[发明专利]煤矿突水危险预警方法及岩体单一裂隙发育范围计算方法

权利要求书

1.一种煤矿突水危险预警方法，其特征在于，包括：

步骤一，根据煤矿底板隔水岩层的厚度布置震动信号采集装置，并将所述隔水岩层在竖直方向上、自上而下划分为若干厚度相同的隔水分层；

步骤二，所述震动信号采集装置实时采集微震事件信息，根据采集到的所述微震事件信息分析计算由每个微震事件造成的岩体单一裂隙发育范围；

步骤三，间隔预设时间周期T，将当前时刻T_x至初始时刻T₀时间段内采集到的所有微震事件按照其空间位置划分至每个所述隔水分层，其中，x为正整数；

步骤四，对每个所述隔水分层内所有所述微震事件造成的所述岩体单一裂隙发育范围进行能量核密度计算，得到每个所述隔水分层的能量核密度值平面分布结果；

步骤五，依据所述能量核密度值平面分布结果，将各所述隔水分层的每个网格的能量核密度值W_ia与该层的破坏预警初值W_i0进行比较，若W_ia≥W_i0，则该网格处达到突水条件，否则未达到突水条件，其中，i为与所述隔水分层层数对应的正整数，a为同一所述隔水分层中网格的序数；

步骤六，将各所述隔水分层的比较结果在竖直方向上进行叠加，保持水平坐标一致，获得重叠的破坏区域达到突水条件的隔水分层数占隔水分层总数的比值N，将比值N与预设判断阈值进行比较，获得突水危险预警结果；

步骤七，重复所述步骤二至六。

2.根据权利要求1所述的煤矿突水危险预警方法，其特征在于，所述步骤二中，所述微震事件信息经解析得到每个微震事件震源的起震时间、空间坐标、震级、能量和层位，计算每个所述微震事件造成的所述岩体单一裂隙发育范围包括：

①根据所述微震事件信息解析后得到的数据，绘制网格工程平面图；

②根据预设震源尺寸范围，确定每个所述微震事件的搜索半径r_m，其中，m为微震事件的序数；

③在所述网格工程平面图中，以每个所述微震事件的水平坐标为圆心、搜索半径r_m为半径确定圆形区域，依据二次核函数算法，将每个所述微震事件的能量分配到所述圆形区域的每个网格，各所述网格的能量值K(x_m)从所述圆形区域的圆心处到圆边缘处呈二次函数变化梯度，

式中，r_m为微震事件m的搜索半径，x_m为微震事件m的x轴坐标，E_m为微震事件m的能量值，圆心处为最大值K_max。

3.根据权利要求2所述的煤矿突水危险预警方法，其特征在于，所述步骤四包括：

①将每个所述隔水分层的每个网格分配到的能量值进行叠加，计算得到每个所述隔水分层的所述能量核密度值平面分布结果；

②根据每个所述隔水分层的所述能量核密度值平面分布结果绘制等线图并采用渐变色填充成计算成果云图。

4.根据权利要求3所述的煤矿突水危险预警方法，其特征在于，所述破坏预警初值W_i0在应用过程中结合工程情况不断优化修正。

5.根据权利要求4所述的煤矿突水危险预警方法，其特征在于，所述步骤六中，所述预设判断阈值及判断标准包括：

N＜1/4时，该网格位置无突水危险；

1/4≤N＜1/2时，该网格位置为弱突水危险；

1/2≤N＜3/4时，该网格位置为中等突水危险；

N≥3/4时，该网格位置为强等突水危险。