[發(fā)明專利]一種基于采動震源參數(shù)的煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010743374.8
• 申請日: 2020-07-29
• 公開（公告）號: CN111915865A
• 公開（公告）日: 2020-11-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李連崇;牟文強(qiáng);程關(guān)文;楊天鴻;于慶磊;王四戌;柴璐;翟明洋
• 申請（專利權(quán)）人: 東北大學(xué)
• 主分類號: G08B31/00
• 分類號: G08B31/00;G08B21/10
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 陳玲玉;梅洪玉

1.一種基于采動震源參數(shù)的煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法，其特征在于，通過對直接量化指標(biāo)、統(tǒng)計指標(biāo)進(jìn)行綜合分析，進(jìn)而得到系列指標(biāo)的變化趨勢，從而發(fā)布采場預(yù)測預(yù)警信息；所述的直接量化指標(biāo)包含有礦山能量指數(shù)變化率、礦山視體積變化率、礦山b值、礦山能量，統(tǒng)計指標(biāo)包含有礦壓變化趨勢、底板破壞深度變化趨勢、水流量變化趨勢、微震事件分布。

2.根據(jù)權(quán)利要求1一種基于采動震源參數(shù)的煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法，其特征在于，包括如下步驟：

步驟一，根據(jù)采場工作面的生產(chǎn)地質(zhì)條件，確定安裝巷道布置微震監(jiān)測系統(tǒng)，微震傳感器在單一巷道內(nèi)間排距介于50-200m之間，且保證在采場空間內(nèi)形成空間交錯的傳感器監(jiān)測網(wǎng)，使其能夠完全監(jiān)測整個工作面的采動情況；

步驟二，同時在采場內(nèi)布置礦壓監(jiān)測系統(tǒng)、水文監(jiān)測系統(tǒng)，與微震系統(tǒng)監(jiān)測同步采集工作面內(nèi)礦壓數(shù)據(jù)、水流量監(jiān)測數(shù)據(jù)，運(yùn)行后實(shí)時獲取數(shù)據(jù)；

步驟三，工作面回采前調(diào)試微震監(jiān)測系統(tǒng)，工作面推進(jìn)后運(yùn)行并實(shí)時處理采集得到的微震數(shù)據(jù)，定位微震事件所發(fā)生的位置，獲得微震監(jiān)測得到的采動引起的原始震源參數(shù)數(shù)據(jù)庫；

步驟四，對所獲得的微震監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行波形識別及定位處理，按照時間順序排列微震事件，計算所需要的震源參數(shù)：

礦山能量指數(shù)其計算方法為：其中P_i為微震監(jiān)測所得到的第i個微震事件的微震體變勢，E_i為微震監(jiān)測所得到的第i個微震事件的能量，而d和c為以logP_i為自變量、logE_i為因變量所得的線性擬合參數(shù)；

礦山視體積V_At，其計算方法為：其中M_i為微震監(jiān)測所得到的第i個微震事件的地震矩，σ_Ai為微震監(jiān)測所得到的第i個微震事件的視應(yīng)力；

礦山b_t值，其計算方法為：logm(M)＝a-bM，其中M為微震震級，m(M)為以震級M為中心的小區(qū)間(M+ΔM)在單日階段內(nèi)發(fā)生微震的次數(shù)，a和b值為M為自變量、以logn(M)為因變量所得的線性擬合系數(shù)；

礦山能量E_Dt，其計算方法為：其中E_i為監(jiān)測階段單日內(nèi)第i個微震事件數(shù)的能量值；

步驟五，按照時間順序排列微震事件，計算直接量化指標(biāo)礦山視體積及礦山能量指數(shù)隨時間變化率，初始以連續(xù)發(fā)生的k個事件為基礎(chǔ)擬合直線變化趨勢，k10，從而計算參數(shù)的擬合變化率，然后保證參與計算的事件數(shù)量為k，每次運(yùn)算疊加k個事件后面發(fā)生的一個微震事件，并去掉k個事件中的第1個微震事件，以此類推完成對每個微震事件所引起的變化率計算；

步驟六，直接量化指標(biāo)及統(tǒng)計指標(biāo)的各參數(shù)在特定礦井及工作面進(jìn)行大于1個月的穩(wěn)定監(jiān)測后，獲取穩(wěn)定階段的數(shù)據(jù)，從而得到穩(wěn)定階段的直接量化指標(biāo)的閾值及統(tǒng)計指標(biāo)的穩(wěn)定變化趨勢，得到震源參數(shù)礦山視體積及礦山能量指數(shù)變化率的觸發(fā)閾值；

步驟七，隨時間發(fā)生的微震事件若觸發(fā)步驟六所設(shè)定的變化率的觸發(fā)閾值，且連續(xù)兩次或者兩天出現(xiàn)此類觸發(fā)現(xiàn)象，則再驗(yàn)證礦山能量、礦山b_t值以及統(tǒng)計指標(biāo)底板破壞深度變化趨勢或微震事件分布是否存在異常，若存在異常則發(fā)布工作面巖層異常預(yù)警；

步驟八，針對所發(fā)布的預(yù)警時間及空間位置，經(jīng)由礦井組織分析統(tǒng)計指標(biāo)水流量變化趨勢、礦壓變化趨勢，根據(jù)分析結(jié)合微震結(jié)果判別頂?shù)装瀹惓Ｎ恢茫瑔影踩卫眍A(yù)案而停工停產(chǎn)進(jìn)行隱患排除，同時在不滿足觸發(fā)條件后解除預(yù)警，從而指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于采動震源參數(shù)的煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法，其特征在于，所述的巷道布置微震監(jiān)測系統(tǒng)，在兩個巷道內(nèi)布置傳感器，且兩條巷道應(yīng)具有介于30-100m的高程差。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于采動震源參數(shù)的煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法，其特征在于，所述的礦山能量、礦山b_t值需每天更新數(shù)據(jù)。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于采動震源參數(shù)的煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警方法，其特征在于，所述的統(tǒng)計指標(biāo)中的礦壓變化、底板破壞深度變化、水流量變化的異常是指處于波動穩(wěn)定期后突然有增大的趨勢，而微震事件分布異常是指在頂?shù)装宓纳钐幱谐删€或成簇的微震事件群出現(xiàn)。