一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法技术

本发明专利技术公开了一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，(1)在冲击危险区域测试煤体中的应力值，得出应力梯度的分布情况；(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得出波速梯度的分布情况；(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VGm；(4)在采煤机回采过程中，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VGm进行比较，若VG小于VGm，则预测结果为安全；若VG大于VGm，则预测结果为危险。能实时预测冲击地压危险性，充分得出冲击地压突出危险性信息。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冲击地压危险性的预测方法，具体是一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法。
技术介绍
近年来，随着经济发展的需求，采矿往深部发展，地质条件复杂，冲击地压发生的频率越来越高；在西北部地区，采深虽然较浅，冲击地压事故仍然多次发生。冲击地压是聚积在巷道和采场周围煤岩体中的应力能量突然释放，将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体震动和破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等动力现象。冲击地压还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸，火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。因此，冲击地压是煤矿重大灾害之一。传统的预测方法有钻屑法、应力值法，这些方法指标单一，适用性差。现场的采掘工作面的地质条件复杂，根据冲击地压发生的机理及CT反演技术，冲击地压的发生与应力梯度有直接关系。传统的监测煤体中应力值的方法，操作复杂，只能监测局部点的应力值，无法对整个煤体中的应力值进行实时监测，而且破坏了煤体的力学结构。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术提供一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，能实时预测冲击地压危险性，充分得出冲击地压突出危险性信息。为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：该种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，其具体步骤为：(1)采用钻屑法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力分布曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；Δσ=σ1-σ2ΔS]]>上式中：ΔS为应力点σ1和应力点σ2之间的距离，Δσ为应力梯度；(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布情况，具体公式为；VG=V1-V2ΔS]]>上式中：ΔS是测量的波速点V1和测量的波速点V2之间的距离，VG为波速梯度；(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯度增加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VGm；Vp＝a×σλ上式中，Vp表示P波波速；a是常数，是修正值；σ为应力值；λ是指数，常量；(4)在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接收波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VGm进行比较，若VG小于VGm，则预测结果为安全；若VG大于VGm，则预测结果为危险，可及时采取相应的解危措施。与现有技术相比，本专利技术利用波速与应力之间的耦合特性，得出波速梯度与应力梯度之间存在线性关系，从而建立了地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测模型，实时预测冲击地压危险性，能充分得出冲击地压突出危险性信息，通过监测波速解决了应力值法只能监测煤体中局部应力的局限性，能实现对整个煤体进行反演分析，提高了冲击地压危险性预测的准确性，而且操作简单，耗费人力物力较少，能实现实时预测，具有较好的适用性。附图说明图1是本专利技术的结构示意图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作进一步说明。如图1所示，本专利技术的具体步骤为：(1)采用钻屑法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力分布曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；Δσ=σ1-σ2ΔS]]>上式中：ΔS为应力点σ1和应力点σ2之间的距离，Δσ为应力梯度；(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布情况，具体公式为；VG=V1-V2ΔS]]>上式中：ΔS是测量的波速点V1和测量的波速点V2之间的距离，VG为波速梯度；(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯度增加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VGm；Vp＝a×σλ上式中，Vp表示P波波速；a是常数，是修正值；σ为应力值；λ是指数，常量；(4)在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接收波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VGm进行比较，若VG小于VGm，则预测结果为安全；若VG大于VGm，则预测结果为危险，可及时采取相应的解危措施。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，其特征在于，其具体步骤为：(1)采用钻屑法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力分布曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；Δσ=σ1-σ2ΔS]]>上式中：△S为应力点σ1和应力点σ2之间的距离，△σ为应力梯度；(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布情况，具体公式为；VG=V1-V2ΔS]]>上式中：△S是测量的波速点V1和测量的波速点V2之间的距离，VG为波速梯度；(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯度增加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VGm；Vp＝a×σλ上式中，Vp表示P波波速；a是常数，是修正值；σ为应力值；λ是指数，常量；(4)在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接收波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VGm进行比较，若VG小于VGm，则预测结果为安全；若VG大于VGm，则预测结果为危险。...

【技术特征摘要】
1.一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，其特征在于，其具体步骤为：
(1)采用钻屑法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力分布
曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；
Δσ=σ1-σ2ΔS]]>上式中：△S为应力点σ1和应力点σ2之间的距离，△σ为应力梯度；
(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收，然
后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布情
况，具体公式为；
VG=V1-V2ΔS]]>上式中：△S是测量的波速点V1...

【专利技术属性】
技术研发人员：陆菜平，刘广建，刘洋，刘鹏飞，王洪宇，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32