一种预测复杂地质条件突水压架事故的方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种预测复杂地质条件突水压架事故的方法及系统，包括如下步骤：构造突水压架事故判断指标,基于突水压架事故判断指标，获得突水压架事故判断指标的影响因素；基于影响因素，建立突水压架事故判断指标的判别式；采集现场突水压架数据，基于现场突水压架数据，建立多源参量数据库；将多源参量数据库中的多源参量代入判别式中进行计算，并对计算结果进行聚类分析，获得突水压架事故判断指标阈值；将突水压架事故判断指标代入判别式中进行计算，并将计算结果与突水压架事故判断指标阈值进行比较，判别现场有无突水压架风险。本发明专利技术能够准确预测工作面发生突水压架事故，减轻突水压架事故造成的经济和人员损失，实现煤矿的安全高效开采。矿的安全高效开采。矿的安全高效开采。

【技术实现步骤摘要】
一种预测复杂地质条件突水压架事故的方法及系统


[0001]本专利技术属于煤矿开采安全
，尤其涉及一种预测复杂地质条件突水压架事故的方法及系统。

技术介绍

[0002]我国西部矿区煤层赋存条件复杂，工作面开采范围内褶皱构造发育，推进过程中需要经历背斜和向斜构造，上覆岩层中存在强含水层，煤层开采中受地质构造的影响，导水裂隙导通含水层诱发工作面突水，突水和顶板失稳造成支架压力突然增大，发生压架事故。突水压架事故会造成设备损坏、矿井淹没和人员伤亡等危害，严重制约了矿井的正常生产，造成了巨大经济损失。
[0003]大量矿井突水压架事故分析表明，任何一次事故都有一个从量变到质变的转变过程，在其中的不同阶段均会显现不同的预兆，如果能及时捕捉、监测和发现这些关键的预兆信息，对复杂地质条件下突水压架事故进行准确预测，可有效减少突水压架事故造成的经济和人员损失，对煤矿安全高效生产具有十分重要的指导和实用价值。

技术实现思路

[0004]为解决上述技术问题，本专利技术提出一种预测复杂地质条件突水压架事故的方法及系统，本专利技术能够准确预测工作面发生突水压架事故，减轻突水压架事故造成的经济和人员损失，实现煤矿的安全高效开采。
[0005]一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种预测复杂地质条件突水压架事故的方法，包括如下步骤：
[0006]构造突水压架事故判断指标，基于所述突水压架事故判断指标，获得所述突水压架事故判断指标的影响因素；
[0007]基于所述影响因素，建立所述突水压架事故判断指标的判别式；
[0008]采集现场突水压架数据，基于所述现场突水压架数据，建立多源参量数据库；
[0009]将所述多源参量数据库中的多源参量代入所述判别式中进行计算，并对计算结果进行聚类分析，获得突水压架事故判断指标阈值；
[0010]将所述突水压架事故判断指标代入所述判别式中进行计算，并将计算结果与所述突水压架事故判断指标阈值进行比较，判别现场有无突水压架风险。
[0011]可选地，所述判断指标包括：地质信息、含水层信息和矿压信息；
[0012]其中，所述地质信息包括：煤层倾角、工作面采高、向背斜高差、工作面距离向背斜坡底高度、含水层距离工作面高度和工作面覆岩单轴抗压强度；
[0013]所述含水层信息包括：流体黏性系数、井下疏水钻孔直径和疏水钻孔水流量；
[0014]所述矿压信息包括：液压支架阻力和微震能量。
[0015]可选地，建立所述突水压架事故判断指标的判别式的方法为：
[0016]基于所述突水压架事故判断指标，通过量纲分析，建立所述突水压架事故判断指
标与所述影响因素的半经验公式，将所述半经验公式作为所述突水压架事故判断指标的判别式。
[0017]可选地，所述判别式为：
[0018][0019]其中，A为突水压架事故判断指标，α为煤层倾角，h为工作面距离向背斜坡底高度，P为液压支架阻力，Q为疏水钻孔水流量，U为微震能量，μ为流体黏性系数，H为向背斜高差，C为工作面覆岩单轴抗压强度，R为井下疏水钻孔直径，d为含水层距离工作面高度，M为工作面采高。
[0020]可选地，判别现场有无突水压架风险的方法为：
[0021]将所述突水压架事故判断指标代入所述判别式中进行计算；
[0022]当计算结果小于所述突水压架事故判断指标阈值时，现场无突水压架风险；
[0023]当计算结果大于所述突水压架事故判断指标阈值时，现场存在突水压架风险。
[0024]另一方面为实现上述目的，本专利技术提供了一种预测复杂地质条件突水压架事故的系统，包括：第一构建模块、第二构建模块、第三构建模块、获得模块和预测模块；
[0025]所述第一构建模块用于构造突水压架事故判断指标，基于所述突水压架事故判断指标，获得所述突水压架事故判断指标的影响因素；
[0026]所述第二构建模块用于基于所述影响因素，建立所述突水压架事故判断指标的判别式；
[0027]所述第三构建模块用于采集现场突水压架数据，基于所述现场突水压架数据，建立多源参量数据库；
[0028]所述获得模块用于将所述多源参量数据库中的多源参量代入所述判别式中进行计算，并对计算结果进行聚类分析，获得突水压架事故判断指标阈值；
[0029]所述预测模块用于将所述突水压架事故判断指标代入所述判别式中进行计算，并将计算结果与所述突水压架事故判断指标阈值进行比较，判别现场有无突水压架风险。
[0030]可选地，所述判断指标包括：地质信息、含水层信息和矿压信息；
[0031]其中，所述地质信息包括：煤层倾角、工作面采高、向背斜高差、工作面距离向背斜坡底高度、含水层距离工作面高度和工作面覆岩单轴抗压强度；
[0032]所述含水层信息包括：流体黏性系数、井下疏水钻孔直径和疏水钻孔水流量；
[0033]所述矿压信息包括：液压支架阻力和微震能量。
[0034]可选地，建立所述突水压架事故判断指标的判别式包括：
[0035]基于所述突水压架事故判断指标，通过量纲分析，建立所述突水压架事故判断指标与所述影响因素的半经验公式，将所述半经验公式作为所述突水压架事故判断指标的判别式。
[0036]可选地，所述判别式为：
[0037][0038]其中，A为突水压架事故判断指标，α为煤层倾角，h为工作面距离向背斜坡底高度，P为液压支架阻力，Q为疏水钻孔水流量，U为微震能量，μ为流体黏性系数，H为向背斜高差，C
为工作面覆岩单轴抗压强度，R为井下疏水钻孔直径，d为含水层距离工作面高度，M为工作面采高。
[0039]可选地，判别现场有无突水压架风险包括：
[0040]将所述突水压架事故判断指标代入所述判别式中进行计算；
[0041]当计算结果小于所述突水压架事故判断指标阈值时，现场无突水压架风险；
[0042]当计算结果大于所述突水压架事故判断指标阈值时，现场存在突水压架风险。
[0043]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点和技术效果：
[0044]现阶段关于矿井突水压架的预警研究多停留在单一指标预警上，监测信息难以反映复杂地质条件下工作面的突水压架过程，阈值设置也缺乏科学研判。本专利技术综合考虑地质、水文、矿压等多因素参数对突水压架事故的影响，通过量纲分析确定了各参量与突水压架判别指标的内在关系，能够准确预测复杂地质条件下的突水压架事故。
附图说明
[0045]构成本申请的一部分的附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0046]图1为本专利技术实施例一的一种预测复杂地质条件突水压架事故的方法流程示意图；
[0047]图2为本专利技术实施例一的工作面及顶板岩层地质信息示意图；
[0048]图3为本专利技术实施例一的工作面支架阻力监测示意图；
[0049]图4为本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预测复杂地质条件突水压架事故的方法，其特征在于，包括以下步骤：构造突水压架事故判断指标，基于所述突水压架事故判断指标，获得所述突水压架事故判断指标的影响因素；基于所述影响因素，建立所述突水压架事故判断指标的判别式；采集现场突水压架数据，基于所述现场突水压架数据，建立多源参量数据库；将所述多源参量数据库中的多源参量代入所述判别式中进行计算，并对计算结果进行聚类分析，获得突水压架事故判断指标阈值；将所述突水压架事故判断指标代入所述判别式中进行计算，并将计算结果与所述突水压架事故判断指标阈值进行比较，判别现场有无突水压架风险。2.根据权利要求1所述的预测复杂地质条件突水压架事故的方法，其特征在于，所述判断指标包括：地质信息、含水层信息和矿压信息；其中，所述地质信息包括：煤层倾角、工作面采高、向背斜高差、工作面距离向背斜坡底高度、含水层距离工作面高度和工作面覆岩单轴抗压强度；所述含水层信息包括：流体黏性系数、井下疏水钻孔直径和疏水钻孔水流量；所述矿压信息包括：液压支架阻力和微震能量。3.根据权利要求1所述的预测复杂地质条件突水压架事故的方法，其特征在于，建立所述突水压架事故判断指标的判别式的方法为：通过量纲分析，建立所述突水压架事故判断指标与所述影响因素的半经验公式，将所述半经验公式作为所述突水压架事故判断指标的判别式。4.根据权利要求1所述的预测复杂地质条件突水压架事故的方法，其特征在于，所述判别式为：其中，A为突水压架事故判断指标，α为煤层倾角，h为工作面距离向背斜坡底高度，P为液压支架阻力，Q为疏水钻孔水流量，U为微震能量，μ为流体黏性系数，H为向背斜高差，C为工作面覆岩单轴抗压强度，R为井下疏水钻孔直径，d为含水层距离工作面高度,M为工作面采高。5.根据权利要求1所述的预测复杂地质条件突水压架事故的方法，其特征在于，判别现场有无突水压架风险的方法为：将所述突水压架事故判断指标代入所述判别式中进行计算；当计算结果小于所述突水压架事故判断指标阈值时，现场无突水压架风险；当计算结果大于所述突水压架事故判断指标阈值时，现场存在突水压架风险。6.一种预测复杂地质条件突水压架事故的系统，其特征在于，包括：第一构建模块、第二构建...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵加才，刘长友，刘金虎，杨培举，曹海涛，刘怀东，樊银辉，王超，石翔元，
申请(专利权)人：中国矿业大学江苏国能深井安全开采科技有限公司陕西郭家河煤业有限责任公司，
类型：发明
国别省市：