一种矿区冲击地压的危险性评估方法技术

本发明专利技术公开了一种矿区冲击地压的危险性评估方法，包括如下步骤：S001：收集矿区地质资料；S002：预先确定冲击地压危险等级以及与冲击地压危险指数范围；S003：确定冲击地压的煤层开采影响因素参数、权重和评估指数值范围；S004：计算出上述影响因素对冲击地压危险性的冲击地压危险性综合指数Y总；S005：将Y总与步骤S002中的冲击地压危险指数范围进行比较，根据比较结果确定Y总所对应的冲击地压危险等级。本发明专利技术公开的矿区冲击地压的危险性评估方法，能有效的评价矿区各矿井、各区域的冲击地压危险性，能区分出不同区域冲击危险性等级。

【技术实现步骤摘要】
一种矿区冲击地压的危险性评估方法
本专利技术涉及采矿工程
，尤其涉及一种矿区冲击地压的危险性评估方法。
技术介绍
目前矿区急倾斜煤层开拓已进入400m水平(地表800m水平)，专家学者已总结出针对近直立煤层、45°煤层及急倾斜煤层浅转深开采等冲击地压发生机理。掌握冲击地压的力源及孕育条件，合理的进行冲击地压危险性评价及划分危险区域，是采取有效防治措施的前提。急倾斜煤层冲击地压形成条件不同于水平煤层或缓倾斜煤层，冲击地压发生位置浅、种类多、采掘关系复杂、上覆遗留煤柱及小窑多，现有的冲击地压危险性评价方法不能评价及区分矿区内的冲击危险性。有鉴于此，提供一种能够评估矿区的冲击地压危险等级的矿区冲击地压的危险性评估方法成为必要。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够评估矿区的冲击地压危险等级的矿区冲击地压的危险性评估方法。本专利技术技术方案提供一种矿区冲击地压的危险性评估方法，包括如下步骤：S001：收集矿区地质资料，掌握矿区发生冲击地压的显现特征与开采方法的关系，并分析矿区的地质条件、顶底板及煤层的物理力学性质；S002：预先确定冲击地压危险等级以及与各冲击地压危险等级所对应的冲击地压危险指数范围；S003：确定冲击地压的煤层开采影响因素参数、权重和评估指数值范围，包括：煤层开采影响参数Wi；Wi对应的权重αi；Wi对应的评估指数值范围Pimin-Pimax；其中，i为大于等于1的整数；S004：通过如下公式确定上述影响因素对冲击地压危险性的冲击地压危险性综合指数Y总；式中：αi为第i个煤层开采影响因素参数的权重，Pis为第i个煤层开采影响因素参数实际对应的评估指数值，Pimax为第i个煤层开采影响因素参数的最大评估指数值，n为煤层开采影响因素参数的数目；S005：将Y总与步骤S002中的冲击地压危险指数范围进行比较，根据比较结果确定Y总所对应的冲击地压危险等级。进一步地，煤层开采影响参数包括：W1：工作面的开采深度为h；W2：围岩中的坚硬厚层岩层与开采煤层之间的距离为D；W3：开采区域内的构造应力集中程度；W4：坚硬厚层岩层的厚度Lst；W5：开采煤层的抗压强度；W6：开采煤层煤层顶底板的冲击能量指数WET；W7：煤层顶底板的冲击能量指数WET；W8：距预设斜煤层走向逆转区的距离dz；W9：覆层残留煤柱之间的水平距离hz。进一步地，在步骤S003中：采用层次分析法，将所有的煤层开采影响参数两两对比，建立判断矩阵，并计算出特征向量X＝【Xi，Xi+1，....，Xn】,则，Wi对应的权重αi＝Xi。进一步地，在步骤S003中：将每个煤层开采影响参数Wi划分为m个参数等级Ki，其中m为大于等于2的整数；对应每个参数等级Kim设定一个评估指数值Pim；Wi对应的评估指数值范围由各评估指数值Pim构成。进一步地，通过如下方式确定出工作面的临界开采深度h0：测得各层煤层的埋深，并测得各层煤层的水平应力σ水平和各层煤层的垂直应力σ垂直；通过如下公式计算出各层煤层的应力差异系数σ，σ＝(σ水平-σ垂直)/σ水平；将各层煤层的应力差异系数σ与预设应力差异系数值比较；如其埋深为hS的煤层的应力差异系数σ大于预设应力差异系数值，则确定临界开采深度h0≤hS。进一步地，通过如下方式确定坚硬厚层岩层与开采煤层之间的强冲击距离D0：将坚硬厚层岩层的重应力场及构造应力场视为破坏能量提供系统；将破坏能量提供系统视为球形体；通过如下公式计算出破坏能量提供系统的半径R：式中：E为坚硬厚层岩层的平均弹性模量，μ为泊松比，ML为里氏震级，γ为坚硬厚层岩层的容重；H为开采煤层的埋深；计算取得R的范围在Rmin-Rmax之间；取D0＝Rmax。进一步地，对坚硬厚层岩层的厚度Lst进行调整，包括：监测、记录和分析不同厚度的坚硬厚层岩层中的震动发生状态；将发生微震事件最多的坚硬厚层岩层的厚度为参考厚度；根据参考厚度调整坚硬厚层岩层的厚度Lst。进一步地，对覆层残留煤柱之间的水平距离hz进行调整，包括：根据工作面超前支架的压力，将工作面与覆层残留煤柱之间的区域划分为应力平稳区、应力过渡区、应力陡升区和应力叠加区；记录工作面在应力平稳区时与覆层残留煤柱之间距离为hz1-hz2；记录工作面在应力过渡区时与覆层残留煤柱之间距离为hz2-hz3；记录工作面在应力陡升区时与覆层残留煤柱之间距离为hz3-0；记录工作面在应力叠加区时与覆层残留煤柱之间距离小于0；根据hz1、hz2和hz3调整hz。进一步地，通过计算机建立冲击地压多因素层次分析模型；将各煤层开采影响参数输入计算中；得出不同区域的冲击地压危险等级。进一步地，所述矿区的煤层为急倾斜煤层，所述煤层的倾角在45°-88°之间。采用上述技术方案，具有如下有益效果：本专利技术提供的矿区冲击地压的危险性评估方法，通过修正、优化现有综合指数法，结合矿区冲击地压显现特征，通过引入应力差异系数对“开采深度”进行调整、引入动力系统(破坏能量提供系统)的尺度半径对“坚硬岩层距煤层距离”进行调整、分析近年微震事件发生位置对“坚硬岩层厚度”进行调整、分析矿区各矿微震事件及水平构造应力新增“距八道湾向斜煤层走向逆转区距离”、数值模拟分析了残留煤柱与工作面距离-应力关系，新增“覆层残留煤柱水平距离”，建立冲击地压多因素层次分析模型，确定了各因素对冲击地压危险性的权重，得出不同区域内的冲击地压危险性指标值。本专利技术提供的矿区冲击地压的危险性评估方法，能有效的评价矿区各矿井、各区域的冲击地压危险性，能区分出不同区域冲击危险性等级。附图说明图1为本专利技术一实施例提供的矿区冲击地压的危险性评估方法的流程图。具体实施方式下面结合附图来进一步说明本专利技术的具体实施方式。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。如图1所示，本专利技术一实施例提供的矿区冲击地压的危险性评估方法，包括如下步骤：S001：收集矿区地质资料，掌握矿区发生冲击地压的显现特征与开采方法的关系，并分析矿区的地质条件、顶底板及煤层的物理力学性质。S002：预先确定冲击地压危险等级以及与各冲击地压危险等级所对应的冲击地压危险指数范围。S003：确定冲击地压的煤层开采影响因素参数、权重和评估指数值范围，包括：煤层开采影响参数Wi；Wi对应的权重αi；Wi对应的评估指数值范围Pimin-Pimax；其中，i为大于等于1的整数。S004：通过如下公式确定上述影响因素对冲击地压危险性的冲击地压危险性综合指数Y总；式中：αi为第i个煤层开采影响因素参数的权重，Pis为第i个煤层开采影响因素参数实际对应的评估指数值，Pimax为第i个煤层开采影响因素参数的最大评估指数值，n为煤层开采影响因素参数的数目。S005：将Y总与步骤S002中的冲击地压危险指数范围进行比较，根据比较结果确定Y总所对应的冲击地压危险等级。本专利技术提供的矿区冲击地压的危险性评估方法，主要用于对急倾斜煤层的冲击地压危险程度进行评估，以获得该急倾斜煤层的冲击地压危险等级。在步骤S001中，通过收集急倾斜煤层矿区地质资料、煤层的开采方法、了解掌握急倾斜煤层发生冲击地压的显本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种矿区冲击地压的危险性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S001：收集矿区地质资料，掌握矿区发生冲击地压的显现特征与开采方法的关系，并分析矿区的地质条件、顶底板及煤层的物理力学性质；S002：预先确定冲击地压危险等级以及与各冲击地压危险等级所对应的冲击地压危险指数范围；S003：确定冲击地压的煤层开采影响因素参数、权重和评估指数值范围，包括：煤层开采影响参数Wi；Wi对应的权重αi；Wi对应的评估指数值范围Pimin‑Pimax；其中，i为大于等于1的整数；S004：通过如下公式确定上述影响因素对冲击地压危险性的冲击地压危险性综合指数Y总；

【技术特征摘要】
1.一种矿区冲击地压的危险性评估方法，其特征在于，包括如下步骤：S001：收集矿区地质资料，掌握矿区发生冲击地压的显现特征与开采方法的关系，并分析矿区的地质条件、顶底板及煤层的物理力学性质；S002：预先确定冲击地压危险等级以及与各冲击地压危险等级所对应的冲击地压危险指数范围；S003：确定冲击地压的煤层开采影响因素参数、权重和评估指数值范围，包括：煤层开采影响参数Wi；Wi对应的权重αi；Wi对应的评估指数值范围Pimin-Pimax；其中，i为大于等于1的整数；S004：通过如下公式确定上述影响因素对冲击地压危险性的冲击地压危险性综合指数Y总；式中：αi为第i个煤层开采影响因素参数的权重，Pis为第i个煤层开采影响因素参数实际对应的评估指数值，Pimax为第i个煤层开采影响因素参数的最大评估指数值，n为煤层开采影响因素参数的数目；S005：将Y总与步骤S002中的冲击地压危险指数范围进行比较，根据比较结果确定Y总所对应的冲击地压危险等级。2.根据权利要求1所述的矿区冲击地压的危险性评估方法，其特征在于，煤层开采影响参数包括：W1：工作面的开采深度为h；W2：围岩中的坚硬厚层岩层与开采煤层之间的距离为D；W3：开采区域内的构造应力集中程度；W4：坚硬厚层岩层的厚度Lst；W5：开采煤层的抗压强度；W6：开采煤层煤层顶底板的冲击能量指数WET；W7：煤层顶底板的冲击能量指数WET；W8：距预设斜煤层走向逆转区的距离dz；W9：覆层残留煤柱之间的水平距离hz。3.根据权利要求1所述的矿区冲击地压的危险性评估方法，其特征在于，在步骤S003中：采用层次分析法，将所有的煤层开采影响参数两两对比，建立判断矩阵，并计算出特征向量X＝【Xi，Xi+1，....，Xn】,则，Wi对应的权重αi＝Xi。4.根据权利要求1所述的矿区冲击地压的危险性评估方法，其特征在于，在步骤S003中：将每个煤层开采影响参数Wi划分为m个参数等级Ki，其中m为大于等于2的整数；对应每个参数等级Kim设定一个评估指数值Pim；Wi对应的评估指数值范围由各评估指数值Pim构成。5.根据权利要求2所述的矿区冲击地压的危险性评估方法，其特征在于，通...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建强，闫瑞兵，王建，刘昆轮，刘旭东，李康，赵志鹏，曹民远，刘永红，
申请(专利权)人：国家能源投资集团有限责任公司，神华新疆能源有限责任公司，
类型：发明
国别省市：北京,11