本发明专利技术公开了一种坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性预测分析方法，其包括：基于发生的冲击地压灾害，将获取的力学参数代入能量释放方程中，获得能量增加程度REC；依据划分的六种支护方案定量表征能量吸收程度AEC；冲击地压灾害潜力RDP＝10REC/AEC，按照对采掘影响程度划分具体矿井冲击地压灾害危险预测分析框架；计算新发生的坚硬顶板裂断过程中采掘高应力区域冲击地压灾害潜力，并与已经建立的冲击地压灾害危险预测分析框架进行对比，确定其灾害程度。本发明专利技术将矿井内坚硬顶板裂断诱发的冲击地压灾害潜力进行科学量化，计算方法简单、所需的力学参数易获取，是一种简单快捷的判别坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性的预测分析方法。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术设及煤矿冲击地压灾害的领域，尤其设及一种坚硬顶板矿井冲击地压灾害 危险性预测分析方法。
技术介绍
煤矿冲击地压是指井巷或工作面周围岩体，由于弹性变形能的瞬时释放而产生突 然剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体抛出、巨响及气浪等现象。它往往造成采掘空间中支 护设备的破坏W及采掘空间的变形，严重时造成人员伤亡和井巷的毁坏，甚至引起地表塌 陷而造成局部地震，它具有很大的破坏性，是煤矿重大灾害之一，主要发生在煤炭开采过 程中。 综观发生在煤矿的冲击地压可W看出，冲击地压现象具有W下典型特征： (1)发生时间；一般发生在坚硬顶板裂断，工作面大面积来压期间； (2)发生区域：一般发生在工作面前方100m范围内的高应力区域或地质构造尖变 区域； (3)发生原因；坚硬顶板裂断冲击、放炮等动力冲击； (4)发生显现：巷道断面收缩最大可达90%，工作面支架等采煤装备损毁。[000引尽管现有技术中在冲击地压发生机理、监测手段及控制技术等研究方面取得了重 要进展，但还远没有从根本上解决其有效预测和防治问题。我国煤矿矿井大多建于五六十 年代，随着时间推移和矿产资源开发向深部转移，该些矿井将进入深部开采，冲击地压灾害 问题将更趋严重、更为突出、更为普遍。 冲击地压预测方法可W概括为两大类；一类是W现场监测为主的预报方法，通过 对冲击地压敏感的某个指标进行监测，如电磁福射、声发射等，分析该些监测数据的变化规 律，比较危险状态与实际状态间的差别，从而实现对冲击地压的预测；另一类是运用与冲击 地压密切相关的物理力学参数及某些监测数据运用数学建模的方法进行预测，建模时，运 用有关的参数和数据，如；冲击能量指数、钻孔煤粉量、煤层及顶底板的物理力学参数性质、 开采深度等，并采用神经网络、模糊数学、综合指数评价等方法。监测法侧重数据表面变化 而对数据深层次的分析不够，数学建模是对数据的预测，不能做到实时监测。采用多种方法 进行综合预测预报成为目前冲击地压预测预报的主要发展方向。到目前为止，由于综合预 报法的不可定量的特点，还没有被广大工程技术人员接受。目前技术提出的"基于混浊时 序预测方法的冲击地压预测研究"是运用数学方法对检测数据的变化趋势进行预测，但是 不能做到实时监测；冲击地压的应力增量预报法，虽然能做到定量预测，但参数计算相对复 杂，针对不同的情况还要对不同的参数赋上相应的权值，该都对预测的效果起到一定的影 响；模式识别的方法对冲击地压进行预测，但是所提取的特征参数W及权值、阔值对该个预 测系统都有较大的影响，但该些参数的确定具有不唯一性，而且对灾害预测还不能做到科 学定量。
技术实现思路
鉴于上述现有技术的不足，本专利技术提供的一种坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性 预测分析方法，将矿井内坚硬顶板裂断诱发的冲击地压灾害等级进行科学量化，该方法能 对坚硬顶板裂断诱发的冲击地压灾害等级进行实时预测分析。 为解决上述技术问题，本专利技术方案包括；一种坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性 预测分析方法，其中，其包括W下步骤： 步骤一，获取坚硬顶板矿井已经发生之冲击地压灾害的力学参数，将力学参数代 入微震的能量释放方程中，获得高应力区域的能量增加度REC ; 步骤二，定量表征多种煤矿支护系统，获取对应煤矿支护系统的能量吸收度AEC， 根据多次已经发生之冲击低压灾害的能量增加度REC与对应煤矿支护系统之能量吸收度 AEC的比值范围确定冲击地压灾害等级RDP，根据冲击地压灾害等级RDP建立冲击地压灾害 危险预测分析框架； 步骤=，计算新发生的坚硬顶板裂断过程中采掘高应力区域冲击地压产生的能量 增加度REC，并与已经建立的冲击地压灾害危险预测分析框架进行对比，确定其灾害度在冲 击地压灾害等级RDP中的位置。 所述的坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性预测分析方法，其中，步骤一中所述能 量释放方超为：【主权项】1. ，其特征在于，其包括以下步 骤： 步骤一，获取坚硬顶板矿井已经发生之冲击地压灾害的力学参数，将力学参数代入微 震的能量释放方程中，获得高应力区域的能量增加度REC ; 步骤二，定量表征多种煤矿支护系统，获取对应煤矿支护系统的能量吸收度AEC，根据 多次已经发生之冲击低压灾害的能量增加度REC与对应煤矿支护系统之能量吸收度AEC的 比值范围确定冲击地压灾害等级RDP，根据冲击地压灾害等级RDP建立冲击地压灾害危险 预测分析框架； 步骤三，计算新发生的坚硬顶板裂断过程中采掘高应力区域冲击地压产生的能量增加 度REC，并与已经建立的冲击地压灾害危险预测分析框架进行对比，确定其灾害度在冲击地 压灾害等级RDP中的位置。2. 根据权利要求1所述的坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性预测分析方法，其特征在 于，步骤一中所述能量释放方程为：其中的力学参数为： Edq为微震震源传递到距离高应力区域时能量值； Etl为高应力区域集聚能量数值； Ed为微震震源能量； Φ为能量衰减系数； K为应力集中系数； R为高应力区域与微震震源距离。3. 根据权利要求1所述的坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性预测分析方法，其特征在 于，步骤二中所述对应煤矿支护系统的能量吸收度AEC为： AEC = P单位面积支护载荷/P单位面积原岩应力。4. 根据权利要求1所述的坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性预测分析方法，其特征在 于，步骤二中所述冲击地压灾害等级的数值为：5. 根据权利要求4所述的坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性预测分析方法，其特征在 于，步骤二中所述冲击地压灾害危险预测分析框架为： 一级：工作区域没有或有极小破坏；二级：工作区域巷道断面收缩率在1% -20%之间； 三级：工作面区域巷道断面收缩率在20%-40%之间；四级：工作面区域巷道断面收缩率在 40% -80%之间；五级：工作面区域巷道断面收缩率在40% -80%之间。【专利摘要】本专利技术公开了，其包括：基于发生的冲击地压灾害，将获取的力学参数代入能量释放方程中，获得能量增加程度REC；依据划分的六种支护方案定量表征能量吸收程度AEC；冲击地压灾害潜力RDP＝10REC/AEC，按照对采掘影响程度划分具体矿井冲击地压灾害危险预测分析框架；计算新发生的坚硬顶板裂断过程中采掘高应力区域冲击地压灾害潜力，并与已经建立的冲击地压灾害危险预测分析框架进行对比，确定其灾害程度。本专利技术将矿井内坚硬顶板裂断诱发的冲击地压灾害潜力进行科学量化，计算方法简单、所需的力学参数易获取，是一种简单快捷的判别坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性的预测分析方法。【IPC分类】E21D11-00, E21F17-18【公开号】CN104533443【申请号】CN201410593113【专利技术人】文志杰, 杨思通, 高浩政, 韩作振, 蒋宇静, 连鸿全, 滕伟, 王洪彪, 王晓, 浦志强, 王荣超, 安伟, 张斌, 杨海涛 【申请人】山东科技大学【公开日】2015年4月22日【申请日】2014年10月29日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种坚硬顶板矿井冲击地压灾害危险性预测分析方法，其特征在于，其包括以下步骤：步骤一，获取坚硬顶板矿井已经发生之冲击地压灾害的力学参数，将力学参数代入微震的能量释放方程中，获得高应力区域的能量增加度REC；步骤二，定量表征多种煤矿支护系统，获取对应煤矿支护系统的能量吸收度AEC，根据多次已经发生之冲击低压灾害的能量增加度REC与对应煤矿支护系统之能量吸收度AEC的比值范围确定冲击地压灾害等级RDP，根据冲击地压灾害等级RDP建立冲击地压灾害危险预测分析框架；步骤三，计算新发生的坚硬顶板裂断过程中采掘高应力区域冲击地压产生的能量增加度REC，并与已经建立的冲击地压灾害危险预测分析框架进行对比，确定其灾害度在冲击地压灾害等级RDP中的位置。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：文志杰，杨思通，高浩政，韩作振，蒋宇静，连鸿全，滕伟，王洪彪，王晓，浦志强，王荣超，安伟，张斌，杨海涛，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：山东;37
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