[发明专利]一种基于累积应力集中系数的冲击危险评价方法

说明书

一种基于累积应力集中系数的冲击危险评价方法，属于煤矿冲击矿压灾害发生可能性大小的分区域评价方法。在测得远离构造区域原岩应力垂直分量的基础上，综合分析评价区域引起应力集中的主要因素，将评价区域按一定间距进行网格化，分别计算各节点各影响因素引起的垂直应力集中系数，并分别对各节点应力集中系数累积相乘得到累积应力集中系数。调查并计算同煤层邻近区域冲击矿压显现区域累积应力集中系数，测试得到煤的单轴抗压强度。基于单轴抗压强度、冲击点累积应力集中系数，将冲击危险划分为无危险、弱危险、中等危险和强危险四个等级，并给出等级界限。采用插值法对评价区域累积应力集中系数进行插值，得出评价区域冲击危险的区域及等级。

技术领域

本发明涉及一种冲击危险评价方法，特别是一种适用于煤矿冲击矿压灾害发生可能性大小的基于累积应力集中系数的冲击危险评价方法。

背景技术

冲击矿压是一种典型的矿山动力现象，具有极大的危害性。这种动力现象瞬间将聚积在煤岩体中的大量弹性变形能以急剧、猛烈的形式释放，造成煤岩体破坏并产生强烈震动，动力将破碎煤岩抛向井巷采掘空间，发出强烈声响，造成设备损坏、井巷破坏以及人员伤亡等。

随着矿井开采深度加深、开采强度加大、开采布局变得复杂，采掘围岩所处应力条件逐渐恶化，由此产生的冲击矿压灾害急剧增多、增强。以前发生过冲击矿压的矿井，冲击矿压灾害更加严重，以前没发生过的矿井，逐渐开始产生冲击矿压显现。

冲击矿压灾害防治首先需要进行采掘区域冲击危险性评价，通过评价结果得出采掘区域潜在的冲击危险区域及危险等级，从而指导开采设计的优化，针对性制定冲击矿压的预防、监测以及治理技术措施。因此，准确有效的冲击危险性评价结果对冲击矿压矿井的安全高效开采具有重要意义。

目前冲击危险性评价主要以工程类比的方法进行。此类方法根据工程经验，选取若干个固定的影响因素进行工程类比评价，进而将冲击危险进行分级，忽略了大量工程间的差异因素以及工程的特殊条件，而某些差异因素或特殊条件对冲击危险影响程度还特别大，因此，此类方法评价结果的准确性和可信度有待提高。面对冲击矿压的严重趋势，有必要探索和开发更为有效的冲击危险评价方法。

发明内容

技术问题：本发明的目的是要克服现有技术中的不足之处，提供一种煤矿冲击矿压灾害发生可能性大小的评价方法，解决冲击危险评价影响因素多，各因素影响程度不明确，评价指标不明确，主要靠经验类比进行评价，评价结果准确性较低的问题。

技术方案：本发明的基于累积应力集中系数的冲击危险评价方法，包括如下步骤：

(1)将需要评价的冲击危险区域按一定间距进行网格划分，确定各网格节点P_i的坐标(x_i，y_i)；

(2)根据确定的各网格节点P_i的坐标(x_i，y_i)分析评价区域内应力分布的影响因素，确定用于冲击危险评价的影响因素M_j；

(3)按国标GB/T 23561.7—2009测定煤的单轴抗压强度R_C；

(4)分析查找或测试同一煤层受构造影响较小区域原岩应力σ₀；

(5)采用岩石力学理论分析或数值模拟软件计算各网格节点P_i处的各评价因素M_j引起的应力集中系数k_ij；

(6)分别对各网格节点P_i求累积应力集中系数K_i；