[發明專利]一種基于微震的煤礦防治沖擊地壓動態預警方法

在審

• 申請號: 202011306291.9
• 申請日: 2020-11-20
• 公開（公告）號: CN112324506A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 丁傳宏;史礦民;唐坤;孫繼全;王秀峰
• 申請（專利權）人: 上海大屯能源股份有限公司江蘇分公司
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

本發明公開了一種基于微震的煤礦防治沖擊地壓動態預警方法，屬于煤礦安全技術領域。具體為（1）以每天單一工作面總頻次和總能量為基數，生成能量和頻次趨勢圖；（2）根據總能量三天是否連續在總能量趨勢線下方判斷是否缺震；（3）在缺震條件下分析頻次與釋放能量關系的4種情況判定是否預警，分別為：①能量與頻次均上升，啟動預警；②能量和頻次均下降，不啟動預警；③能量上升，頻次下降，不啟動預警；④頻次上升，能量下降，啟動預警；按照上述方法綜合分析后，判斷有無沖擊危險，做到超前預警、超前防范，降低沖擊地壓事故風險。

技術領域

本發明涉及煤礦防范沖擊地壓的動態預警方法，屬于煤礦安全技術領域。具體是一種基于微震的煤礦防治沖擊地壓動態預警方法。

背景技術

沖擊地壓的預測是沖擊地壓防治的基礎，其預測預報目前主要有以下兩類。

一是采礦方法，包括根據采礦地質條件確定沖擊地壓危險性的綜合指數法、數值模擬分析法、鉆屑法、煤巖層沖擊地壓傾向性分類法等。鉆屑法是根據最高煤粉量、與煤壁的距離，以及鉆進過程中出現的動力現象來判定沖擊危險程度。但其對沖擊危險的監測在時間上是不連續的，監測范圍有限，其監測結果的可靠性受施工設備及操作人員的技術和經驗等人為因素的影響，因而經常被作為一種輔助、配合的監測手段。綜合指數法綜合了各種影響沖擊地壓的發生因素，常常在進行采區設計、工作面布置和采煤方法時被應用，確定主要沖擊危險區域，為后期沖擊地壓的治理打下基礎。沖擊地壓傾向性分類法主要采用沖擊能量指數、彈性能指數和動態破壞時間指標來確定煤的沖擊傾向性，是礦前期工作，成為礦鑒定沖擊傾向性煤層的依據，也為后期沖擊地壓的治理打下基礎。巷道圍巖變形監測和頂板離層監測也是常規的沖擊地壓監測方法，在一些礦區仍在起著重大作用。數值模擬分析法是隨著計算機技術的發展而發展起來的，可以確定工作面中應力分布狀態，也可以預測開采空間、開采參數、開采歷史對沖擊地壓的影響，其在沖擊地壓預測中被廣泛應用。但這種方法對煤巖體進行了簡化處理，只能作為一種近似方法使用，多年實踐證明，數值模擬結果對于確定沖擊地壓危險區域是有效的，但不能作為點預測。

二是采礦地球物理方法，包括微震法、聲發射法、電磁輻射法、振動法、重力法等。微震法與記錄和分析大地地震的方法相類似，但震中淺，強度小，震動頻率高，影響范圍小；衡量礦山震動程度的大小采用單位時間內礦山震動的次數和震動的能量。聲發射法是以脈沖形式記錄弱的、低能量的地音現象；地音變化與煤體應力變化過程相似，地音活動集中在采區某一部位，且地音事件的強度逐漸增加時，預示著沖擊地壓危險，分為站式連續監測和便攜式流動地音監測，主要記錄聲發射頻度（脈沖數量）、一定時間內脈沖能量的總和、采礦地質條件及采礦活動等。電磁幅射法認為，煤巖電磁幅射是煤巖體受載變形破裂過程中向外輻射電磁能量的一種現象，與煤巖體的變形破裂過程密切相關，電磁幅射信息綜合反映了沖擊

地壓等煤巖災害動力現象的主要因素，電磁輻射信號可以反映煤巖體破壞的程度和快慢，主要記錄指標有電磁輻射信號強度幅值和脈沖次數。近年來，有學者用混沌、分形理論分析電磁幅射參數曲線的分形特征，用關聯維數描述電磁幅射強度、電磁幅射脈沖數等參數隨時間的變化規律，為電磁幅射監測數據的處理方法提供了新的思路。振動法一開始用來研究開采層的連續性及揭露其構造的非均勻性。其測量參數為地震波的傳播速度，后來被用來確定礦壓參數，特別是用來確定巷道周圍的應力應變狀態。重力法是根據地層中巖石介質質量分布的不均勻性來測量重力的異常變化，主要應用于開采引起的巖體體積變化、地層震動的預測、小范圍內煤層構造的變化、局部空洞的定位等。

由于發生沖擊地壓的時間、地點、區域、震源等的隨機性、復雜多樣性和突發性，使得沖擊地壓的預測工作變得極為困難復雜，是亟待解決的世界性難題。目前普遍采用的預測方法是靜態的預警指標法，存在如下不足：

1、預警指標設置受人為因素影響較大，范圍過寬。

2、預警方法主要是靜態的指標法，不能反映井下實時狀態，準確性差。

3、預警方法采用指標的參數部分取值困難，時效性不足。