[發明專利]巷道圍巖破壞聲發射定位與波速成像監測及災變預警方法

有效

• 申請號: 202110307423.8
• 申請日: 2021-03-23
• 公開（公告）號: CN113153430B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 李楠;陳鵬;張運鵬;蔡超;房柳林
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 李翩

本發明公開了巷道圍巖破壞聲發射定位與波速成像監測及災變預警方法，根據巷道掘進過程中圍巖破壞產生的聲發射信號進行定位與波速成像監測及災變預警；利用掘進巷道及鄰近巷道，結合(長)鉆孔安裝方式建立優化的聲發射傳感器臺網，得到巷道掘進造成圍巖破壞的高精度聲發射事件的定位及能量，篩選一定數量的聲發射定位事件作為已知震源，進行基于高精度聲發射定位的波速成像；結合高精度聲發射定位、波速成像及波速差成像結果，對巷道掘進工作面圍巖變形破壞過程進行連續監測，綜合圍巖破裂產生的時間、空間、能量、數量及所在應力區進行危險程度評價，實現對掘進巷道圍巖破壞的災變預警，為巷道安全高效掘進提供了技術保障。

技術領域

本發明涉及一種巷道圍巖破壞監測及災變預警方法，具體涉及一種巷道圍巖破壞聲發射定位與波速成像監測及災變預警方法，屬于領域為巖體變形損傷破裂及工程地球物理監測預警技術領域。

背景技術

隨著我國淺部煤炭資源的枯竭，煤礦開采深度逐年增加。深部開采條件下，巷道掘進過程面臨高瓦斯含量和壓力、高地應力以及越來越復雜的地質構造影響。深部地下工程巷道掘進過程，特別是煤礦井下巷道掘進過程中，掘進工作面前方會形成應力集中區，導致掘進面前方的煤巖層發生破裂，工作面前方會發生煤炮、煤巖體斷裂等異常聲響；如果煤層瓦斯壓力和含量高，可能還會發生煤巖動力災害，嚴重影響巷道的安全快速掘進以及礦井的采掘接替。因此，對巷道掘進工作面前后方的煤巖體變形破壞過程進行監測預警，確定巷道掘進工作面圍巖應力狀態、破壞空間位置對于巷道安全高效掘進具有重要意義。

目前巷道掘進過程中發生瓦斯涌出突然增加、煤炮、煤巖體斷裂等異常動力顯現現象時，通常采用向掘進工作面前方打瓦斯檢驗鉆孔的方式對煤層瓦斯含量和壓力進行測試，或者采用打鉆孔并測量鉆屑量的方法對煤巖體內部應力狀態進行測試，甚至直接暫停巷道掘進作業，并對掘進工作面前方大范圍的煤層進行瓦斯抽采，這種治理措施不具針對性，不僅鉆孔工程量巨大，而且煤層瓦斯抽采效率低、時間長，嚴重影響巷道的快速安全掘進，最終造成礦井采掘接替緊張，影響整個礦井的安全高效生產。

聲發射(acoustic emission,AE)監測是指利用煤巖體損傷破裂過程中產生的震動波信號來研究煤巖體穩定性的一種地球物理監測技術。近年來，聲發射監測技術在煤巖體變形破壞、沖擊地壓和煤與瓦斯突出等煤巖動力災害監測方面得到了一些應用。目前這方面的技術主要包括：利用聲發射信號能量和累積能量、計數、振鈴數、事件數、累積事件數、聲發射事件率等統計參數隨時間的變化特征對巷道掘進過程中可能發生的煤與瓦斯突出、巖爆或沖擊地壓等動力災害進行監測預警。