[發(fā)明專利]一種用于煤礦沖擊危險卸壓效果的評估方法

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• 申請日: 2020-09-03
• 公開（公告）號: CN112012797A
• 公開（公告）日: 2020-12-01
• 發(fā)明（設計）人: 陳勇;闞吉亮;桂兵;竇林名;王九紅;張修峰;王春耀;鞏思園;王超;白金正;肖長寶;馬志鋒;王劍
• 申請（專利權）人: 兗州煤業(yè)股份有限公司;中國礦業(yè)大學;徐州弘毅科技發(fā)展有限公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00;E21C37/00;G06Q50/02
• 代理公司: 北京淮海知識產(chǎn)權代理事務所(普通合伙) 32205
• 代理人: 張旭

本發(fā)明公開了一種用于煤礦沖擊危險卸壓效果的評估方法，通過對震動波信號的處理和分析，可以反演計算震動波的波速，震動波速與煤巖體的應力水平成正比例關系；因此在對煤巖體實施卸壓措施前，先對待卸壓區(qū)域的波速進行反演計算，再實施相應的卸壓措施，然后對此區(qū)域卸壓后的波速進行反演計算?？梢酝ㄟ^計算卸壓前后波速變化系數(shù)以及變化范圍評估卸壓效果，建立卸壓效果評估指數(shù)D，D值大于0.5時認為卸壓有效；當D值處于0.25～0.50范圍內時，卸壓效果弱，需補強卸壓；當D值小于0.25時，卸壓無效，需要重新卸壓。能對整個沖擊危險區(qū)域進行卸壓效果評估，不存在探測盲區(qū)，而且其探測精度高，從而能實現(xiàn)對整個沖擊危險區(qū)域卸壓效果的準確評估。

技術領域

本發(fā)明涉及一種用于煤礦沖擊危險卸壓效果的評估方法，屬于煤礦安全技術領域。

背景技術

近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展的需求，采礦往深部發(fā)展，地質條件復雜，沖擊地壓發(fā)生的頻率越來越高。沖擊地壓是聚積在巷道和采場周圍煤巖體中的應力能量突然釋放，將煤巖拋向巷道，同時發(fā)出強烈聲響，造成煤巖體震動和破壞，支架與設備損壞，人員傷亡，部分巷道垮落破壞等動力現(xiàn)象。沖擊地壓還會引發(fā)或可能引發(fā)其他礦井災害，尤其是瓦斯、煤塵爆炸，火災以及水災，干擾通風系統(tǒng)，嚴重時造成地面震動和建筑物破壞等。為了防止沖擊地壓的發(fā)生，目前煤礦通常采用煤體卸壓和深孔斷頂爆破等多種防治手段進行卸壓，從而降低煤體的沖擊危險性。采用上述手段對煤體卸壓后需要對煤體的卸壓效果進行評估，目前主要依靠鉆屑檢測法和應力在線監(jiān)測的方法，但是以上兩種方法均為定點監(jiān)測，無法覆蓋卸壓煤體的整個區(qū)域，從而存在監(jiān)測盲區(qū)，因此不能準確評估整個卸壓區(qū)域的效果。

發(fā)明內容

針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種用于煤礦沖擊危險卸壓效果的評估方法，對沖擊危險區(qū)域卸壓前后分別進行波速反演，根據(jù)前后兩次的波速分布變化情況能準確評估整個卸壓區(qū)域的效果，為煤礦的后續(xù)卸壓提供數(shù)據(jù)支撐。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：一種用于煤礦沖擊危險卸壓效果的評估方法，具體步驟為：

A、先采用已知勘探方法在煤礦內確定所需卸壓的沖擊危險區(qū)域的位置和范圍，然后根據(jù)沖擊危險區(qū)域的位置和范圍確定波速反演區(qū)域，以沖擊危險區(qū)域兩端各向外延伸100m作為波速反演區(qū)域，使波速反演區(qū)域能夠完全覆蓋沖擊危險區(qū)域，保證波速反演精度；

B、在波速反演區(qū)域對應的運輸順槽側煤體內布置一排爆破鉆孔，各個爆破鉆孔處于同一水平面，并分別在各個爆破鉆孔內裝填炸藥；

C、在波速反演區(qū)域對應的回風順槽側煤體內安裝多個震動波接收裝置，多個震動波接收裝置處于同一水平面；

D、將各個爆破鉆孔內的炸藥依次起爆，多個震動波接收裝置實時接收每次起爆后產(chǎn)生的震動波；

E、對接收到的震動波采用已知的波速反演方法進行分析處理，從而得到所需卸壓的沖擊危險區(qū)域的波速分布；

F、對所需卸壓的沖擊危險區(qū)域采用已知的卸壓方法進行卸壓處理；

G、完成對沖擊危險區(qū)域的卸壓處理后，在波速反演區(qū)域內再次重復步驟B至E，從而得到卸壓后沖擊危險區(qū)域的波速分布；

H、對比分析沖擊危險區(qū)域卸壓前后的波速變化判斷卸壓效果，卸壓程度大小通過波速變化系數(shù)A進行表征，其中波速變化系數(shù)A通過下式計算得出：

式中：A為波速變化系數(shù)；V_P1為爆破前的波速值；V_P2為爆破后的波速值；從而獲得沖擊危險區(qū)域的波速變化系數(shù)A分布情況；

I、基于獲得的波速變化系數(shù)A分布情況，計算出整個沖擊危險區(qū)域中變化系數(shù)A大于10％區(qū)域的面積S，則確定面積S為有效卸壓范圍；

J、計算卸壓效果評估指數(shù)D：