一種綜采工作面頂板災(zāi)害預(yù)警評價方法
【專利摘要】一種綜采工作面頂板災(zāi)害預(yù)警評價方法，將綜采工作面頂板災(zāi)害等級分為安全、較危險、危險三類；建立了評價指標(biāo)，評價指標(biāo)包括初撐力p0、增阻比率Δpb、工作面推進速度v、來壓步距Pe和安全閥開啟比例k；初撐力基準(zhǔn)指標(biāo)為p1和p2，增阻比率基準(zhǔn)指標(biāo)為γ1和γ2，來壓步距基準(zhǔn)指標(biāo)為P1和P2，工作面推進速度基準(zhǔn)指標(biāo)為v1和v2，安全開啟比例基準(zhǔn)指標(biāo)為k1和k2；基準(zhǔn)指標(biāo)p1和p2，γ1和γ2，P1和P2，v1和v2，k1和k2的值均通過對試驗綜采工作面開采數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計獲得；當(dāng)任一項評價指標(biāo)對應(yīng)災(zāi)害等級為危險時，所述綜采工作面頂板災(zāi)害等級即為危險。本發(fā)明提供的預(yù)警評價方法科學(xué)有效，準(zhǔn)確性高，且便于生產(chǎn)技術(shù)人員及時有效的提出解危措施，避免頂板災(zāi)害造成的損失和危害。
【專利說明】一種綜采工作面頂板災(zāi)害預(yù)警評價方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種煤礦頂板災(zāi)害評價方法，特別是涉及一種綜采工作面頂板災(zāi)害預(yù)警評價方法。
【背景技術(shù)】
[0002]煤礦災(zāi)害中，頂板事故無論對于生產(chǎn)礦井還是基建礦井都是多發(fā)性的事故，對礦井的安全生產(chǎn)、建設(shè)危害性極大。針對越來越多的頂板災(zāi)害事故，礦壓監(jiān)測系統(tǒng)或頂板監(jiān)測系統(tǒng)也逐漸得到了越來越廣泛的應(yīng)用。但實際上，隨著近年來我國煤礦整合力度加大，無支護或支護質(zhì)量差的小煤礦迅速減少，但頂板事故發(fā)生的頻率依然保持高位。這主要存在以下幾個方面原因::一是高強度回采工作面越來越多，許多煤礦企業(yè)在條件允許的情況下，都采用大采高超長工作面和超大推進距離開采技術(shù)，使得工作面頂板垮落規(guī)律與傳統(tǒng)開采方法下的礦壓規(guī)律相比發(fā)生明顯變化；二是西部淺埋深煤層開采礦井、開采工作面比重越來越大，淺埋深厚煤層開采所呈現(xiàn)出來的礦壓規(guī)律還缺乏較系統(tǒng)深入的研究。
[0003]基于以上原因，頂板監(jiān)測工作被迫日益向系統(tǒng)化、密集化發(fā)展，力求通過大范圍、高密度、高數(shù)字化監(jiān)測來實現(xiàn)對頂板災(zāi)害的準(zhǔn)確預(yù)測預(yù)防，但實際上，由于頂板災(zāi)害的發(fā)生與頂板位移、應(yīng)力變化不是簡單的線性關(guān)系，所以，通過直接的監(jiān)測預(yù)測預(yù)防頂板災(zāi)害的發(fā)生雖然具有極好的實時性，但準(zhǔn)確性卻較差，目前頂板事故頻發(fā)，頂板災(zāi)害依然是煤礦生產(chǎn)中幾種主要災(zāi)害之一就是有力的證明，并且由于頂板災(zāi)害包括了壓架、切頂、冒頂和頂板來壓沖擊等具體類型，僅僅依靠監(jiān)測儀器監(jiān)測還無法對災(zāi)害類型進行有效區(qū)分，并對制定解危措施提供及時的指導(dǎo)。
[0004]如果想在對頂板災(zāi)害預(yù)測預(yù)防實現(xiàn)突破，頂板災(zāi)害預(yù)測預(yù)防工作則不應(yīng)僅僅限于依靠監(jiān)測儀器的直接監(jiān)測，雖然監(jiān)測儀器在不斷升級，而應(yīng)通過科學(xué)評價方法結(jié)合監(jiān)測手段來開展。評價方法要做到科學(xué)準(zhǔn)確，核心還是要建立一套科學(xué)的評價體系，其中包括災(zāi)害等級分類、評價指標(biāo)及基準(zhǔn)值的確定方法。`
【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明提供了一種綜采工作面頂板災(zāi)害預(yù)警評價方法，解決了目前綜采工作面頂板災(zāi)害預(yù)警準(zhǔn)確性差、解危不及時、有效性差的技術(shù)問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0007]—種綜采工作面頂板災(zāi)害預(yù)警評價方法，將綜采工作面頂板災(zāi)害等級分為安全、較危險、危險三類；建立了評價指標(biāo)，所述評價指標(biāo)包括初撐力Ptl、增阻比率Apb、工作面推進速度V、來壓步距Pe和安全閥開啟比例k ;所述初撐力Ptl、增阻比率Apb和來壓步距Pe均基于綜采工作面液壓支架移架循環(huán)周期，建立數(shù)學(xué)模型獲得；所述安全閥開啟比例k根據(jù)監(jiān)測儀器提供的監(jiān)測信息獲得，所述監(jiān)測儀器為安裝于所述綜采工作面液壓支架上的應(yīng)力監(jiān)測設(shè)備；所述工作面推進速度V按所述綜采工作面開采實際情況確定；所述初撐力基準(zhǔn)指標(biāo)SpjPp2，所述增阻比率基準(zhǔn)指標(biāo)為Y1和Y2，所述來壓步距基準(zhǔn)指標(biāo)為PjP P2,所述工作面推進速度基準(zhǔn)指標(biāo)為V1和V2，所述安全開啟比例基準(zhǔn)指標(biāo)為ki和k2 ;所述基準(zhǔn)
指標(biāo)P1和P2，Y I和、V P1和p2，V1和v2, Ii1和k2的值均通過對試驗綜采工作面開采數(shù)據(jù)
分析統(tǒng)計獲得；根據(jù)所述各項評價指標(biāo)判斷頂板災(zāi)害等級的判據(jù)如下表所示:
[0008]
【權(quán)利要求】
1.一種綜采工作面頂板災(zāi)害預(yù)警評價方法，其特征在于: 將綜采工作面頂板災(zāi)害等級分為安全、較危險、危險三類； 建立了評價指標(biāo)，所述評價指標(biāo)包括初撐力Ptl、增阻比率Λ pb、工作面推進速度V、來壓步距Pe和安全閥開啟比例k ； 所述初撐力Ptl、增阻比率ΛPb和來壓步距Pe均基于綜采工作面液壓支架移架循環(huán)周期，建立數(shù)學(xué)模型獲得； 所述安全閥開啟比例k根據(jù)監(jiān)測儀器提供的監(jiān)測信息獲得，所述監(jiān)測儀器為安裝于所述綜采工作面液壓支架上的應(yīng)力監(jiān)測設(shè)備； 所述工作面推進速度V按所述綜采工作面開采實際情況確定； 所述初撐力基準(zhǔn)指標(biāo)Sp1和P2，所述增阻比率基準(zhǔn)指標(biāo)為Y1和Y2，所述來壓步距基準(zhǔn)指標(biāo)為P1和P2，所述工作面推進速度基準(zhǔn)指標(biāo)為V1和V2，所述安全開啟比例基準(zhǔn)指標(biāo)為Ii1 和 k2 ； 所述基準(zhǔn)指標(biāo)P1和P2, Y工和Y 2, P1和P2, V1和v2, Ii1和k2的值均通過對試驗綜采工作面開采數(shù)據(jù)分析統(tǒng)計獲得； 根據(jù)所述各項評價指標(biāo)判斷頂板災(zāi)害等級的判據(jù)如下表所示:
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的預(yù)警評價方法，其特征在于:評價指標(biāo)還包括液壓支架前后柱不均衡性dp，所述液壓支架前后柱不均衡性dp由下面計算公式得到:
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的預(yù)警評價方法，其特征在于:計算所述增阻比率的數(shù)學(xué)模型為:
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的預(yù)警評價方法，其特征在于:所述來壓步距Pe是通過對比來壓強度臨界值Pt和工作面液壓支架循環(huán)末阻力Pm大小來確定的，來壓強度臨界值Pt計算公式為:
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的預(yù)警評價方法，其特征在于:所述試驗綜采工作面的個數(shù)應(yīng)不少于兩個。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的預(yù)警評價方法，其特征在于:在計算所述安全閥開啟比例k時，選取的所述綜采工作面液壓支架的個數(shù)不少于總數(shù)的10%。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的預(yù)警評價方法，其特征在于:在計算初撐力Ptl、增阻比率Apb和前后柱不均衡性dp時，選取的所述綜采工作面液壓支架的個數(shù)不少于總數(shù)的10%，所獲得的值是平均值。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的預(yù)警評價方法，其特征在于:在計算所述來壓步距匕時，選取的所述綜采工作面周期來壓次數(shù)不少于三次，所獲得的值是平均值。
【文檔編號】E21F17/00GK103790628SQ201310213240
【公開日】2014年5月14日 申請日期:2013年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2013年5月30日
【發(fā)明者】毛德兵, 徐剛, 付東波, 尹希文, 秦海濤, 孫學(xué)波, 張會軍 申請人:天地科技股份有限公司