[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

说明书

本发明涉及煤矿安全监测领域，是一种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，能对隔水岩层破坏程度进行定量分析，精确度高。该方法包括：一、布置震动信号采集装置，将隔水岩层划分为若干隔水分层；二、计算岩体单一裂隙发育范围；三、间隔时间T，将所有微震事件划分至各隔水分层；四、对微震事件的岩体单一裂隙发育范围进行能量核密度计算；五、将各隔水分层每个网格的W_ia与W_i0进行比较；六、将比较结果在竖直方向上叠加，获得重叠破坏区域达突水条件的隔水分层数占总数的比值N，将比值N与判断阈值做比较，获得预警结果；七、重复步骤二至六。本发明解决了现有突水预警方法，只能对微震事件做定性分析，精度低的问题。

技术领域

本发明涉及煤矿安全监测技术领域，特别是涉及一种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。

背景技术

随着我国中东部地区煤矿逐渐转向深部开采，矿井底板承压水突水问题日益严重。煤矿底板突水过程是由底板隔水岩层受回采扰动和承压水渗透耦合作用引起的损伤破裂过程，其作用机理复杂，对煤矿安全生产影响很大。因此，对煤矿底板突水情况进行监测预警是防止煤矿发生突水事故的重要措施。

目前，微震监测技术是当前煤矿底板突水监测预警的主要技术手段。微震监测技术作为一种强有力的地球物理场监测方法，建立基于微震定位结果的岩体空间破裂场演化模型，通过微震事件多角度、多层次展示，以多场(渗流场、应力场等)耦合手段实现底板突水监测超前预警。如中国专利文献CN110552741A公开了一种采煤工作面底板突水综合监测与预警系统及方法，该方法针对煤矿采煤工作面回采过程中和回采后的采空区部分进行实时监测并分级预警，基于“下三带”理论，结合数值模拟方法确定监测位置，使用微震监测子系统监测采煤工作面底板破坏深度，使用多频连续电法监测子系统监测采煤工作面底板承压水的导升高度，计算底板破坏最低点与承压水导升最高点之间的距离，使用底板突水系数法动态计算整个工作面范围底板的突水系数，通过突水系数的高低不同、应力应变的预警指征，水温水压的预警指征来确定底板突水预警的级别并进行预警。但是上述专利文献只是笼统的提出了采用微震监测子系统监测煤矿回采工作面底板在回采过程中的破裂情况，实时计算所划分的每个区域中心点的底板破裂深度，然而基于微震原始数据如何去计算底板破坏深度并未给出具体说明，也就是说，该方法只能对集聚微震事件进行定性分析，精细化程度低，对煤矿现场的实际指导作用不大。

发明内容

为此，本发明所要解决的技术问题在于现有技术的突水监测预警，只能对集聚性微震事件进行定性分析，精细化程度低，不能有效性地指导煤矿现场进行突水危险防护，而提供一种能够对隔水岩层各区域的破坏程度进行定量化分析，精确度高，能有效防止煤矿底板突水事故发生的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。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种煤矿突水危险预警方法，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(x为正整数)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；

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；