[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(jì)）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

本發(fā)明公開了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，本發(fā)明屬于采礦生產(chǎn)過程中采動引起的地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明所解決的技術(shù)問題是通過識別因開挖應(yīng)力擾動造成煤礦采場巖層損傷破裂而引起的微震震源參數(shù)，得到引發(fā)煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害的前兆信息而實(shí)現(xiàn)及時預(yù)警。采場巖層的災(zāi)害性破斷是一個循序漸進(jìn)不斷積累而達(dá)到極值瞬間釋放的過程，在災(zāi)害發(fā)生前能量、震級、空間位置及其解譯得到的震源參數(shù)礦山視體積、能量指數(shù)、b值具有顯著的變化特征，準(zhǔn)確捕捉采場工作面發(fā)生災(zāi)害前的震源參數(shù)分布規(guī)律并結(jié)合礦壓及水位監(jiān)測而劃分不同預(yù)警等級，實(shí)現(xiàn)對煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害發(fā)布防控信息。本發(fā)明能夠及時有效的發(fā)布預(yù)警，指導(dǎo)礦井安全生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及深井采礦生產(chǎn)過程中采動引起的地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及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。

背景技術(shù)

隨著煤炭資源逐漸開采，淺部資源枯竭造成煤炭開采深度加大，進(jìn)而造成采場所受到的采動應(yīng)力增大，所以礦井的沖擊地壓、頂板冒落、底板承壓突水等復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害事故頻發(fā)。對于多類型災(zāi)害事故傳統(tǒng)往往采取礦壓觀測、水文數(shù)據(jù)監(jiān)測等手段在回采過程中進(jìn)行預(yù)測預(yù)警，以此來保證采場生產(chǎn)安全。但是由于數(shù)據(jù)采集所具有的滯后性及人為的依賴性，造成不能很好的實(shí)現(xiàn)對事故的預(yù)測，礦井地質(zhì)災(zāi)害事故仍然威脅礦井的生產(chǎn)安全。

近年來為彌補(bǔ)傳統(tǒng)監(jiān)測技術(shù)的弊端，作為先進(jìn)的監(jiān)測手段微震監(jiān)測技術(shù)逐漸普遍應(yīng)用到礦井安全防控中，微震監(jiān)測技術(shù)主要是依賴于高靈敏的檢震器、數(shù)據(jù)采集儀、數(shù)據(jù)處理終端等設(shè)備軟件，對獲取得到的微震監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行定位及后處理分析，根據(jù)微震監(jiān)測數(shù)據(jù)在采場內(nèi)的分布特點(diǎn)，對礦井地質(zhì)災(zāi)害事故進(jìn)行預(yù)測。但是目前所針對微震監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用于礦井災(zāi)害預(yù)測的分析方法實(shí)用性較低，具有嚴(yán)重的滯后性。主要是因?yàn)閮H采用對微震事件定位、大能量事件總結(jié)的手法進(jìn)行單一參數(shù)變化的分析，缺乏從微震監(jiān)測原理基礎(chǔ)上采取的必要方法，缺乏對災(zāi)害發(fā)生前前兆信息的有效掌握，預(yù)測預(yù)警準(zhǔn)確率極低。對于采動所引起的礦井復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害，缺乏行之有效的預(yù)警方法，并不能滿足安全生產(chǎn)的需要。

發(fā)明內(nèi)容

針對目前煤礦復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害預(yù)警所存在的問題，對基于微震監(jiān)測技術(shù)得到的震源數(shù)據(jù)及煤礦常規(guī)監(jiān)測手段得到的數(shù)據(jù)及進(jìn)行融合應(yīng)用，提出了對災(zāi)害發(fā)生前的征兆性特征拾取的解決辦法，提出了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，其目的是提供一種針對采場災(zāi)害性事故發(fā)生前數(shù)據(jù)波動變化的分析方法，捕捉各類直接量化指標(biāo)、統(tǒng)計(jì)指標(biāo)數(shù)據(jù)的前兆規(guī)律，進(jìn)而將此類應(yīng)用于對符合地質(zhì)災(zāi)害的預(yù)警中，尤其是這針對礦井采動引起的頂板事故、礦井突水事故，掌握采場巖層發(fā)生異常破斷的震源機(jī)制，進(jìn)一步掌握復(fù)合地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的前兆特征及預(yù)警等級信息，指導(dǎo)礦井準(zhǔn)確防控災(zāi)害事故，保證礦井安全生產(chǎn)。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明所采取的具體技術(shù)方案如下：

通過對直接量化指標(biāo)、統(tǒng)計(jì)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(jì)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。

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，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；