[发明专利]采动围岩断裂滑动启动条件及失稳过程分析方法及系统

说明书

本发明提供了一种采动围岩断裂滑动启动条件及失稳过程分析方法及系统，涉及采矿工程动力灾害预测防治技术领域，能够有效预测动力灾害，大幅度降低深部开采动力灾害发生频次和危害程度，现场实用性强；该方法将采空区对应的直接顶和/或老顶的竖向断裂和水平作用滑动作为判断依据，来分析采动围岩的失稳状态；具体为：在直接顶和/或老顶中设置与监测中心连接的若干力传感器、声发射监测设备和微震传感器，用于采集其所在位置的实时水平向作用力，和计算实时竖向断裂能所需的原始数据；所述监测中心用于对采集的数据进行处理并根据处理结果判断是否进行预警。本发明提供的技术方案适用于围岩垮塌失稳监测的过程中。

【技术领域】

本发明涉及采矿工程动力灾害预测防治技术领域，尤其涉及一种采动围岩断裂滑动启动条件及失稳过程分析方法及系统。

【背景技术】

随着采矿工程逐渐向深部开采，地应力作用增强，开采煤岩形成大的采空区，致使采空区上覆直接顶甚至老顶垮落，动力灾害显现频繁，给煤矿开采安全造成重大影响。然而，目前对采空区顶板帽落或动力灾害成因分析均集中在围岩强度、刚度方面，从采动围岩断裂滑动启动致使失稳方面分析较少，也未形成采动围岩断裂滑动启动条件及失稳过程分析方法。

因此，有必要研究一种采动围岩断裂滑动启动条件及失稳过程分析方法及系统来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

【发明内容】

有鉴于此，本发明提供了一种采动围岩断裂滑动启动条件及失稳过程分析方法及系统，能够有效预测动力灾害，大幅度降低深部开采动力灾害发生频次和危害程度，现场实用性强。

一方面，本发明提供一种用于采动围岩断裂滑动启动条件及失稳过程分析的系统，其特征在于，所述系统包括：

设于直接顶和/或老顶内的若干力传感器，用于采集其所在位置的实时水平向作用力，所述实时水平向作用力用于判断该位置水平作用滑动的状态；

设于直接顶和/或老顶内的若干声发射监测设备和若干微震传感器，用于采集计算其所在位置处的实时竖向断裂能及震源定位所需的原始数据；

控制中心，用于对所述力传感器、所述声发射监测设备和所述微震传感器采集的数据进行处理和计算，并根据计算结果判断是否进行预警。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述力传感器、所述声发射监测设备和所述微震传感器均设置在所述直接顶和/或老顶的临界悬空长度内。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述声发射监测设备和所述微震传感器设置在相同的顶，两者在竖直方向的间距为2m-5m，且交错布置。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述声发射监测设备和所述微震传感器在水平方向安装间距根据现场来压步距进行确定，水平向安装间距为来压步距或来压步距的整数倍数。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，控制中心对所述声发射监测设备和微震传感器采集数据的处理内容包括：通过预处理和滤波，使过滤掉背景噪音的声发射信号和微震信号显示一致，然后选择有利的声发射和微震事件做极化分析和初至拾取，获取相对震源的方位角和纵横波时差，进而依据纵横波时差建立速度模型，从而计算出实时竖向断裂能和震源定位。

另一方面，本发明提供一种采动围岩断裂滑动启动条件及失稳过程分析方法，其特征在于，适用于如上任一所述的系统；

所述方法将采空区对应的直接顶和/或老顶的竖向断裂和水平作用滑动作为判断依据，来分析采动围岩的失稳状态。

如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述控制中心判断是否预警的具体内容为：判断是否满足预警条件，若是则进行预警，否则继续监测；