[发明专利]一种基于动静载冲击地压危险叠加的综合预警系统

说明书

一种基于动静载冲击地压危险叠加的综合预警系统，包括以下步骤：步骤1：对开采区域煤岩层的介质密度U进行测量，因为不同位置的煤岩层的介质密度是不同的，步骤2：随着采掘的推进，当采掘深度每前进一段固定的距离后，立即测得此时的采掘面的静载应力Os，通过对静态载荷、动态载荷和瓦斯压力的计算叠加来评估当时环境下发生冲击地压的可能性，为井下作业和工作提供更为全面的风险评估，且在动静态载荷危险叠加的计算中，加入一个随着采掘深度不断改变的变数F来起到充当“安全警戒线”的作用，进一步保障了井下作业的安全，为井下的安全高效生产提供安全保障。

技术领域

本发明涉及冲击地压预警技术领域，具体为一种基于动静载冲击地压危险叠加的综合预警系统。

背景技术

按照载荷的来源和加载形式，可将冲击地压分为静载冲击地压和动载冲击地压。动载冲击地压是在动、静载荷叠加作用下发生的突然失稳现象。现有的冲击地压发生监测及预警主要从煤自身性质或煤岩体结构特性角度展开，很少从煤及煤岩体结构特性受动静载荷影响的方面进行监测及预警。

煤岩瓦斯动力灾害发生的力源包括，煤岩体的静载应力Os，采动诱发的动载应力Od，以及煤岩体裂隙中的瓦斯压力Og，静载应力Os与采掘区域的采掘面积、煤岩层深度、容重、侧压系数λ和支承应力集中系数k有着密切的关系，动载应力Od与各种机械运动产生的振动波Z1和爆破冲击波有着密切的关系，瓦斯压力Og与煤岩层的深度有着密切的关系，通过对静载应力Os、动载应力Od和瓦斯压力Og中的变量进行有效的监测和计算，可以提出一种用于冲击地压的综合预警系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于动静载冲击地压危险叠加的综合预警系统，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种基于动静载冲击地压危险叠加的综合预警系统，包括以下步骤：

步骤1：对开采区域煤岩层的介质密度U进行测量，因为不同位置的煤岩层的介质密度是不同的，而在动静载叠加方式的综合预警的计算中，开采区域煤岩层的介质密度U对动静载荷的计算起着关键性的作用，需要对介质密度U进行测量；

步骤2：随着采掘的推进，当采掘深度每前进一段固定的距离后，立即测得此时的采掘面的静载应力Os，静载应力Os在开掘区域没有发生空间变化之前，大致为一个静止的状态，并可以由开采区域的煤岩层的介质密度U与开采区域侧压系数λ和支承应力集中系数k之和的乘积算出，即：UD（K+I），在开采深入一个固定的距离之后，对静载应力Os的值进行重新计算以获得最接近实际值的静载应力Os。

步骤3：实时对开采区域的动态载荷进行监测，监测方法包括对采煤机械运动产生的振动波Z1和挖掘面爆破带来的冲击力OZ2的监测，因为采煤机械运动产生的振动波Z1在同一时间下可能多个同时存在，需要对同一时间下的多个振动波Z1全部进行测量和估算以获得较为准确的动态载荷数值，爆破带来的冲击力OZ2则可以由爆破时的填药量、爆破位置、爆破深度和煤岩层介质密度U通过计算机进行估算算出。

步骤4：计算出采煤机械运动产生的振动波Z1所带来的动载荷，在算出振动波Z1所带来的动载荷之后，可以估算处采掘区域的动态载荷值；

步骤5：对同一时刻下的采煤机械运动产生的振动波Z1所带来的动载荷和采掘面爆破带来的冲击力OZ2进行叠加，得出此时的动态载荷叠加之和Od，即；

Od=OZ1+OZ2；

步骤6：通过钻孔瓦斯涌出初速度法来算出开采区域煤岩层的瓦斯压力Og，并随着采掘的推进，当采掘深度每前进一段距离后，对瓦斯的压力值Og进行重新计算，在对冲击地压预警中，还需要对采掘区域的瓦斯压力Og进行计算，以计算出此时状态下的整体动静态载荷值，而瓦斯的压力与煤岩层的性质、密度和深度有着密不可分的关系，需要根据具体的环境和深度对瓦斯的压力与静态载荷进行同步的测量估算；