[发明专利]一种矿井动力灾害预测方法

说明书

技术领域

本发明属于矿井动力灾害研究领域，尤其涉及一种矿井动力灾害预测方法。

背景技术

煤与瓦斯突出、冲击地压和矿震统称为矿井动力灾害，是煤矿中的主要动力灾害。我国是世界上矿井动力灾害最为严重的国家之一，同时具有2种以上动力灾害的矿井逐渐增多。未来10年内，我国将有相当数量矿井进入深部开采。深部开采是目前世界范围内采矿业面临的共同问题。世界主要产煤国家矿井开采深度逐年增加，美国、德国、英国等发达国家一些矿井的开采深度已达到1500m。在我国，随着国民经济和社会发展，对矿产资源的需求不断增加，浅部矿产资源正逐步走向枯竭，矿产资源开采深度日益增加。随着煤炭开采的发展和浅部可采储量的逐年减少，深部开采成为很多煤矿必须面临的问题。在深部开采条件下，由于煤岩结构的动力学特性与浅部开采明显不同，必然表现出其特有的工程动力响应，同时煤矿所特有的大面积开采和层状介质变形破坏的时效性特点，使得煤矿深部动力灾害的致灾机理更加复杂，监测预警和防治将更加困难。如何面对深部开采的复杂地质条件，及时解决深部开采所涉及的技术性问题，是每一位煤炭行业科研工作者和工程技术人员都应该考虑的重要课题，也是国家经济、社会和科学技术自身发展的重大需求。

目前矿井动力灾害预测手段准确率不高，防治措施的有效性也不十分理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种矿井动力灾害预测方法，旨在解决目前矿井动力灾害预测手段准确率不高，防治措施的有效性也不十分理想的问题。

本发明是这样实现的，一种矿井动力灾害预测方法包括矿区自然地质动力条件分析、矿井煤层动力灾害一级预测和矿井工作面动力灾害二级预测；

矿区自然地质动力条件分析从构造形式、构造运动、天然地震、地应力等自然地质条件对矿区灾害背景进行宏观分析，实现对矿区构造环境、应力环境和能量环境的初步评价，据此判定矿区是否具备发生矿井动力灾害的动力和能量条件；

矿井动力灾害一级预测以矿井自然条件为基础实现煤层发生动力灾害的危险评估，实现对全矿井相关煤层危险性的预测和区域划分，一级预测时间范围是全矿井服务期间，区域范围整个井田；

矿井动力灾害二级预测是在一级预测的基础上，充分考虑到工程活动效应和瓦斯抽采工程活动，实现工作面的预测，矿井动力灾害二级预测的时间范围3-5年，区域范围为回采工作面。

进一步，所述的矿区自然地质动力条件分析包括：矿区构造控制特征及应力场演化分析、地形曲率对煤与瓦斯突出影响的分析、矿井动力灾害和天然地震的相关性的分析、煤与瓦斯突出系统的能量分析。

进一步，所述的矿井动力灾害一级预测考虑自然因素，运用多因素模式识别方法，将研究区域划分为有限个预测单元，在空间数据管理的基础上，分析影响矿井动力灾害的主要因素，通过相应的研究方法确定各影响因素的量值，运用多因素模式识别技术进行综合智能分析，通过对已发生矿井动力灾害区域分析，分析多个影响因素与矿井动力灾害之间的内组合模式与确定的矿井动力灾害预测模式对比分析，应用神经网络和模糊推理方法确定与预测区域的内在联系，即通过开采区域多因素的组合确定预测模式，将未开采区域的多因素各单元的危险性概率，根据各单元危险性，按确定的危险性概率临界值划分井田的矿井动力灾害危险区域，对井田的矿井动力灾害危险性做出评估。

进一步，所述的矿井动力灾害二级预测的具体步骤包括：

步骤一、确定预测区域，按照矿井开采规划，确定主采煤层矿井动力灾害二级预测范围，具体到回采工作面；

步骤二、选择影响因素，影响因素包括自然因素和人为因素，自然因素包括：原岩应力、煤层厚度、断裂构造、原始瓦斯参数、煤岩物理力学性质，人为因素包括：保护层开采、工作面回采导致的采动应力、瓦斯抽采导致瓦斯含量的变化，钻孔瓦斯涌出初速度q和钻屑量S等工作面检测指标；

步骤三、划分预测单元，一级预测基础上，对规划回采工作面进行二级单元的划分；

步骤四、矿井动力灾害危险性预测，运用多因素模式识别技术进行综合智能分析，通过对已发生突出区域分析，确定多个影响因素的组合模式及与矿井动力灾害之间的内在联系，将确定的模式与已开采区域的矿井动力灾害模式对比分析，应用BP人工神经网络算法预测区域各单元的危险性概率，根据各单元危险性，按不同的危险性概率临界值，划分井田的矿井动力灾害危险危险性区域，对预测区域的矿井动力灾害危险性做出评估。

进一步，所述的应用BP人工神经网络算法预测区域各单元的危险性概率的具体步骤包括：