[发明专利]一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法

权利要求书

1.一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：对待预测矿井的历史冲击地压事件进行分析，确定该矿井冲击地压发生的临界能量；

步骤2：对待预测矿井发生的微震事件的震级和方位进行监测；

步骤3：根据高能量微震事件即冲击地压发生临界能量及以上的微震事件的震源位置和能量值，构建煤岩动力系统模型，所述煤岩动力系统模型包括：动力核区、破坏区、损伤区和影响区四个区域；

步骤4：根据采掘工程所在煤岩动力系统模型区域，预测采掘工程面临的冲击地压危险性；

所述煤岩动力系统的中心位置为高能量微震事件的震源位置，煤岩动力系统各区域边界均为以中心位置为球心的球形边界；

所述煤岩动力系统各区域边界半径计算方法如下：

动力核区：

其中，R为煤岩动力系统动力核区半径(m)；E为煤岩体弹性模量(GPa)；μ为泊松比；γ为上覆岩层容重的平均值(kN/m³)；H为单元体所处位置的深度(m)；k₁、k₂、k₃为应力集中系数，k₁为最大主应力与垂直应力的比值；k₂为中间主应力与垂直应力的比值；k₃为最小主应力与垂直应力的比值；ΔU＝U_G-U_Z；U_Z为自重应力场下煤岩动力系统的能量(J)；U_G构造应力场下煤岩动力系统的能量(J)；

破坏区：

其中，R_P为煤岩动力系统破坏区半径(m)；V_P为冲击波在煤岩体介质中的传播速度(m/s)；σ_c为煤岩体的单轴抗压强度(MPa)；ρ为煤岩动力系统动力核区煤岩体的密度(kg/m³)；ΔU为冲击地压或微震事件的能量(J)；σ_cd为煤岩体的动态抗压强度(MPa)；λ为侧压系数；

损伤区：

其中，R_S为煤岩动力系统损伤区半径(m)；σ_td为煤岩体的动态抗拉强度(MPa)；

影响区：

其中，R_Y为煤岩动力系统影响区半径(m)；D为煤岩体的损伤系数。

2.根据权利要求1所述的基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法，其特征在于，利用微震监测系统进行所述微震事件的监测，且监测范围应包括井下所有采掘工程所涉及到的煤体和岩体。

3.根据权利要求1所述的基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法，其特征在于，根据冲击地压显现强烈程度，将冲击地压划分为煤炮、倾出或压出、冲击地压和严重冲击地压4个等级，所述煤岩动力系统模型中各区域与冲击地压危险性对应关系为：影响区对应煤炮即无冲击危险，损伤区对应压出或倾出即弱冲击危险，破坏区对应冲击地压即中等冲击危险，动力核区对应强冲击地压即强冲击危险。