)底板突水監(jiān)測超前預(yù)警。如中國專利文獻CN110552741A公開了一種采煤工作面底板突水綜合監(jiān)測與預(yù)警系統(tǒng)及方法，該方法針對煤礦采煤工作面回采過程中和回采后的采空區(qū)部分進行實時監(jiān)測并分級預(yù)警，基于“下三帶”理論，結(jié)合數(shù)值模擬方法確定監(jiān)測位置，使用微震監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測采煤工作面底板破壞深度，使用多頻連續(xù)電法監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測采煤工作面底板承壓水的導(dǎo)升高度，計算底板破壞最低點與承壓水導(dǎo)升最高點之間的距離，使用底板突水系數(shù)法動態(tài)計算整個工作面范圍底板的突水系數(shù)，通過突水系數(shù)的高低不同、應(yīng)力應(yīng)變的預(yù)警指征，水溫水壓的預(yù)警指征來確定底板突水預(yù)警的級別并進行預(yù)警。但是上述專利文獻只是籠統(tǒng)的提出了采用微震監(jiān)測子系統(tǒng)監(jiān)測煤礦回采工作面底板在回采過程中的破裂情況，實時計算所劃分的每個區(qū)域中心點的底板破裂深度，然而基于微震原始數(shù)據(jù)如何去計算底板破壞深度并未給出具體說明，也就是說，該方法只能對集聚微震事件進行定性分析，精細化程度低，對煤礦現(xiàn)場的實際指導(dǎo)作用不大。

發(fā)明內(nèi)容

為此，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于現(xiàn)有技術(shù)的突水監(jiān)測預(yù)警，只能對集聚性微震事件進行定性分析，精細化程度低，不能有效性地指導(dǎo)煤礦現(xiàn)場進行突水危險防護，而提供一種能夠?qū)Ω羲畮r層各區(qū)域的破壞程度進行定量化分析，精確度高，能有效防止煤礦底板突水事故發(fā)生的煤礦突水危險預(yù)警方法及巖體單一裂隙發(fā)育范圍計算方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

一種煤礦突水危險預(yù)警方法，包括：

步驟一，根據(jù)煤礦底板隔水巖層的厚度布置震動信號采集裝置，并將所述隔水巖層在豎直方向上、自上而下劃分為若干厚度相同的隔水分層；

步驟二，所述震動信號采集裝置實時采集微震事件信息，根據(jù)采集到的所述微震事件信息分析計算由每個微震事件造成的巖體單一裂隙發(fā)育范圍；

步驟三，間隔預(yù)設(shè)時間周期T，將當前時刻T_x(x為正整數(shù))至初始時刻T₀時間段內(nèi)采集到的所有微震事件按照其空間位置劃分至每個所述隔水分層；

步驟四，對每個所述隔水分層內(nèi)所有所述微震事件造成的所述巖體單一裂隙發(fā)育范圍進行能量核密度計算，得到每個所述隔水分層的能量核密度值平面分布結(jié)果；