[发明专利]基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法

说明书

本发明提供的基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，包括微震数据监测及预处理、微震监测数据定量化、对定量化后的微震监测数据进行克里金插值及突出危险区划分步骤。本方法将微震监测技术应用于煤与瓦斯突出矿井，以煤与瓦斯突出机理和地统计学为理论基础，以GIS技术和克里金算法为研究工具，建立基于微震监测数据的动态评价，有效解决了现有对于煤与瓦斯突出预测方法存在钻孔工程量大，人为因素干扰大，且通常在一定程度上影响生产，时域上无法做到连续监测，空域上体现为点评价形式，难以反映采掘扰动过程区域性煤岩应力环境以及煤与瓦斯突出危险动态演化过程的难题，实现回采工作面的突出危险区危险等级可视化。

技术领域

本发明涉及煤矿井下动力灾害安全监测与预警技术领域，具体涉及基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法。

背景技术

近几年来，随着我国煤矿开采深度和强度不断增加，煤与瓦斯突出灾害的威胁愈发严重。作为煤矿开采中最具破坏性和危害性的动力灾害之一，煤与瓦斯突出已严重威胁了煤矿开采过程中工人们的生命安全，因此对煤与瓦斯突出做出有效合理的预测已是保证采掘过程正常进行的必要措施。

区域预测作为煤与瓦斯突出预测中关键的一环，在预测范围上比其他预测方法更具有可控性。现有的区域突出危险性预测方法主要有：单项指标法、突出预测综合指标法、综合地质指标法、瓦斯地质区域预测和瓦斯地质单元法等；现有的工作面预测方法主要有：钻屑指标法、R指标法和复合指标法等。以上这些方法多采用抽检、定点式指标，钻孔工程量大，人为因素干扰大，并且通常在一定程度上影响生产；时域上无法做到连续监测，空域上体现为点评价形式，难以反映采掘扰动过程区域性煤岩应力环境以及煤与瓦斯突出危险动态演化过程。

在非接触式连续突出预测技术的研究过程中，国内外研究方向主要集中在三个方面：微震突出预测技术、电磁辐射突出预测技术和瓦斯涌出动态特征突出预测技术。三种非接触式连续突出预测方法中，微震(Micro Seismic，MS)即是煤岩体破裂产生的震动。微震监测技术在冲击地压监测预警理论及技术应用方面取得了系列成果，前人通过研究揭示了岩爆、冲击地压等发生过程中的微震活动空间分布特征与演化过程，并据此划分了危险区域。而基于前人基础，如何创新的将微震监测技术应用于煤与瓦斯突出矿井，建立基于微震数据的动态评价，对于工作面的突出危险区快速划分具有重要意义。

发明内容

针对现有对于煤与瓦斯突出预测方法存在钻孔工程量大，人为因素干扰大，且通常在一定程度上影响生产，时域上无法做到连续监测，空域上体现为点评价形式，难以反映采掘扰动过程区域性煤岩应力环境以及煤与瓦斯突出危险动态演化过程的技术问题，本发明提供基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下的技术方案：

基于克里金插值的回采工作面突出危险区快速划分方法，包括以下步骤：

S1、微震数据监测及预处理：通过数据监测系统收集来自回采工作面的微震监测数据，利用霍尔特指数平滑法对微震监测数据进行数据补齐处理，精确剔除回采工作面内采掘施工所产生的干扰异常数据，得到具有时间序列属性的矿井安全监测数据，所述微震数据监测包括微震事件空间分布特征以及微震指标时序变化特征；

S2、微震监测数据定量化：根据正态分布函数概率特征，建立正态分布多级预警突出模型，对微震监测数据进行定量化处理，计算出所有微震监测数据的突出危险性等级划分值f，并使用分值对各突出危险性等级划分值f进行定量化划分，所述突出危险性等级划分值f的判别公式如下：

其中，

式中，x表示随机误差危险性判别系数，m_i表示微震参数，表示微震参数的总体样本均值，S_m为微震参数的标准差；