【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及地下工程勘察，特别是涉及一种顶板预裂爆破降能减震评价方法。
技术介绍
1、本部分的陈述仅仅是提供了与本专利技术相关的
技术介绍
信息，不必然构成在先技术。
2、矿震是煤矿开采过程中诱发的非自然地震现象，会发生岩体内弹性应变能的迅速释放，并以震动波的形式向外传播能量，对煤矿安全生产带来危害。爆破是利用炸药在空气、水、土石介质或物体中爆炸所产生的压缩、松动、破坏、抛掷及杀伤作用，达到预期目的的技术，广泛应用于矿山工程、城市建设工程以及水利水电工程中。
3、目前，常利用顶板预裂爆破技术对关键层进行切顶卸压，破坏坚硬顶板，释放储存在岩体内部的大量弹性应变能，降低覆岩关键层的能量积聚程度和应力集中程度；顶板预裂爆破降能减震评价是矿震防控的关键步骤，也是爆破参数优化的基础。
4、现有技术中有根据岩体能量、岩体在爆破前后的波速分布等进行评价的方式，且都是单一因素的评价；但是，上覆岩层变形破断与岩体强度、微震能量密切相关，岩体强度越高越完整，矿震发生的可能性越大，目前未有根据岩体强度、微震能量与微震频次等指标以及多参数指标的耦合分析，使得爆破降能减震评价结果不全面。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出了一种顶板预裂爆破降能减震评价方法，通过顶板预裂爆破前后的岩体强度、微震能量与微震频次的变化，实现顶板预裂爆破后的岩体强度弱化效果、降能效果和减震效果的定量评价，完善顶板预裂爆破降能减震评价方法。
2、为了实现上述目的，本专利技
3、第一方面，本专利技术提供一种顶板预裂爆破降能减震评价方法，包括：
4、获取顶板预裂爆破前和顶板预裂爆破后钻进测试中的钻进压力、钻进扭矩、钻进速度和钻头转等随钻参数，并根据预先构建的岩体强度随钻反演模型，得到顶板预裂爆破前的岩体强度和顶板预裂爆破后的岩体强度；
5、获取顶板预裂爆破前和顶板预裂爆破后微震监测中的微震平均能量与微震频次；
6、根据顶板预裂爆破前和顶板预裂爆破后的岩体强度、微震平均能量与微震频次确定岩体强度弱化率、微震能量降低率和微震频次降低率，由此评估顶板预裂爆破后的岩体强度弱化效果、降能效果和减震效果。
7、作为可选择的实施方式，岩体强度随钻反演模型为：
8、
9、式中：s为岩体强度，v为钻进速度，m为钻进扭矩，n为钻头转速，f为钻进压力，a、b分别为拟合系数，δ为摩擦力与竖直方向夹角；κ为切削刃倾角；γ为切削力方向与切削刃法线方向夹角；r为钻头半径；l1、l2、ln为各列切削刃长度；m为切削刃列数。
10、作为可选择的实施方式，所述岩体强度弱化率为顶板预裂爆破前后的岩体强度的差值与顶板预裂爆破前的岩体强度的比。
11、作为可选择的实施方式，所述岩体强度弱化率反映顶板预裂爆破后的岩体强度弱化程度，若岩体强度弱化率大于第一标准值，则岩体强度弱化效果好，值越大，岩体强度弱化程度越好。
12、作为可选择的实施方式，所述微震能量降低率为顶板预裂爆破前后的微震平均能量的差值与顶板预裂爆破前的微震平均能量的比。
13、作为可选择的实施方式，所述微震能量降低率反映顶板预裂爆破后的岩体能量降能程度，若微震能量降低率大于第二标准值，则降能效果好，值越大，降能效果越好。
14、作为可选择的实施方式，所述微震频次降低率为顶板预裂爆破前后的微震频次的差值与顶板预裂爆破前的微震频次的比。
15、作为可选择的实施方式，所述微震频次降低率反映预裂爆破后的减震程度，若微震频次降低率大于第三标准值，则减震效果好，值越大，减震效果越好。
16、作为可选择的实施方式，根据岩体强度弱化率、微震能量降低率和微震频次降低率对顶板预裂爆破参数进行优化；具体地：当岩体强度弱化率、微震能量降低率和微震频次降低率均小于设定阈值，或有两个指标小于设定阈值，或有一个指标小于设定阈值时，爆破药量在原基础上增加设定比例，钻孔间距在原基础上减少设定比例；且设定的比例从三个指标均小于设定阈值、两个指标小于设定阈值、一个指标小于设定阈值依次减小。
17、作为可选择的实施方式，顶板预裂爆破包括井下顶板深孔爆破和地面顶板预裂爆破。
18、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
19、本专利技术提出一种通过随钻测试的岩体强度和微震参数耦合评价顶板预裂爆破降能减震效果的方法。利用智能钻进装备，开展现场钻进测试，实时获取钻进压力、钻进扭矩、钻进速度、钻头转速等随钻参数，继而根据岩体强度随钻反演模型，得到顶板预裂爆破前后的岩体强度；利用微震监测技术，获取顶板预裂爆破前后的微震平均能量和微震频次；通过顶板预裂爆破前后的岩体强度、微震能量与微震频次的变化，实现顶板预裂爆破后的岩体强度弱化效果、降能效果和减震效果的定量评价，完善顶板预裂爆破降能减震评价方法。
20、本专利技术根据前期地质勘查报告与现场随钻参数，开展梯度为2％的不同钻孔间距、不同爆破药量的数值试验，研究不同爆破参数对预裂爆破效果的影响，分析不同爆破参数的围岩应力分布和塑性区分布，从而得到最优预裂爆破参数，确定最优爆破方案。
21、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
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1.顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，岩体强度随钻反演模型为：
3.如权利要求1所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述岩体强度弱化率为顶板预裂爆破前后的岩体强度的差值与顶板预裂爆破前的岩体强度的比。
4.如权利要求3所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述岩体强度弱化率反映顶板预裂爆破后的岩体强度弱化程度，若岩体强度弱化率大于第一标准值，则岩体强度弱化效果好，值越大，岩体强度弱化程度越好。
5.如权利要求1所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述微震能量降低率为顶板预裂爆破前后的微震平均能量的差值与顶板预裂爆破前的微震平均能量的比。
6.如权利要求5所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述微震能量降低率反映顶板预裂爆破后的岩体能量降能程度，若微震能量降低率大于第二标准值，则降能效果好，值越大，降能效果越好。
7.如权利要求1所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述微震频
8.如权利要求7所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述微震频次降低率反映预裂爆破后的减震程度，若微震频次降低率大于第三标准值，则减震效果好，值越大，减震效果越好。
9.如权利要求3-8任一项所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，根据岩体强度弱化率、微震能量降低率和微震频次降低率对顶板预裂爆破参数进行优化；具体地：
10.如权利要求1所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，顶板预裂爆破包括井下顶板深孔爆破和地面顶板预裂爆破。
...【技术特征摘要】
1.顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，岩体强度随钻反演模型为：
3.如权利要求1所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述岩体强度弱化率为顶板预裂爆破前后的岩体强度的差值与顶板预裂爆破前的岩体强度的比。
4.如权利要求3所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述岩体强度弱化率反映顶板预裂爆破后的岩体强度弱化程度，若岩体强度弱化率大于第一标准值，则岩体强度弱化效果好，值越大，岩体强度弱化程度越好。
5.如权利要求1所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，所述微震能量降低率为顶板预裂爆破前后的微震平均能量的差值与顶板预裂爆破前的微震平均能量的比。
6.如权利要求5所述的顶板预裂爆破降能减震评价方法，其特征在于，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张修峰，王琦，刘传成，江贝，石超弘，高红科，满操，刘光杰，魏焕伟，吴文瑞，董春雨，吴坤波，黄玉兵，
申请(专利权)人：山东能源集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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