[发明专利]矿山动力灾害一体化预警方法及装置

摘要

本发明一种矿山动力灾害一体化预警方法及装置，属于煤矿开采动力灾害预测评价领域，本发明将煤岩应力、煤岩地音、煤岩电场、煤岩温度、煤体解吸瓦斯传感器集成为一体化探头与动力灾害分析器构成矿山动力灾害预警装置，该装置既能预测动力灾害类型、级别，同时也能评价防治措施的解危效果，达到有效预防矿山动力灾害的目的，时一体化预警装置低能耗、体积小、结构简单、抗干扰性强，对减少矿山动力灾害引起的安全事故、提高回采巷道的安全性具有重大意义。

主权项

一种矿山动力灾害一体化预警方法，其特征在于：包括以下步骤：步骤1、安装仪器，启动装置进行数据实时监测；步骤2、采用煤岩应力传感器采集矿井内应力信号，采用煤岩地音传感器采集矿井内地音信号，采用煤岩电场传感器采集矿井内电场信号，采用煤岩温度传感器采集矿井内温度信号，采用煤岩瓦斯传感器采集矿井内瓦斯信号，并采用信号调理器对上述五个信号进行调理和放大处理，发送至微处理器；步骤3、微处理器对采集的五个数据进行分析，实现对被测矿井所属灾害类型的判定，所述的灾害类型包括冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾害；步骤3‑1、将初始标度分为九个等级，用户根据被测矿井的实际情况，分别划分应力信号、地音信号、电场信号、温度信号和瓦斯信号对应初始标度每个等级的取值范围；步骤3‑2、根据实际采集信号的数据值大小所属范围，选择五个信号的初始标度；步骤3‑3、根据五个信号的初始标度，确定上述五个信号两两之间的重要性，构造一个五行五列的判断矩阵；步骤3‑4、确定步骤3‑3中判断矩阵的权重向量；步骤3‑5、对步骤3‑3中判断矩阵进行一致性检验，判断该矩阵的一致性指标比率是否小于阈值，所述的阈值取值范围为0.1～0.5，若是，则执行步骤3‑6，否则返回执行步骤3‑2；步骤3‑6、确定应力信号对于冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾害的重要性，确定地音信号对于冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾害的重要性，确定电场信号对于冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾害的重要性，确定温度信号对于冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾害的重要性，确定瓦斯信号对于冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾害的重要性，并分别构建五个信号对于灾害的判断矩阵，并计算获得每个判断矩阵的权重向量；步骤3‑7、对步骤3‑6中的五个判断矩阵进行一致性检验，判断该矩阵的一致性指标比率是否小于阈值，所述的阈值取值范围为0.1～0.5，若是，则执行步骤3‑8，否则返回执行步骤3‑6；步骤3‑8、计算获得冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾害的总排序数值，并对由总排序数值所构成的评价结果矩阵进行一致性测试，判断该矩阵的一致性指标比率是否小于阈值，所述的阈值取值范围为0.1～0.5，若是，则确定数值最大的灾害即为被测矿井所属灾害类型并执行步骤4，否则返回步骤3‑2；步骤4、根据被测矿井内安全系数判断灾害等级，其中，第Ⅰ级为安全，安全系数范围为0.6～0.9；第Ⅱ级为有威胁，安全系数范围为0.3～0.6；第Ⅲ级为有危险，安全系数范围为小于等于0.3；步骤5：根据灾害所属类型及等级，采取解危措施；当判定为第Ⅰ级安全时，则采矿工作面按照作业规程继续进行，同时装置继续实时监测；当判定为冲击地压灾害时，且等级划分为第Ⅱ级时，则微处理器控制报警器进行报警，并采取一种或两种局部解危措施，同时装置继续实时监测，直至检测指标为安全状态时方可进行采矿作业；当判定为冲击地压灾害时，且等级划分为第Ⅲ级时，则微处理器控制报警器进行报警，并采取两种或两种以上局部解危措施，同时装置继续实时监测，直至检测指标为安全状态时方可进行采矿作业；所述的冲击地压灾害时的局部解危措施包括：保护层开采、钻孔卸压、卸压爆破、断底断顶和松动爆破；当判定为煤与瓦斯突出灾害时：且等级划分为第Ⅱ级时，则微处理器控制报警器进行报警，并采取一种或两种局部解危措施，同时装置继续实时监测，直至检测指标为安全状态时方可进行采矿作业；当判定为煤与瓦斯突出灾害时：且等级划分为第Ⅲ级时，则微处理器控制报警器进行报警，并采取两种或两种以上局部解危措施，同时装置继续实时监测，直至检测指标为安全状态时方可进行采矿作业；所述的煤与瓦斯突出灾害时的局部解危措施包括：保护层开采、瓦斯抽采、煤层注水和采空区封堵；当判定为复合型动力灾害时，且等级划分为第Ⅱ级时，则微处理器控制报警器进行报警，并采取一种或两种局部解危措施，同时装置继续实时监测，直至检测指标为安全状态时方可进行采矿作业；当判定为复合型动力灾害时，且等级划分为第Ⅲ级时，则微处理器控制报警器进行报警，并采取两种或两种以上局部解危措施，同时装置继续实时监测，直至检测指标为安全状态时方可进行采矿作业；所述的复合型动力灾害时的局部解危措施包括：选择性实施强化局部瓦斯抽采、改造瓦斯抽放系统、超前钻孔卸压、卸压爆破、底板钻孔与爆破卸压、采空区封堵和改善支护。