[發明專利]工作面采動對采空區礦震活動影響時間和距離的確定方法

有效

• 申請號: 202110702302.3
• 申請日: 2021-06-24
• 公開（公告）號: CN113434819B
• 公開（公告）日: 2023-08-01
• 發明（設計）人: 周坤友;竇林名;陳本剛;鞏思園;馬小濤;白金正
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: G06F17/18
• 分類號: G06F17/18;G01V1/28
• 代理公司: 徐州蘇越知識產權代理事務所(普通合伙) 32543
• 代理人: 張旭

本發明公開了一種工作面采動對采空區礦震活動影響時間和距離的確定方法，先選擇礦震統計區間，利用礦井微震監測系統采集工作面回采過程中采空區內的礦震信號，并確定震源位置及能量；統計工作面遠離采空區時統計區間內日礦震總能量及日總頻次；以工作面遠離時間為橫坐標，以日礦震總能量或日礦震總頻次分別和工作面與統計區間的距離為縱坐標繪制統計區間內日礦震總能量和總頻次隨工作面遠離時間和距離的變化曲線；將兩條日礦震總能量、總頻次曲線進行歸一化處理，根據礦震日總能量及總頻次歸一化分布曲線分別確定工作面對統計區間內礦震活動的影響時間及距離；選擇由兩曲線確定的結果最大值，作為工作面采動對采空區礦震活動影響的時間和距離。

技術領域

本發明涉及一種工作面采動對采空區礦震活動影響時間和距離的確定方法，屬于煤礦安全技術領域。

背景技術

隨著開采規模、開采深度和開采地質復雜程度的逐漸提高，采場應力環境不斷惡化，沖擊地壓、煤與瓦斯突出等動力災害頻繁發生，嚴重威脅了礦井安全生產及人員生命安全。礦震是采礦過程中誘發的地震，工作面和巷道受局部構造應力、采挖附加應力及地應力場變化的影響，在局部地帶形成高應力集中區，在工作面采動過程中的動載誘發條件下，能量急劇而猛烈地釋放出來，引起強烈的地面晃動和搖動，當礦震達到一定能級便可能引發沖擊顯現等動力現象，也是導致地面沉陷的重要原因，嚴重威脅工作面人員安全以及工作面的正常有效回采。確定工作面采動對采空區的礦震活動影響時間和距離，對工作面、尤其是當采空區兩側有正在回采的工作面以及深部具有沖擊地壓和煤與瓦斯突出危險的工作面的采掘布局、防范解危措施的實施有重要意義。傳統的理論分析方法及現場應力監測方法不能同時實現確定工作面采動對采空區礦震活動影響時間和距離，進而不能有效地對采空區相鄰工作面的正常回采提供有價值的參考和數據，并且也不能對沖擊地壓的防范解危提供合理應對措施。

目前，大多數礦井尤其具有沖擊地壓等災害的危險礦井均安裝了不同類型的微震監測系統，能夠對礦井微震事件進行有效監測,微震監測技術已是沖擊地壓等動力災害研究的一個重要手段，但是目前還沒有合理的方法利用微震監測系統進行工作面采動對采空區礦震活動影響時間和距離的準確判定。

發明內容

針對上述現有技術存在的問題，本發明提供一種工作面采動對采空區礦震活動影響時間和距離的確定方法，無需額外增加監測設備，就能同時實現確定工作面采動對采空區礦震活動影響時間和距離，進而有效對采空區相鄰工作面的正常回采和沖擊地壓的防范解危提供數據支撐。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：一種工作面采動對采空區礦震活動影響時間和距離的確定方法，具體步驟為：

(1)采煤工作面正常回采后，在采空區選擇距離切眼為L₁的位置作為起始位置，并沿工作面回采走向長度為L的區間，確定為礦震統計區間；

(2)以工作面距離礦震統計區間最近時為起始，利用礦井微震監測系統持續采集工作面每天回采并逐漸遠離礦震統計區間過程中采空區的多個礦震信號，并將采集的各個礦震信號利用縱波首次進入時間法和能量密度法分別確定各自的礦震震源位置及能量；

(3)根據步驟(2)得出的工作面每天回采時采空區內的礦震震源位置及能量，統計礦震統計區間內日礦震總頻次Q及總能量E，并記錄工作面每天的回采距離；

(4)以工作面回采并逐漸遠離礦震統計區間的時間(單位為天)為橫坐標，以礦震統計區間內日礦震總能量E和礦震統計區間每天與工作面之間的距離L₂為縱坐標，繪制出礦震統計區間內日礦震總能量E和礦震統計區間每天與工作面之間的距離L₂隨工作面回采時間的變化曲線；同時以同樣的橫坐標，以礦震統計區間內日礦震總頻次Q和礦震統計區間每天與工作面之間的距離L₂為縱坐標，繪制出礦震統計區間內日礦震總頻次Q和礦震統計區間每天與工作面之間的距離L₂隨工作面回采時間的變化曲線；其中礦震統計區間每天與工作面之間的距離L₂的計算公式為：