[发明专利]煤矿回采巷道冲击地压预警方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种冲击地压预警方法，具体涉及一种煤矿回采巷道冲击地压预警方法。

背景技术

冲击地压是煤矿井下发生的一种由于煤岩体在采掘活动中集聚的弹性能量突然释放而导致煤岩体瞬间抛出、巷道破坏甚至人员伤亡的动力灾害。冲击地压的发生是煤体在应力集中到一定程度后发生突然破坏的外在表现，对煤体的应力及其变化进行监测是进行冲击地压预警的一种手段。

但目前常规的预警方法由于预警指标选择不合适，预警效果并不理想。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供了一种煤矿回采巷道冲击地压预警方法，将传感器之间的冗余和互补信息按规则进行组合，实现对煤矿回采巷道冲击的监测及发出安全警报，提高管理者的工作效率，强化巷道施工的安全性，预警效果明显，且可以通过三维生成模块，将巷道情况展现在工作人员的面前，使得工作人员可以身临其境的观察和感受巷道的变化情况，进一步提高了预警的效果。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

煤矿回采巷道冲击地压预警方法，包括如下步骤：

步骤一、对拟预警回采巷道进行煤体样本采集，对煤体样本进行单轴压缩破坏试验，获得煤体的动态破坏曲线，计算得煤体的动态破坏应力指数；煤体的动态破坏应力指数是指在单轴压缩试验中，煤的极限强度与残余强度的差值与动态破坏时间的比值，单位为MPa/ms，其中，动态破坏时间是指煤的标准试件在单轴压缩状态下，从极限强度到完全破坏所经历的时间，煤体的动态破坏时间是表征其冲击倾向性的一项重要指标，具有冲击倾向性煤体的动态破坏时间一般都低于500ms。

步骤二、在每个需要使用的敏感压力传感器、孔隙水压力计和顶板动态仪内安装射频发射器；

步骤三、向围岩中钻孔，将步骤二所得的多组敏感压力传感器和孔隙水压力计浇筑在钻孔中，组与组之间的间距根据应力分布规律定为30～50m，每组埋设3-5个、间距0.4m-0.6m的1-3个敏感压力传感器和1-3个孔隙水压力计，每组的传感器在不同深度上；每间隔12-23m布置一台步骤二所得的顶板动态仪，并将传感器信号通过射频发射器与数据采集处理器相连；

步骤四、架设三维生成模块，包括180°立体柱状环幕、高性能图形集群服务器和六组3D投影仪，面向六通道同步并行图像运算，涵盖各种煤矿回采巷道情况图像，并予以详细刻画；

步骤五、将数据采集处理器与三维生成模块相连，通过数据采集处理器，将所采集到的压力数值转换成三维生成模块可以识别的数据，从而发送到三维生成模块，三维生成模块用于接收数据采集处理器发送来的数据，并生成各种模拟煤矿回采巷道情景。

优选地，所述数据采集处理器内安装有图形绘制模块，用于根据输入的监测数据，生成随时间、空间变化的时态曲线和空间效应曲线，时态曲线显示了各监测点的原始数据或转移数据随时间的变化情况，空间效应曲线突出了同一时间不同测点的监测结果随开挖面推进的变化规律。

优选地，所述数据采集处理器内还安装有

回归计算模块，用于通过不同函数对实测数据曲线进行回归计算；

预测分析模块，用于根据与原实测曲线的对比分析，进行预测，判断顶板和巷道结构的稳定性并修正设计参数，指导施工；

巷道健康判别模块，用于根据监测数据中压力的大小或顶板异常突变点依据施工管理等级提供解决办法；

报警模块，用于当检测到的压力数据以及顶板的下沉数据达到系统设置的预警参数时，进行报警。

本发明具有以下有益效果：

将传感器之间的冗余和互补信息按规则进行组合，实现对煤矿回采巷道冲击的监测及发出安全警报，提高管理者的工作效率，强化巷道施工的安全性，预警效果明显，且可以通过三维生成模块，将巷道情况展现在工作人员的面前，使得工作人员可以身临其境的观察和感受巷道的变化情况，进一步提高了预警的效果。

具体实施方式

为了使本发明的目的及优点更加清楚明白，以下结合实施例对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本发明实施例提供了一种煤矿回采巷道冲击地压预警方法，包括如下步骤：

步骤一、对拟预警回采巷道进行煤体样本采集，对煤体样本进行单轴压缩破坏试验，获得煤体的动态破坏曲线，计算得煤体的动态破坏应力指数；

步骤二、在每个需要使用的敏感压力传感器、孔隙水压力计和顶板动态仪内安装射频发射器；