[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

说明书

一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法，属于煤炭开采技术领域；该方法包括：步骤1：对待预测矿井的历史冲击地压事件进行分析，确定临界能量；步骤2：利用微震监测系统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的震源位置和能量值，构建煤岩动力系统模型；步骤4：根据采掘工程所在煤岩动力系统模型区域，预测冲击地压发生时，采掘工程面临的冲击地压危险性；本发明提出煤岩动力系统模型及其各区域尺度计算方法，并建立各区域与冲击危险程度对应关系，根据煤岩动力系统模型可判断不同尺度范围内的冲击危险程度，可为各矿井有针对性预防和治理冲击地压灾害提供依据。

技术领域

本发明属于煤炭开采技术领域，具体涉及一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法。

背景技术

我国浅部煤炭资源(埋深小于1000m)的比重占煤岩资源总储量的47％，经过了长年累月的开采，浅部煤炭资源已经接近枯竭。在2013年的国际煤炭峰会上，谢和平院士对我国未来的煤炭产能进行了预测：到2030年，我国煤炭总产量将达到30亿t～35亿t，并且在未来若干年的时间内将继续保持这一水平。这就意味着为了满足我国每年对煤炭资源的需求量，在不久的将来我国将有更多的煤矿踏上“深部开采”的道路。进入深部开采阶段的矿井，煤岩体将承受更高的应力和能量，为冲击地压的孕育和发生提供了更为“有利”的条件。冲击地压是最常见、破坏性最强的矿井动力灾害，对煤矿工人的人身安全和煤矿的高效生产构成严重威胁，因此准确的评价和预测工作对于矿井冲击地压防治体系的构建格外重要。

煤岩体结构发生破坏时，积聚的能量将以波的形式向四周释放和传递，这一过程将伴随着微震信号产生。冲击地压的发生是时间和空间的相互统一，在冲击地压发生的过程中，常伴生着较高能量的微震事件，因此对较高能量微震事件的准确预测预报是预警冲击地压的关键所在，因此对微震事件的分析应首先着重于微震事件发生的位置以及微震事件的能量，特别是对于矿井冲击地压临界能量以上的“高能量”微震事件。当某一区域出现高能量微震事件后，则意味着该处的煤岩体有潜在破坏的危险，该区域或一定范围内的煤岩体经过一段时间的能量积聚后，具备发生冲击地压或再次发生高能量微震事件的危险。因此有必要根据一次“高能量”微震事件，构建相应的“煤岩动力系统”，对系统各个区域的冲击地压危险性进行预测，进而有针对性地开展冲击地压防治工作。

发明内容

针对上述现有技术存在的不足，本发明提供一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法。

本发明的技术方案：

一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法，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：利用微震监测系统对待预测矿井发生的微震事件的震级和方位进行监测，监测范围包括井下所有采掘工程所涉及到的煤体和岩体；

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，所述煤岩动力系统中心位置为高能量微震事件的震源位置，其包括：动力核区、破坏区、损伤区和影响区四个区域，各区域边界均为以中心位置为球心的球形边界，各区域边界半径计算方法如下：

动力核区：