一種地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種沖擊地壓危險性的預測方法，具體是一種地應力型沖擊地壓危險 性多元信息耦合預測方法。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著經(jīng)濟發(fā)展的需求，采礦往深部發(fā)展，地質(zhì)條件復雜，沖擊地壓發(fā)生的 頻率越來越高；在西北部地區(qū)，采深雖然較淺，沖擊地壓事故仍然多次發(fā)生。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。因此，沖擊地壓是煤礦重大災害之一。傳統(tǒng) 的預測方法有鉆肩法、應力值法，這些方法指標單一，適用性差?，F(xiàn)場的采掘工作面的地質(zhì) 條件復雜，根據(jù)沖擊地壓發(fā)生的機理及CT反演技術，沖擊地壓的發(fā)生與應力梯度有直接關 系。傳統(tǒng)的監(jiān)測煤體中應力值的方法，操作復雜，只能監(jiān)測局部點的應力值，無法對整個煤 體中的應力值進行實時監(jiān)測，而且破壞了煤體的力學結(jié)構(gòu)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 針對上述現(xiàn)有技術存在的問題，本發(fā)明提供一種地應力型沖擊地壓危險性多元信 息耦合預測方法，能實時預測沖擊地壓危險性，充分得出沖擊地壓突出危險性信息。
[0004] 為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：該種地應力型沖擊地壓危險性多 元信息耦合預測方法，其具體步驟為：
[0005] (1)采用鉆肩法或應力計法在沖擊危險區(qū)域測試煤體中的應力值，然后繪制應力 分布曲線，通過對距離求導，得出應力梯度的分布情況，具體公式為；
[0007] 上式中：a S為應力點O i和應力點σ 2之間的距離，Δ σ為應力梯度；
[0008] (2)在沖擊危險區(qū)域煤體的一側(cè)放炮或撞擊煤壁，通過設置在另一側(cè)拾波器接收， 然后進行CT層析成像技術得到煤體中的波速分布，通過對距離求導，得出波速梯度的分布 情況，具體公式為；
[0010] 上式中：A S是測量的波速點V1和測量的波速點V 2之間的距離，VG為波速梯度； [0011] ⑶由于應力梯度與波速梯度之間的耦合性，根據(jù)下述線性公式，得出隨著應力梯 度增加，波速梯度也線性增加，通過確定煤體發(fā)生沖擊地壓的應力梯度臨界值，得出波速梯 度臨界值VGni;
[0012] Vp= aX σ λ
[0013] 上式中，Vp表示P波波速；a是常數(shù)，是修正值；σ為應力值；λ是指數(shù)，常量；
[0014] (4)在采煤機回采過程中，在煤壁一側(cè)每半小時撞擊一次，在另一側(cè)通過拾波器接 收波，進而得到煤體中波速的分布，通過公式實時得到煤體中的波速梯度VG ;
[0015] (5)將實時檢測得出的波速梯度VG與波速梯度臨界值VGJi行比較，若VG小于 VGni，則預測結(jié)果為安全；若VG大于VGni，則預測結(jié)果為危險，可及時采取相應的解危措施。
[0016] 與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明利用波速與應力之間的耦合特性，得出波速梯度與應力 梯度之間存在線性關系，從而建立了地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測模型，實 時預測沖擊地壓危險性，能充分得出沖擊地壓突出危險性信息，通過監(jiān)測波速解決了應力 值法只能監(jiān)測煤體中局部應力的局限性，能實現(xiàn)對整個煤體進行反演分析，提高了沖擊地 壓危險性預測的準確性，而且操作簡單，耗費人力物力較少，能實現(xiàn)實時預測，具有較好的 適用性。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
【具體實施方式】
[0018] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
[0019] 如圖1所示，本發(fā)明的具體步驟為：
[0020] (1)采用鉆肩法或應力計法在沖擊危險區(qū)域測試煤體中的應力值，然后繪制應力 分布曲線，通過對距離求導，得出應力梯度的分布情況，具體公式為；
[0022] 上式中：Δ S為應力點σ JP應力點σ 2之間的距離，Δ σ為應力梯度；
[0023] (2)在沖擊危險區(qū)域煤體的一側(cè)放炮或撞擊煤壁，通過設置在另一側(cè)拾波器接收， 然后進行CT層析成像技術得到煤體中的波速分布，通過對距離求導，得出波速梯度的分布 情況，具體公式為；
[0025] 上式中：Δ S是測量的波速點V1和測量的波速點V 2之間的距離，VG為波速梯度；
[0026] (3)由于應力梯度與波速梯度之間的耦合性，根據(jù)下述線性公式，得出隨著應力梯 度增加，波速梯度也線性增加，通過確定煤體發(fā)生沖擊地壓的應力梯度臨界值，得出波速梯 度臨界值VG ni;
[0027] Vp= aX σ λ
[0028] 上式中，Vp表示P波波速；a是常數(shù)，是修正值；σ為應力值；λ是指數(shù)，常量；
[0029] (4)在采煤機回采過程中，在煤壁一側(cè)每半小時撞擊一次，在另一側(cè)通過拾波器接 收波，進而得到煤體中波速的分布，通過公式實時得到煤體中的波速梯度VG ;
[0030] (5)將實時檢測得出的波速梯度VG與波速梯度臨界值VGJi行比較，若VG小于 VGni，則預測結(jié)果為安全；若VG大于VGni，則預測結(jié)果為危險，可及時采取相應的解危措施。
【主權(quán)項】
1. 一種地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測方法，其特征在于，其具體步驟 為： (1) 采用鉆肩法或應力計法在沖擊危險區(qū)域測試煤體中的應力值，然后繪制應力分布 曲線，通過對距離求導，得出應力梯度的分布情況，具體公式為；上式中：A S為應力點〇JP應力點〇 2之間的距離，A〇為應力梯度； (2) 在沖擊危險區(qū)域煤體的一側(cè)放炮或撞擊煤壁，通過設置在另一側(cè)拾波器接收，然 后進行CT層析成像技術得到煤體中的波速分布，通過對距離求導，得出波速梯度的分布情 況，具體公式為；上式中：A S是測量的波速點V1和測量的波速點V2之間的距離，VG為波速梯度； (3) 由于應力梯度與波速梯度之間的耦合性，根據(jù)下述線性公式，得出隨著應力梯度增 加，波速梯度也線性增加，通過確定煤體發(fā)生沖擊地壓的應力梯度臨界值，得出波速梯度臨 界值VGni; Vp= aX〇A 上式中，Vp表示P波波速；a是常數(shù)，是修正值；〇為應力值；A是指數(shù)，常量； (4) 在采煤機回采過程中，在煤壁一側(cè)每半小時撞擊一次，在另一側(cè)通過拾波器接收 波，進而得到煤體中波速的分布，通過公式實時得到煤體中的波速梯度VG; (5) 將實時檢測得出的波速梯度VG與波速梯度臨界值VGJi行比較，若VG小于VG"，則 預測結(jié)果為安全；若VG大于VGni，則預測結(jié)果為危險。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種地應力型沖擊地壓危險性多元信息耦合預測方法，(1)在沖擊危險區(qū)域測試煤體中的應力值，得出應力梯度的分布情況；(2)在沖擊危險區(qū)域煤體的一側(cè)放炮或撞擊煤壁，通過另一側(cè)拾波器接收，然后進行CT層析成像技術得出波速梯度的分布情況；(3)由于應力梯度與波速梯度之間的耦合性，通過確定煤體發(fā)生沖擊地壓的應力梯度臨界值，得出波速梯度臨界值VGm；(4)在采煤機回采過程中，通過公式實時得到煤體中的波速梯度VG；(5)將實時檢測得出的波速梯度VG與波速梯度臨界值VGm進行比較，若VG小于VGm，則預測結(jié)果為安全；若VG大于VGm，則預測結(jié)果為危險。能實時預測沖擊地壓危險性，充分得出沖擊地壓突出危險性信息。
【IPC分類】G06F17/50
【公開號】CN105045969
【申請?zhí)枴緾N201510375710
【發(fā)明人】陸菜平, 劉廣建, 劉洋, 劉鵬飛, 王洪宇
【申請人】中國礦業(yè)大學
【公開日】2015年11月11日
【申請日】2015年6月30日