[发明专利]基于微震的冲击地压矿井褶曲区域冲击危险动态预测方法

说明书

本发明公开了一种基于微震的冲击地压矿井褶曲区域冲击危险动态预测方法，先确定为矿震统计区间；接着工作面回采线首次进入矿震统计区间的位置为起始位置；通过微震监测系统采集从起始位置起工作面每日回采时矿震统计区间内的矿震信号，并分别绘制出统计区间内日矿震总频次及日矿震总能量随工作面回采距离的曲线；然后确定前兆响应指标分别为矿震能量动态变化率、矿震频次动态变化率、矿震能量偏差值、矿震频次偏差值；若当日四个指标均未超过各自的预测指标值时，危险状态为无；任何一个指标超过时，危险状态为弱；任何两个或三个指标超过时，危险状态为中等；四个指标均超过时，危险状态为强，从而完成对褶皱区冲击危险性的动态预测。

技术领域

本发明涉及一种基于微震的冲击地压矿井褶曲区域冲击危险动态预测方法，属于煤矿安全技术领域。

背景技术

冲击地压是煤矿开采过程中最为典型的煤岩动力灾害之一，常造成井巷严重破坏和人员重大伤亡，甚至引起地表破坏和局部地震。随着煤炭开采深度和开采强度的不断增加，冲击地压灾害现象日益严重，严重威胁了煤矿的安全生产。冲击地压的发生与地质体原始应力状态密切相关，褶曲是一种常见的地质构造体，褶曲附近区域通常应力异常，冲击地压事故在褶曲区域发生的概率相比其他区域也明显偏高，冲击危险性偏大，因此针对褶曲区域冲击地压灾害的预测技术十分重要。微震监测技术是一种三维、实时、连续的监测技术，被公认为是监测冲击地压最有潜力的手段，大多数冲击地压矿井均配备了微震监测系统，基于微震监测系统可以获得矿震的发生时间、地点、能量，然后建立矿震数据库。但是微震监测技术仅是一种基础设备，如何通过对微震监测获得的矿震数据进行挖掘分析从而针对褶曲区域冲击危险性进行预测，是本行业的研究方向。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于微震的冲击地压矿井褶曲区域冲击危险动态预测方法，无需额外增加监测设备，通过对矿震数据进行挖掘与分析，即可对褶曲区域的冲击危险进行有效的预测。。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于微震的冲击地压矿井褶曲区域冲击危险动态预测方法，具体步骤为：

(1)在采煤工作面正常回采后，选择工作面向斜轴及距向斜轴沿走向方向前后各L_r范围为矿震统计区间；

(2)将工作面回采线首次进入矿震统计区间的位置，确定为起始位置，通过矿井的微震监测系统采集从起始位置起工作面回采时矿震统计区间内的矿震信号，并利用纵波首次进入时间法和能量密度法分别确定各自矿震信号的震源位置及能量；

(3)根据步骤(2)中得出的矿震信号的震源位置及能量，统计工作面回采过程中矿震统计区间内日矿震总频次Q及日矿震总能量E，并分别绘制出矿震统计区间内日矿震总频次Q及日矿震总能量E随工作面回采距离的曲线；

其中，工作面回采距离L_i的计算公式为：

L_i＝a₁+a₂+a₃+…+a_i

式中，a_i为工作面第i天的回采进尺，从工作面回采线进入矿震统计区间时开始统计；

(4)根据步骤(3)统计得出矿震信号的日矿震总频次Q及日矿震总能量E，定量化分析定义矿震发生时的四种前兆响应指标，响应指标为：矿震能量动态变化率N_E、矿震频次动态变化率N_F、矿震能量偏差值D_E、矿震频次偏差值D_F，根据统计得到的矿震事件分别对其值进行计算；

其中，各指标计算公式为：

①能量变化率指标N_E为：