一种基于钻孔应力分布的巷帮煤体冲击危险评估方法技术

本发明专利技术公开了一种基于钻孔应力分布的巷帮煤体冲击危险评估方法，属于煤矿安全开采工程领域。利用微震系统监测矿震引起的巷道围岩质点振动峰值速度，拟合得到震动波传播衰减规律曲线；根据微震系统监测定位到的矿震震源位置，利用震动波传播衰减规律曲线得到震源处的质点振动峰值速度；计算震动波从震源传播到弹性核区引起的质点振动峰值速度，得到弹性核区的矿震动载水平；根据冲击临界应力与煤体强度之间的关系、煤层强度，计算钻孔所在区域巷帮煤体的诱冲临界静载应力；计算巷帮煤体弹性能量核抵抗线临界值；判断钻孔附近巷帮煤体发生冲击的危险水平。其物理指标明确，评估结果可量化，操作性强，可以根据冲击危险评估结果指导防冲卸压工作。导防冲卸压工作。导防冲卸压工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于钻孔应力分布的巷帮煤体冲击危险评估方法


[0001]本专利技术涉及一种基于钻孔应力分布的巷帮煤体冲击危险评估方法，属于煤矿安全开采工程


技术介绍

[0002]冲击地压是一种严重的矿井动力灾害，其发生主要和煤层中的高应力集中相关。煤层大直径钻孔卸压是预防冲击地压的主要技术手段之一，其原理是：通过在煤层中施工大直径钻孔，降低巷道周围煤体中的应力集中程度，将应力高峰区向煤体深部转移，释放煤体中聚集的弹性能，降低冲击地压危险水平。在施工大直径钻孔时，通过对钻机和钻杆工作状态的监测，可以反演得到钻孔不同深度的应力状态，进而利用钻孔应力分布状态可以进行钻孔附近巷帮煤体冲击危险状态的评估。
[0003]目前，通过煤层应力分布状态评价冲击危险的方法主要有钻屑法、震动波CT反演法、电磁辐射法和地音法等。其中，钻屑法的冲击危险评价效果较好，但是专门施工钻屑孔费时费力，且施工时存在危险性；震动波CT反演法只能得到大范围的应力场特征和冲击危险性，无法精准评估煤岩体具体部位的冲击危险性，且震动波CT法需要较长时间的矿震数据的积累，无法在各目标区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钻孔应力分布的巷帮煤体冲击危险评估方法，其特征在于：利用钻孔后获取的钻孔应力分布状态信息对巷帮煤体的冲击危险性进行评估，包括如下步骤：步骤一、在相似条件巷道中利用微震系统监测矿震引起的巷道围岩质点振动峰值速度，根据不同位置监测的质点振动峰值速度，拟合得到震动波传播衰减规律曲线；根据微震系统监测定位到的矿震震源位置，利用震动波传播衰减规律曲线得到震源处的质点振动峰值速度；根据实测钻孔应力弹性核与矿震震源之间的距离，计算震动波从震源传播到弹性核区引起的质点振动峰值速度，进而利用动载与质点振动峰值速度之间的关系式计算得到弹性核区的矿震动载水平；步骤二、通过测试获得的冲击临界应力与煤体强度之间的关系，根据检测钻孔施工区域煤层的强度，计算出钻孔所在区域巷帮煤体的诱冲临界静载应力；步骤三、计算巷帮煤体弹性能量核抵抗线临界值；步骤四、通过实测钻孔峰值应力与冲击临界静载应力之比、弹性能量核抵抗线临界值与实测弹性能量核抵抗线之比的大小判断钻孔附近巷帮煤体发生冲击的危险水平。2.根据权利要求1所述的基于钻孔应力分布的巷帮煤体冲击危险评估方法，其特征在于采用下式计算煤体弹性核区潜在可能承受的动载应力水平：σ
dP
＝ρv
P
(v
PP
)
P
‑
S
L
S
‑
k
式中，σ
dP
为矿震P波在弹性核区产生的动载；ρ为煤岩介质的密度；v
P
为P波在介质中的传播速度，传播速度v
P
通过在实验室对煤岩试样进行波速测试即可获得获得；(v
PP
)
P
‑
S
为震源区质点振动峰值速度；在相似条件巷道中，利用微震系统监测矿震引起的巷道围岩质点振动峰值速度，根据不同位置监测的质点振动峰值速度，拟合得到震动波传播衰减规律曲线；根据微震系统监测定位的矿震震源位置，利用震动波传播衰减规律曲线得到震源处的质点振动峰值速度(v
PP
)
P
‑
S
；L
S
为震源到钻孔应力弹性核区的距离，设钻孔区域潜在面临的矿震位置和相似条件巷道中实际监测的矿震位置相同，利用钻孔应力弹性核位置和矿震位置直接计算获得；k为震动波在煤岩体中传播时的衰减系数。3.根据权利要求1所述的基于钻孔应力分布的巷帮煤体冲击危险评估方法，其特征在于采用下式计算钻孔所在区域巷帮煤体的诱冲临界静载应力：式中：σ
c
为煤样单轴抗压强度；σ
d
为巷帮煤体潜在可能承受的动载应力水平，对于巷帮煤体弹性核区，动载应力σ
d
＝σ
dP
。4.根据权利要求1所述的基于钻孔应力分布的巷帮煤体冲击危险评估方法，其特征在于计算巷帮煤体弹性能量核抵抗线临界值的具体方法如下：式中，L
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李许伟，蔡武，曹安业，李小林，窦林名，马翔，贺虎，王翔宇，余光成，张润兵，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：