矿山采空区微震监测预警系统监测预警能力的评估方法技术方案

本发明专利技术公开了一种矿山采空区微震监测预警系统监测预警能力的评估方法，包括：利用顶板暴露面积和顶板跨度，对矿山采空区的失稳风险进行综合分级；依据微震监测预警系统的人员行为、技术工艺和作业管理三个安全相关子系统的安全完整性的影响因素，建立系统的安全完整性评估模型，并对系统的安全完整性等级进行划分；依据最低合理可行准则，构建矿山采空区的失稳风险等级和微震监测预警系统的安全完整性等级之间的匹配关系模型；计算出待评估矿山采空区的失稳风险等级和微震监测预警系统的安全完整性等级，根据匹配关系模型，对待评估微震监测预警系统的监测预警能力进行评估。采用本发明专利技术，能准确的对微震监测系统的监测预警能力进行评估。能力进行评估。能力进行评估。

【技术实现步骤摘要】
矿山采空区微震监测预警系统监测预警能力的评估方法


[0001]本专利技术涉及微震监测预警系统的评估
，特别是指矿山采空区微震监测预警系统监测预警能力的评估方法。

技术介绍

[0002]微震监测预警系统已经广泛应用于国内矿山采空区地压活动的监测和预警工作中，但是对于矿山采空区微震监测预警系统的监测预警能力是否满足要求，由于相关技术层次不齐，目前还没有行之有效的评估方法，也没有形成专项的评估规范和法规，这给矿山采空区微震监测预警系统的评估工作带来诸多难题。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了矿山采空区微震监测预警系统监测预警能力的评估方法，用以对矿山采空区微震监测预警系统监测预警能力进行评估。所述技术方案如下：
[0004]一方面，提供了一种矿山采空区微震监测预警系统监测预警能力的评估方法，所述方法包括：
[0005]S1、利用顶板暴露面积和顶板跨度两个指标，对矿山采空区顶板稳定性进行计算，并依据矿山采空区顶板稳定性分级标准，对矿山采空区的失稳风险进行综合分级；
[0006]S2、依据所述矿山采空区微震监测预警系统的人员行为、技术工艺和作业管理三个安全相关子系统的安全完整性的影响因素，建立所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性评估模型，并对所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级进行划分；
[0007]S3、依据最低合理可行ALARP准则，构建矿山采空区的失稳风险等级和矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级之间的匹配关系模型，确定出不同失稳风险等级矿山采空区的微震监测预警系统的安全完整性需求；
[0008]S4、计算出待评估矿山采空区的失稳风险等级和微震监测预警系统的安全完整性等级，根据所述匹配关系模型，对所述待评估矿山采空区微震监测预警系统的监测预警能力进行评估。
[0009]可选地，所述S1的利用顶板暴露面积和顶板跨度两个指标，对矿山采空区顶板稳定性进行计算，并依据矿山采空区顶板稳定性分级标准，对矿山采空区的失稳风险进行综合分级，具体包括：
[0010]计算出Mathews稳定性系数，然后依据所述Mathews稳定性系数与水力半径的相关关系确定所述水力半径；用所述水力半径表征顶板暴露面积；
[0011]根据所述顶板暴露面积的计算结果，参考国家安全生产管理总局发布的《金属非金属矿山大中型采空区调研报告》中的采空区分级标准，按照工程经验制定所述矿山采空区顶板暴露面积的稳定性分级标准；
[0012]依据制定的所述矿山采空区顶板暴露面积的稳定性分级标准，对矿山采空区的失稳风险进行第一分级；
[0013]顶板跨度D与岩体质量Q有如下关系：D＝2
×
ESR
×
Q
0.4
，ESR为开挖体的支护比；
[0014]根据参考岩体Q值及岩体质量评价，并根据工程经验选取ESR的值，并计算得到所述顶板跨度的值；
[0015]根据矿山采空区顶板的实际情况，参考岩体Q值及岩体质量评价，确定顶板跨度的稳定性分级标准；
[0016]依据制定的所述矿山采空区顶板跨度的稳定性分级标准，对矿山采空区的失稳风险进行第二分级；
[0017]对两个指标进行综合分级时，以所述第一分级和所述第二分级中安全性较低者，作为所述矿山采空区的失稳风险级别。
[0018]可选地，所述S2的依据所述矿山采空区微震监测预警系统的人员行为、技术工艺和作业管理三个安全相关子系统的安全完整性的影响因素，建立所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性评估模型，并对所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级进行划分，具体包括：
[0019]人员行为安全相关子系统的总分值S
r
定义为：
[0020][0021]技术工艺安全相关子系统的总分值S
j
定义为：
[0022][0023]作业管理安全相关子系统的总分值S
z
定义为：
[0024][0025]式中，s
ri
为人员行为安全相关子系统的安全完整性的各影响因素赋分；s
ji
为技术工艺安全相关子系统的安全完整性的各影响因素赋分；s
zi
为作业管理安全相关子系统的安全完整性的各影响因素赋分；α为各影响因素对应的得分系数，结合最佳实践的方法，将α分为1、2、3三个系数，分别对应：不满足、基本满足、满足，所述满足为全部达到设计要求；所述基本满足为基础功能可以实现，但没有全部达到设计要求；所述不满足为不能实现基础功能；
[0026]人员行为安全相关子系统的评估得分为：
[0027][0028]技术工艺安全相关子系统的评估得分为:
[0029][0030]作业管理安全相关子系统的评估得分为:
[0031][0032]根据人员行为、技术工艺和作业管理三个安全相关子系统的评估得分，确定其对应的子系统安全完整性等级，并给出相应的指数赋值，所述指数赋值分别为1、2、3、4四个值；
[0033]综合三个安全相关子系统的评估结果，将三个安全相关子系统的安全完整性指标进行综合，建立所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性评估模型：
[0034]T＝g(T
r
，T
j
，T
z
)
ꢀꢀꢀ
(公式7)
[0035]T
r
、T
j
、T
z
取值越大，其与目标的偏离程度越大，距离越远，在三维评价模型中，其距离表示为空间距离：
[0036][0037]对公式进行化简，得到矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性指数G：
[0038][0039]式中，t
r
(r＝1,2,3,4),t
j
(j＝1,2,3,4),t
z
(z＝1,2,3,4)分别为人员行为安全相关子系统、技术工艺安全相关子系统、作业管理安全相关子系统的安全完整性的指数赋值；
[0040]根据所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性水平评估模型及各指数赋值，结合《金属非金属矿山大中型采空区调研报告》，将所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级分为4个等级。
[0041]可选地，所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级分为4个等级，具体包括：
[0042]当所述安全完整性指数G为[1.0，2.5)，所述安全完整性等级为SIL4，表示监测预警能力很强；
[0043]当所述安全完整性指数G为[2.5，4.0)，所述安全完整性等级为SIL3，表示监测预警能力较强；
[0044]当所述安全完整性指数G为[4.0，5.5)，所述安全完整性等级为SIL2，表示监测预警能力一般；
[0045]当所述安全完整性指数G为[5.5，7.0)，所述安全完整性等级为SIL1，表示监测预警能力较弱。
[0046]可选地，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种矿山采空区微震监测预警系统监测预警能力的评估方法，其特征在于，所述方法包括：S1、利用顶板暴露面积和顶板跨度两个指标，对矿山采空区顶板稳定性进行计算，并依据矿山采空区顶板稳定性分级标准，对矿山采空区的失稳风险进行综合分级；S2、依据所述矿山采空区微震监测预警系统的人员行为、技术工艺和作业管理三个安全相关子系统的安全完整性的影响因素，建立所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性评估模型，并对所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级进行划分；S3、依据最低合理可行ALARP准则，构建矿山采空区的失稳风险等级和矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级之间的匹配关系模型，确定出不同失稳风险等级矿山采空区的微震监测预警系统的安全完整性需求；S4、计算出待评估矿山采空区的失稳风险等级和微震监测预警系统的安全完整性等级，根据所述匹配关系模型，对所述待评估矿山采空区微震监测预警系统的监测预警能力进行评估。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述S1的利用顶板暴露面积和顶板跨度两个指标，对矿山采空区顶板稳定性进行计算，并依据矿山采空区顶板稳定性分级标准，对矿山采空区的失稳风险进行综合分级，具体包括：计算出Mathews稳定性系数，然后依据所述Mathews稳定性系数与水力半径的相关关系确定所述水力半径；用所述水力半径表征顶板暴露面积；根据所述顶板暴露面积的计算结果，参考国家安全生产管理总局发布的《金属非金属矿山大中型采空区调研报告》中的采空区分级标准，按照工程经验制定所述矿山采空区顶板暴露面积的稳定性分级标准；依据制定的所述矿山采空区顶板暴露面积的稳定性分级标准，对矿山采空区的失稳风险进行第一分级；顶板跨度D与岩体质量Q有如下关系：D＝2
×
ESR
×
Q
0.4
，ESR为开挖体的支护比；根据参考岩体Q值及岩体质量评价，并根据工程经验选取ESR的值，并计算得到所述顶板跨度的值；根据矿山采空区顶板的实际情况，参考岩体Q值及岩体质量评价，确定顶板跨度的稳定性分级标准；依据制定的所述矿山采空区顶板跨度的稳定性分级标准，对矿山采空区的失稳风险进行第二分级；对两个指标进行综合分级时，以所述第一分级和所述第二分级中安全性较低者，作为所述矿山采空区的失稳风险级别。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述S2的依据所述矿山采空区微震监测预警系统的人员行为、技术工艺和作业管理三个安全相关子系统的安全完整性的影响因素，建立所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性评估模型，并对所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级进行划分，具体包括：人员行为安全相关子系统的总分值S
r
定义为：
技术工艺安全相关子系统的总分值S
j
定义为：作业管理安全相关子系统的总分值S
z
定义为：式中，s
ri
为人员行为安全相关子系统的安全完整性的各影响因素赋分；s
ji
为技术工艺安全相关子系统的安全完整性的各影响因素赋分；s
zi
为作业管理安全相关子系统的安全完整性的各影响因素赋分；α为各影响因素对应的得分系数，结合最佳实践的方法，将α分为1、2、3三个系数，分别对应：不满足、基本满足、满足，所述满足为全部达到设计要求；所述基本满足为基础功能可以实现，但没有全部达到设计要求；所述不满足为不能实现基础功能；人员行为安全相关子系统的评估得分为：技术工艺安全相关子系统的评估得分为:作业管理安全相关子系统的评估得分为:根据人员行为、技术工艺和作业管理三个安全相关子系统的评估得分，确定其对应的子系统安全完整性等级，并给出相应的指数赋值，所述指数赋值分别为1、2、3、4四个值；综合三个安全相关子系统的评估结果，将三个安全相关子系统的安全完整性指标进行综合，建立所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性评估模型：T＝g(T
r
,T
j
,T
z
)
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(公式7)T
r
、T
j
、T
z
取值越大，其与目标的偏离程度越大，距离越远，在三维评价模型中，其距离表示为空间距离：对公式进行化简，得到矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性指数G：式中，t
r
(r＝1,2,3,4),t
j
(j＝1,2,3,4),t
z
(z＝1,2,3,4)分别为人员行为安全相关子系统、技术工艺安全相关子系统、作业管理安全相关子系统的安全完整性的指数赋值；根据所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性水平评估模型及各指数赋值，结合《金属非金属矿山大中型采空区调研报告》，将所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级分为4个等级。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述矿山采空区微震监测预警系统的安全完整性等级分为4个等级，具体包括：当所述安全完...

【专利技术属性】
技术研发人员：甄智鑫，刘晓辉，张鸿川，郭晓东，王景超，于跟波，龚宇同，吴永刚，刘智超，马永超，张志东，毕媛媛，
申请(专利权)人：赤峰中色白音诺尔矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：