基于微震监测的煤矿底板破坏深度的确定方法技术

本发明专利技术公开了一种基于微震监测确定煤矿底板破坏深度的方法，属于煤矿安全生产等技术领域，主要解决通过微震监测确定破坏深度的技术问题。本方法包括如下步骤：确定工作面煤层底板的平均标高；布设微震检波器；滤波、微震事件定位以及确定相关震源参数；分析底板微震事件，确定底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线；根据工作面煤层底板的平均标高以及底板微震事件数目及能量沿深度方向的分布曲线确定底板破坏深度。本发明专利技术实现底板破坏深度的动态监测，便于确定底板破坏深度的发展趋势，为底板突水事故预警；并且确定底板破坏的层位，从而为底板防治水的工作提供依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于煤矿安全生产等
具体涉及煤矿底板破坏深度的微震监测技术。
技术介绍
煤层底板破裂深度是关系到煤矿安全生产的一个重要指标，目前主要有理论计算法、经验公式法、现场实测法、室内相似模拟法、数值模拟法。理论计算法是把煤层地质简化成相应的数学模型，利用相关的力学理论,建立力学模型,应用岩石的破坏准则,计算煤层底板破坏深度。但是理论计算法得到的煤层底板破坏深度公式是建立在一些基本假定基础上的，这些假定是不适合岩体的力学特征的，这势必会使计算的底板破坏深度有所偏差。经验公式法是现场工作人员在生产过程中总结出来的实用公式。这些经验公式参数简单,易于获取,因此具有很大的实用性，一直是底板破坏深度计算的依据。但是随着开采深度的增加,经验公式的计算结果与实际有了很大的偏差，使得经验公式在深部煤层开采的应用有一定的局限性。室内相似模拟法是用相似材料在实验室做室内试验模拟，相似材料模拟考虑因素较少且理想化,因此只具有理论研究的意义,在实际应用方面受到限制。数值模拟法是应用数值模拟软件计算底板破坏深度，可以考虑多种因素影响底板破坏，并且计算方便快捷，但是各种参数难以精确确定。现场实测主要采用钻探注水(注浆)、地球物理探测、微震监测的方法实现，与其他方法比较，现场实测的显著优势是获得的底板破坏深度更精确。钻探法一个最大的缺点在于只能测量某个点的的破坏深度，而当断层等构造存在时，其对破坏深度的影响就很难被钻探法监测。地球物理方法的最大缺点为：由于地球物理场的复杂性，因此造成地球物理方法监测准确性较差。微震建立在监测底板微破坏的基础上，将微震监测技术应用于煤矿底板破坏深度的确定，为煤矿安全生产提供一种实用有效的手段。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种基于微震监测的煤矿底板破坏深度的确定方法。煤层位于沉积岩环境，底板破坏深度确定的实质为确定底板破坏层位。采用微震确定底板破坏层位的原理为：绝大部分微震事件的空间位置应位于底板破坏层位以上。本专利技术的技术方案是：基于微震监测的煤矿底板破坏深度的确定方法，步骤如下：1)确定待监测煤矿底板的平均标高：根据待监测煤矿底板的等高线图，确定待监测煤矿底板的平均标高；2)布设微震检波器：将两组微震检波器分别布置在煤矿工作面的轨道巷和回风巷的待监测煤矿底板，布点原则：①轨道巷和回风巷在沿煤矿走向方向和深度方向呈交错布置；②布置在非开采帮；③在轨道巷或回风巷内微震检波器间距在100m，局部位置检波器间距加密至60m。④微震检波器布置于硬岩内，紧贴岩壁；将待检测煤矿底板的每组微震检波器分别用电缆连接，再与设置在煤矿中的微震数据采集监测分站连接，形成一个完整的监测网；3)依次确定滤波、微震事件定位以及震源参数：微震数据采集监测分站通过光纤与设置在地面上的存储服务器连接，实时将监测到的波形数据传到地面的存储服务器进行滤波、微震事件判定、微震事件定位以及震源参数的确定；4)确定待监测煤矿底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线：根据微震事件的时空分布定位和微震事件的能量大小，得到待监测煤矿底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线；5)确定底板破坏深度：根据待检测煤矿底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线，确定待监测煤矿底板最大微震事件数位于的标高，将此标高减去待检测煤矿底板的平均标高即为待检测煤矿底板破坏深度。本专利技术的有益效果：①实现底板破坏深度的动态监测，便于确定底板破坏深度的发展趋势，为底板突水事故预警；②确定底板破坏的层位，从而为底板防治水的工作提供依据。附图说明图1为底板工作面煤层底板的等高线图。图2为微震监测系统网络拓扑图。图3为底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线图。具体实施方式下面结合本专利技术的实施例子中的附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述。本专利技术公开了一种基于微震监测的煤矿底板破坏深度的确定方法，所述方法包含如下步骤：1)确定待检测煤层底板平均标高；2)布设微震检波器；3)滤波、微震事件定位以及确定相关震源参数的确定；4)确定底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线；5)确定底板破坏深度；实施例(1)根据底板工作面煤层底板的等高线，可以看出工作面煤层底板的等高线中的左下角的地板标高最高为+276m，右上角地板标高最低为+225m，取其平均值为，则工作面煤层底板平均标高为+250m。(2)把两组15个微震检波器分别布置在煤矿工作面的轨道巷和回风巷的底板，将底板的微震检波器用电缆连接到井下的微震采集分站，形成一个完整的监测网，如图所示；(3)将微震采集分站用光纤连接到地面的主服务器，实时的把监测数据传到地面的主服务器进行滤波、微震事件定位以及确定相关震源参数的确定；(4)根据微震事件的时空分布定位和微震事件的能量大小，做出底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线,如图所示；(5)根据底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线，确定底板最大微震事件和能量位于的深度，将此深度减去工作面煤层底板平均标高即为底板破坏深度；微震检波器布置情况有两种：第一种，如图所示，在井下巷道空间具备条件时，采用沿巷道两侧各布置15个微震检波器，微震检波器间距控制在50m-100m之间；第二种，在井下巷道空间不具备条件时，采用15个检波器布置在一个巷道内，安装微震检波器的钻孔应分布同一巷道的两侧，以避免微震检波器在同一条直线上，安装微震检波器的钻孔应朝不同的方向，以避免微震检波器在同一平面上；在采煤工作开始进行后，24小时不间断采集工作面的微震监测数据，采集过程中，应对工作面进度以及工作面地质情况做好详细记录。根据底板微震事件数目沿深度的分布曲线，确定底板最大微震事件位于的深度。计算煤层底板标高的平均值，煤层底板标高平均值等于煤层底板最大标高加上煤层底板最小标高求和，然后除以2后得到煤层底板平均标高。把微震事件确定的底板最大微震事件位于的深度与煤层底板平均标高相减，然后取绝对值，这个绝对值就是煤层底板破坏深度。所述方法能够对煤层底板破坏深度的确定提供一种手段，并且描述准确，应用于后续研究，具有重要的现实意义。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于微震监测的煤矿底板破坏深度的确定方法，其特征在于，步骤如下：1)确定待监测煤矿底板的平均标高：根据待监测煤矿底板的等高线图，确定待监测煤矿底板的平均标高；2)布设微震检波器：将两组微震检波器分别布置在煤矿工作面的轨道巷和回风巷的待监测煤矿底板，布点原则：①轨道巷和回风巷在沿煤矿走向方向和深度方向呈交错布置；②布置在非开采帮；③在轨道巷或回风巷内微震检波器间距在100m，局部位置检波器间距加密至60m；④微震检波器布置于硬岩内，紧贴岩壁；将待检测煤矿底板的每组微震检波器分别用电缆连接，再与设置在煤矿中的微震数据采集监测分站连接，形成一个完整的监测网；3)依次确定滤波、微震事件定位以及震源参数：微震数据采集监测分站通过光纤与设置在地面上的存储服务器连接，实时将监测到的波形数据传到地面的存储服务器进行滤波、微震事件判定、微震事件定位以及震源参数的确定；4)确定待监测煤矿底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线：根据微震事件的时空分布定位和微震事件的能量大小，得到待监测煤矿底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线；5)确定底板破坏深度：根据待检测煤矿底板微震事件数目及能量沿深度的分布曲线，确定待监测煤矿底板最大微震事件数位于的标高，将此标高减去待检测煤矿底板的平均标高即为待检测煤矿底板破坏深度。...

【技术特征摘要】
1.一种基于微震监测的煤矿底板破坏深度的确定方法，其特征在于，步骤如下：
1)确定待监测煤矿底板的平均标高：根据待监测煤矿底板的等高线图，确
定待监测煤矿底板的平均标高；
2)布设微震检波器：将两组微震检波器分别布置在煤矿工作面的轨道巷和
回风巷的待监测煤矿底板，布点原则：①轨道巷和回风巷在沿煤矿走向方向和
深度方向呈交错布置；②布置在非开采帮；③在轨道巷或回风巷内微震检波器
间距在100m，局部位置检波器间距加密至60m；④微震检波器布置于硬岩内，
紧贴岩壁；将待检测煤矿底板的每组微震检波器分别用电缆连接，再与设置在
煤矿中的微震数据采集监测分站连接，形成一个完整的监测网...

【专利技术属性】
技术研发人员：程关文，唐春安，王苏健，陈通，王悦，马天辉，李连崇，吴南，
申请(专利权)人：大连理工大学，陕西煤业化工技术研究院有限责任公司，力软科技大连股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁;21