CN103410568B - 矿山动力灾害一体化预警方法及装置 - Google Patents

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CN103410568B CN201310378990.8A CN201310378990A CN103410568B CN 103410568 B CN103410568 B CN 103410568B CN 201310378990 A CN201310378990 A CN 201310378990A CN 103410568 B CN103410568 B CN 103410568B
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李祁
李忠华
李国臻
尹万蕾
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辽宁工程技术大学
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Abstract

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。

Description

矿山动力灾害一体化预警方法及装置
技术领域
[0001] 本发明属于煤矿开采动力灾害预测评价领域,具体涉及一种矿山动力灾害一体化 预警方法及装置。
背景技术
[0002] 煤与瓦斯突出、冲击地压是煤矿生产中遇到的最严重动力灾害。煤与瓦斯突出发 生时,井下煤体向巷道或采场抛出大量煤炭、喷出大量瓦斯;冲击地压发生时,井下巷道或 采掘工作面被迅猛破坏,破坏时间仅几秒到十几秒,破坏范围可达几百米,抛射出煤炭可达 几万吨。截至2012年底我国已有煤与瓦斯突出矿井1141个,冲击地压矿井142个,随着我 国能源需求量的增加和开采强度的不断加大,未来几年我国大部分矿井将进入深部开采阶 段。深部煤与瓦斯突出矿井若发生冲击地压,可能诱发破坏性更大的煤与瓦斯突出,甚至 引发瓦斯、煤尘爆炸等次生灾害,表现为两种灾害互相影响;在采取常规煤与瓦斯突出防治 措施后,若单纯按煤与瓦斯突出煤层危险评价方法,已判定为安全的煤层,可能发生冲击地 压-煤与瓦斯突出复合动力灾害(以下简称复合型动力灾害),造成大量设备损坏及人员伤 亡,表现为两种动力灾害相互复合。所以,随着矿井进入深部开采后,两种动力灾害互为共 存,互相影响,相互复合,使煤矿动力灾害更加复杂,预测防治更加困难。因而研宄矿山动力 灾害一体化预警方法及装置成为实现冲击地压和煤与瓦斯突出矿井深部煤炭安全高效开 米的重大需求。
[0003] 目前,我国在预测冲击地压煤岩动力灾害方面主要有钻肩法预测、微震预测、地音 预测、电磁辐射预测,声发射预测等,在预测煤与瓦斯突出煤岩动力灾害方面主要有钻肩法 预测、瓦斯压力预测、煤体温度法预测、声发射预测、电磁辐射预测等。由于冲击地压和煤与 瓦斯突出的随机性、突发性和复合性,以及破坏形式的多样性、使得冲击地压和煤与瓦斯突 出的预测工作变得极为困难复杂,单凭冲击地压和煤与瓦斯突出预测的独立预测研宄或单 一方法是不可靠的,应根据矿井具体情况,集中尽可能多的监测手段进行综合分析预测。
[0004] 煤岩应力、煤岩破裂福射地音振时和解吸瓦斯流动福射地音振时、煤岩破裂福射 电场和解吸瓦斯流动辐射电场、煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射温度和煤体解吸瓦斯含 量五种监测信息相互验证,虽然都能反映动力灾害信息,但其监测的物理信息又有区别:煤 岩应力反映的是煤岩受力状态,但对煤岩瓦斯状态不敏感;煤岩破裂辐射地音振时和解吸 瓦斯流动辐射地音振时可反映煤岩受力破裂和瓦斯压力,但对煤岩弹性应力阶段的变化反 映不敏感,敏感程度和特征也不同;煤岩电场反映的是煤岩破裂程度和瓦斯运移带来的电 荷感应变化,但对煤岩弹性应力阶段的变化反映不敏感,敏感程度和特征也不同;煤岩温 度反映的是煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射的温度变化,但对煤岩应力的变化反映不敏 感;煤体解吸瓦斯含量反映的是煤层瓦斯压力变化,但对煤体的应力状态反应不敏感。所以 煤岩应力、煤岩破裂福射地音振时和解吸瓦斯福射地音振时、煤岩破裂福射电场和解吸瓦 斯流动辐射电场、煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射温度、煤体解吸瓦斯含量五种物理信 息相互补充相互验证,增加了评价煤与瓦斯突出、冲击地压以及复合型动力灾害可靠性和 可信度。同理,煤岩应力、煤岩破裂福射地音振时和解吸瓦斯流动福射地音振时、煤岩破裂 辐射电场和解吸瓦斯流动辐射电场、煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射温度、解吸瓦斯含 量五种信息监测不能被其它监测仪器代替。
发明内容
[0005] 针对现有技术的不足,本发明提出一种矿山动力灾害一体化预警方法及装置,以 达到自动评价动力灾害类型、级别,同时也能评价防治措施的解危效果、提高回采巷道的安 全性、简化装置结构和体积同时提高抗干扰性的目的。
[0006] 一种矿山动力灾害一体化预警方法,包括以下步骤:
[0007] 步骤1、安装仪器,启动装置进行数据实时监测;
[0008] 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;
[0009] 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;
[0010] 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;
[0011] 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;
[0012] 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;
[0013] 步骤3-4、确定步骤3-3中判断矩阵的权重向量;
[0014] 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〇. 1〜〇. 5,若是,则执行步骤3-6,否则返回执行步 骤 3-2 ;
[0015] 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;
[0016] 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〇. 1〜〇. 5,若是,则执行步骤3-8,否则返回 执行步骤3-6 ;
[0017] 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〇. 1〜〇. 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 ;
[0018] 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 ;
[0019] 步骤5 :根据灾害所属类型及等级,采取解危措施;
[0020] 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;
[0021] 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;
[0022] 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;
[0023] 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;
[0024] 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;
[0025] 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;
[0026] 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;
[0027] 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;
[0028] 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;
[0029] 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。
[0030] 步骤3-3中所述的判断矩阵Oij如下:
Figure CN103410568BD00111
[0032] 其中:i表示矩阵的行数,取值范围为1〜5 ;j表示矩阵的列数,取值范围为1〜 5;4^表不应力信号C1的初始标度;為.2表不地音信号C2的初始标度;4¾表不电场信号(3 3的 初始标度;4:4表示温度信号C4的初始标度;表示瓦斯信号C5的初始标度;判断矩阵〇 u 中% = ,〇u表示c i信号和q信号对评价结果的重要性之比;
[0033] 判断矩阵中Oij数值范围为1〜9,其中:
[0034] 1表示两个元素相比,具有相同的重要性;
[0035] 3表示两个元素相比,前者比后者稍重要;
[0036] 5表示两个元素相比,前者比后者明显重要;
[0037] 7表示两个元素相比,前者比后者强烈重要;
[0038] 9表示两个元素相比,前者比后者极端重要;
[0039] 其他数值表示介于相邻重要等级之间的重要程度。
[0040] 步骤3-4中所述的权重向量W公式如下:
Figure CN103410568BD00121
[0041] W= W5]τ (2)
[0042] 其中,Wi表示第i个信号对于评价结果的权重, i取值范 围为1〜5 ;j取值范围为1〜5 表示C i信号和C /言号对评价结果的重要性之比。
[0043] 步骤3-5中所述的一致性指标比率确认过程如下:
[0044] 一致性指标公式:
Figure CN103410568BD00122
[0046] 其中,λ_为判断矩阵的最大特征根,CI为一致性指标;
[0047] 查询平均随机一致性指标,确定5阶矩阵平均随机一致性指标RI ;
[0048] 则进一步确定一致性指标比率CR :
Figure CN103410568BD00123
[0050] 步骤3-6中所述的五个信号对于灾害的判断矩阵,具体如下:
[0051] 应力C1判断矩阵:
Figure CN103410568BD00124
[0053] 其中,Pf表示应力对于冲击地压的重要性与自身的比值,控表示应力对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,/f;表示应力对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,拉1表示应力对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,g表示应力对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, Pj1表示应力对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中i^1 =/$ =P3^ =1, 咬、拉、松取值范围为1/9〜9 ;
[0054] 地音(:2判断矩阵产2:
Figure CN103410568BD00131
[0056] 其中,/^2表示地音对于冲击地压的重要性与自身的比值,Pf表示地音对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示地音对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,表示地音对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,/泛表示地音对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, Pf表示地音对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中=拉2 =1, 咬、冷、冷取值范围为1/9〜9 ;
[0057] 电场C3判断矩阵/^:
Figure CN103410568BD00132
[0059] 其中,表示电场对于冲击地压的重要性与自身的比值,表示电场对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示电场对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,/&表示电场对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,P乏表示电场对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, Pf表示电场对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中=1, 咬、洽、冷取值范围为1/9〜9 ;
[0060] 温度(;判断矩阵:
Figure CN103410568BD00133
[0062] 其中,if表示温度对于冲击地压的重要性与自身的比值,0表示温度对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,Si4表示温度对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,思 4表示温度对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,表示温度对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, i公表示温度对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中Ki4 =Pg =疼4 =1, /)、C6'取值范围为1/9〜9 ;
[0063] 瓦斯C#lj断矩阵/& :
Figure CN103410568BD00141
(9)
[0065] 其中,#表示瓦斯对于冲击地压的重要性与自身的比值,咬表示瓦斯对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示瓦斯对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,/f表示瓦斯对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,/公表示瓦斯对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, Pf表示瓦斯对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中Si5 =^5 =Pf =1, 松、咬、冷取值范围为1/9〜9 ;
[0066] 所述的权重向量We:
Figure CN103410568BD00142
[0068] 其中,JTei表示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权重向 量,JTe' frq表示地音信号对于冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾 害的权重向量,We3表示电场信号对于冲击地压、煤与瓦斯突出和复 合型动力灾害的权重向量,frQ表示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权重向量,灰^表示瓦斯信号对于冲击 地压、煤与瓦斯突出和复合型动力灾害的权重向量,F e5 =[Ke5%e5%e5];
[0069] Rei表示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权重,
Figure CN103410568BD00143
[0070] Kq表示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权重,
Figure CN103410568BD00144
[0071] 表示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权重,
Figure CN103410568BD00145
[0072] 表示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权重, ρ=\Ι^/έ\Ιίι^ V,二I / r=i V /'-I
[0073] Me5表示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权重,
Figure CN103410568BD00151
[0074] i,=l,2,3,j,=1,2,3。
[0075] 步骤3-8中所述的层次总排序数值计算公式如下:
[0076] 层次总排序数值:
[0077] Q=LQ1 Q2 Q3] (11)
[0078] 其中,
Figure CN103410568BD00152
[0079] W1表示应力信号对于评价结果的权重;W 2表示地音信号对于评价结果的权重;W 3 表示电场信号对于评价结果的权重;W4表示温度信号对于评价结果的权重;W5表示瓦斯信 号对于评价结果的权重;
[0080] 表示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权重,
Figure CN103410568BD00153
[0081] Re=表示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权重,
Figure CN103410568BD00154
[0082] %,表示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权重,
Figure CN103410568BD00155
[0083] Mq表示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权重,
Figure CN103410568BD00156
[0084] E/5表示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权重,
Figure CN103410568BD00157
[0085] 所述的层次总排序一致性比率:
Figure CN103410568BD00161
(12)
[0087] 其中,Wi表示第i个信号对于评价结果的权重,CI1为应力判断矩阵的一致性指标, CI2为地音判断矩阵的一致性指标,CI 3为电场判断矩阵的一致性指标,CI 4为温度判断矩阵 的一致性指标,CI5为瓦斯判断矩阵的一致性指标,RI i取五阶平均随机一致性指标1. 12。
[0088] 步骤4中所述的安全系数计算公式如下:
[0089] 安全系数λ :
Figure CN103410568BD00162
[0091] 其中,4表示第Ci个信号的初始标度;i取值范围为1〜5 ;W i表示第i个信号对 于评价结果的权重。
[0092] 实现矿山动力灾害一体化预警方法的装置,包括煤岩应力传感器、煤岩地音传感 器、煤岩电场传感器、煤岩温度传感器、煤岩瓦斯传感器、信号调理器、微处理器、键盘、显示 器和报警器;所述的煤岩应力传感器的输出端、煤岩地音传感器的输出端、煤岩电场传感器 的输出端、煤岩温度传感器的输出端、煤岩瓦斯传感器输出端分别通过信号调理器连接微 处理器的五路输入端,微处理器的另一路输入端连接键盘的输出端,微处理器的一路输出 端连接显示器的输入端,微处理器的另一路输出端连接报警器的输入端。
[0093] 本发明优点:
[0094] 1、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,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。
[0095] 2、根据煤岩应力不同、煤岩破裂辐射地音振时和解吸瓦斯流动辐射地音振时不 同、煤岩破裂辐射电场和解吸瓦斯流动辐射电场不同、煤岩破裂辐射温度和解吸瓦斯辐射 温度变化不同和煤体解吸瓦斯含量不同,给出评价参量和评价指标。
[0096] 3、采取层次多元自动分析,判断动力灾害类型和危险级别,方法实用易行,不需人 工干预具有自动分析的能力。
[0097] 4、动力灾害分析器是能够实现对五种参数数据采集、特征参数提取、数据融合及 综合评价的仪器,通过提取冲击地压、煤与瓦斯突出以及复合型动力灾害的特征信息,应用 层次分析法,对多个传感器的数据信息进行融合处理,实现对冲击地压、煤与瓦斯突出以及 复合型动力灾害的分类、分级综合评定功能,同时一体化预警装置低能耗、体积小、结构简 单、抗干扰性强。
附图说明
[0098] 图1为本发明一种实施例的整体结构框图;
[0099] 图2为本发明一种实施例的信号调理器电路图;
[0100] 图3为本发明一种实施例的微处理器电路图;
[0101] 图4为本发明一种实施例的预警方法流程图;
[0102] 图5为本发明一种实施例的回采工作面探头布置示意图;
[0103] 图6为本发明一种实施例的矿山动力灾害预警方法层次图。
具体实施方式
[0104] 下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
[0105] 如图1所示,实现矿山动力灾害一体化预警方法的装置,包括煤岩应力传感器、煤 岩地音传感器、煤岩电场传感器、煤岩温度传感器、煤岩瓦斯传感器、信号调理器、微处理 器、键盘、显示器和报警器;所述的煤岩应力传感器的输出端、煤岩地音传感器的输出端、煤 岩电场传感器的输出端、煤岩温度传感器的输出端、煤岩瓦斯传感器输出端分别通过信号 调理器连接微处理器的五路输入端,微处理器的另一路输入端连接键盘的输出端,微处理 器的一路输出端连接显示器的输入端,微处理器的另一路输出端连接报警器的输入端。
[0106] 本发明实施例中,煤岩应力传感器采用应变片,煤岩地音传感器采用CZ9300防爆 一体化振动变送器,煤岩电场传感器米用申请号为200810013033. 4专利中的岩体电荷车g 射测试仪,煤岩温度传感器采用OS36SM系列传感器,煤岩瓦斯传感器采用SJH-5型号的红 外甲烷传感器;如图2所示,上述五个传感器的输出端分别连接五个信号调理器的五个输 入端SIN-IN,五个信号调理器的五个输出端SIN_OUT依次连接微处理器的P6. 1/A1 (96)、 P6.2/A2 (97)、Ρ6·3/Α3 (1)、Ρ6·4/Α4 (2)、Ρ6·5/Α5 (3);如图 3 所示,所述的微处理器采 用的型号为MSP430F449IZP ;微处理器的输入端PL 0〜PL 7 (80〜87)依次连接键盘的 输出端;微处理器的输出端Ρ2. 0 (79)连接蜂鸣器的输入端;微处理器的输出端12〜26、 52〜55连接显示器的输入端,所述的显示器采用IXD048型显示器;本发明实施例中,还设 置有AT45DB041B-SI型号存储器,连接微处理器的46〜49端口;微处理器还设置有外围电 路,包括电源、时钟和数据传输接口。
[0107] -种矿山动力灾害一体化预警方法,方法流程图如图4所示,包括以下步骤:
[0108] 步骤1、安装仪器,启动装置进行数据实时监测;
[0109] 本发明实施例中,如图5所示,当回采巷道形成后,向运输顺槽和回风顺槽内帮煤 体打钻,孔径130_,孔深10m,孔间隔20m ;在孔底安装复合型一体化监测探头(传感器),探 头通过信号调理器连接微处理器,安装完毕后打开电源,进行数据实时监测。
[0110] 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;
[0111] 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;
[0112] 如图6所示,建立递阶层次结构:目标层O为最终评价结果;准则层C包括应力信 号C1、地音信号C2、电场信号C3、温度信号C4、瓦斯信号C5 ;方案层P包括冲击地压P1、冲 击地压与煤与瓦斯突出复合P2、煤与瓦斯突出P3。
[0113] 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;
[0114] 本发明实施例中,五个信号的初始标度等级如表1所示:
[0115] 表 1
Figure CN103410568BD00181
[0117] 步骤3-2、根据实际采集信号的数据值大小所属范围,确定五个信号的初始标度;
[0118] 本发明实施例中,采集数据为应力6. 5MPa、地音振时I. 53s、电场变动率0· 37、 钻孔温差0. 36°C *s-l、瓦斯解析210Pa,对应初始标度为矣,= 〇」,矣2 = 4=〇-3, 』c4 二 和矣5 = 0乂);
[0119] 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;
[0120] 判断矩阵%如下:
Figure CN103410568BD00182
[0122] 其中:i表示矩阵的行数,取值范围为1〜5 ;j表示矩阵的列数,取值范围为 1〜5 ;各,表不应力信号的初始标度;為:2表不地音信号的初始标度;為,表不电场信号的 初始标度;表示温度信号的初始标度;4¾表示瓦斯信号的初始标度;判断矩阵%中 % =矣/Λν表示Ci信号和q信号对评价结果的重要性之比;
[0123] 本发明实施例中,公式中取值如下:
Figure CN103410568BD00183
[0125] 判断矩阵中〇ij数值范围为1〜9,其中:
[0126] 1表示两个元素相比,具有相同的重要性;
[0127] 3表示两个元素相比,前者比后者稍重要;
[0128] 5表示两个元素相比,前者比后者明显重要;
[0129] 7表示两个元素相比,前者比后者强烈重要;
[0130] 9表示两个元素相比,前者比后者极端重要;
[0131] 其他数值表示介于相邻重要等级之间的重要程度。
[0132] 步骤3-4、确定步骤3-3中判断矩阵的权重向量;
[0133] 权重向量W公式如下:
Figure CN103410568BD00191
[0136] 计算得 W=[0. 059 0· 118 0· 176 0· 294 0· 353]τ
[0137] 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〇. 1〜〇. 5,若是,则执行步骤3-6,否则返回执行步 骤3-2 ;-致性指标公式:
Figure CN103410568BD00192
[0139] 其中,λ_为判断矩阵的最大特征根,CI为一致性指标;
[0140] 如表2所示,查询平均随机一致性指标,确定5阶矩阵平均随机一致性指标RI ;
[0141] 则进一步确定一致性指标比率:
Figure CN103410568BD00193
[0143] 本发明实施例中,此处计算得λ max=5, CI=O,CR=O。当CR〈0. 10时,则认为整个层次 的比较判断矩阵通过一致性检验,则执行步骤3-6,当CR多0. 10时,重新判断下一组数据, 即返回步骤3-2。
[0144] 表 2
Figure CN103410568BD00194
[0146] 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;
[0147] 应力Cjlj断矩阵
Figure CN103410568BD00201
[0149] 其中,把表示应力对于冲击地压的重要性与自身的比值,Pj1表示应力对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,Ci1表示应力对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,/公表示应力对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,g表示应力对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, /泛表示应力对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中=吃 1 =Pp =1, 松、把、冷取值范围为1/9〜9;
Figure CN103410568BD00202
[0153] 其中,^表示地音对于冲击地压的重要性与自身的比值,松表示地音对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示地音对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,忠 2表示地音对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,CV表示地音对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, Pf表示地音对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中=Pf =1, 咬、咬、O取值范围为1/9〜9 ;
[0154] 本发明实施例中个
Figure CN103410568BD00203
[0155] 电场C#lj断矩阵严3 :
Figure CN103410568BD00204
[0157] 其中,f表示电场对于冲击地压的重要性与自身的比值,松表示电场对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示电场对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,/公表示电场对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,2公表示电场对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, Zf3表示电场对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中/ίί3 =拉3 =Pf =1, 吃、咬、松取值范围为1/9〜9 ;
[0158] 本发明实施例中个,
Figure CN103410568BD00211
[0159] 温度(;判断矩阵/A :
Figure CN103410568BD00212
[0161] 其中,表示温度对于冲击地压的重要性与自身的比值,表示温度对于 冲击地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,i^ 4表示温度对于冲击地压 的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值,控4表示温度对于煤与瓦斯突出的重 要性与自身的比值,巧P表示温度对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害 的重要性的比值,巧表示温度对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中
Figure CN103410568BD00213
取值范围为1/9〜9 ;
[0162] 本发明实施例中,
Figure CN103410568BD00214
[0163] 瓦斯C#lj断矩阵
Figure CN103410568BD00215
[0165] 其中,表示瓦斯对于冲击地压的重要性与自身的比值,表示瓦斯对于冲击 地压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示瓦斯对于冲击地压的重要性 与对于复合型动力灾害的重要性的比值,表示瓦斯对于煤与瓦斯突出的重要性与自身 的比值,表示瓦斯对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, Pf表示瓦斯对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中/i5 =Pp =Pf =1, /$、<、斤取值范围为1/9〜9 ;
[0166] 本发明实施例中,
Figure CN103410568BD00221
所述的权重向量We:
Figure CN103410568BD00222
[0180] 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〇. 1〜〇. 5,若是,则执行步骤3-8,否则返回 执行步骤3-6 ;
[0181] 此处,一致性检验与判断矩阵O相同,矩阵,的CR=O. 03〈0. 1,矩阵尸2的 CR=0〈0. 1,矩阵的 CR=0〈0. 1,矩阵/Λ 的 CR=O. 06〈0· 1,矩阵严'的〇?=0· 06〈0· 1,均通过一 致性检验。
[0182] 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〇. 1〜〇. 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 ;
[0183] 层次总排序数值:
[0184] Q=LQ1 Q2 Q3] (11)
Figure CN103410568BD00231
[0186] 当Q1最大时,判定为冲击地压;
[0187] 当Q2最大时,判定为煤与瓦斯突出;
[0188] 当Q3最大时,判定为复合型动力灾害;
[0189] 所述的层次总排序一致性比率:
Figure CN103410568BD00232
[0191] 其中,CI1为应力判断矩阵的一致性指标,CI 2为地音判断矩阵的一致性指标,CI 3 为电场判断矩阵的一致性指标,CI4为温度判断矩阵的一致性指标,CI5为瓦斯判断矩阵的 一致性指标,如表2中,RI i取五阶平均随机一致性指标1. 12。
[0192] 本发明实施例中,计算Q=[0. 190 0. 286 0. 519],CR=0. 065〈0. 1,通过一致性检验。 由于Q3>Q2>Qi,所以发生冲击地压概率为0. 190,发生复合型灾害概率为0. 286,发生煤与瓦 斯突出概率为0. 519,因此评价此时动力灾害为煤与瓦斯突出。
[0193] 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 ;
[0194] 安全系数λ :
Figure CN103410568BD00233
[0196] 本发明实施例中,
[0197] λ =〇. 059 X 0. 1+0. 118X0. 2+0. 176 X 0. 3+0. 294 X 0. 5+0. 353 X 0. 6=0. 442
[0198] 位于第II级有威胁。
[0199] 步骤5 :根据灾害所属类型及等级,采取解危措施;
[0200] 当判定为第I级安全时,采矿工作面按照作业规程继续进行,同时系统继续实时 监测、分析;
[0201] 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,采取一种或两种局部解危措施,同时作业中加强危险状态监测,直至检测指标为安全 状态时方可进行采矿作业;
[0202] 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,采取两种或两种以上局部组合解危措施,加强巷道支护和危险状态监测,同时监测防 治措施的时效性,直至检测指标为安全状态方时可进行采矿作业;
[0203] 所述的冲击地压局部解危措施包括:保护层开采、钻孔卸压、卸压爆破、断底断顶 和松动爆破;
[0204] 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,采取一种或两种局部解危措施,同时作业中加强危险状态监测,直至检测指标为 安全状态时方可进行采矿作业;
[0205] 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,采取两种或两种以上局部组合解危措施,加强巷道支护和危险状态监测,同时监 测防治措施的时效性,直至检测指标为安全状态时方可进行采矿作业;
[0206] 所述的煤与瓦斯突出局部解危措施包括:保护层开采、瓦斯抽采、煤层注水、采空 区封堵;
[0207] 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,选择性实施一种或两种综合解危措施,同时作业中加强危险状态监测,直至检测指 标为安全状态时方可进行采矿作业;
[0208] 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,选择性实施两种或两种以上综合解危措施,加强巷道支护和危险状态监测,同时监 测防治措施的时效性,直至检测指标为安全状态时方可进行采矿作业;
[0209] 所述的复合型动力灾害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、改善支护。避免 采取煤与瓦斯突出解危措施后诱发冲击地压,或者采取冲击地压措施后诱发煤与瓦斯突 出,防止灾害之间相互转化,相互影响。

Claims (3)

1. 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; 所述的判断矩阵&如下:
Figure CN103410568BC00021
其中:i表示矩阵的行数,取值范围为1〜5 ;j表示矩阵的列数,取值范围为1〜5 ; 4?,表不应力信号q的初始标度;表不地音信号c2的初始标度;矣,}表不电场信号(33的 初始标度;表示温度信号c4的初始标度;表示瓦斯信号c5的初始标度;判断矩阵〇u 中% =矣,/',〇ij表示ci信号和Cj信号对评价结果的重要性之比; 判断矩阵中〇ij数值范围为1〜9,其中: 1表示两个元素相比,具有相同的重要性; 3表示两个元素相比,前者比后者稍重要; 5表示两个元素相比,前者比后者明显重要; 7表示两个元素相比,前者比后者强烈重要; 9表示两个元素相比,前者比后者极端重要; 其他数值表示介于相邻重要等级之间的重要程度; 步骤3-4、确定步骤3-3中判断矩阵的权重向量; 所述的权重向量W公式如下:ff= [ff1,ff2j,ff3,ff4,ff5]T (2) L/1N丄丄VJdUO U ,、IJ-^ 厶/ (夕、 其中,Wi表示第i个信号对于评价结果的权重:
Figure CN103410568BC00031
_,i取值范围为 1〜5 ;j取值范围为1〜5 表示Ci信号和q信号对评价结果的重要性之比; 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 否小于阂值,所述的阂值取值范围为〇. 1〜〇. 5,若是,则执行步骤3-6,否则返回执行步骤 3-2 ; 所述的一致性指标比率确认过程如下: 一致性指标公式:
Figure CN103410568BC00032
(3; 其中,为判断矩阵的最大特征根,CI为一致性指标; 查询平均随机一致性指标,确定5阶矩阵平均随机一致性指标RI; 则进一步确定一致性指标比率CR:
Figure CN103410568BC00033
(4) 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; 所述的五个信号对于灾害的判断矩阵,具体如下: 应力信号C,lj断矩阵pq:
Figure CN103410568BC00034
(5) 其中,表示应力对于冲击地压的重要性与自身的比值,松表示应力对于冲击地 压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值表示应力对于冲击地压的重要性与 对于复合型动力灾害的重要性的比值,/会表示应力对于煤与瓦斯突出的重要性与自身的 比值,巧^表示应力对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, /公表示应力对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中=仏_' =1, 心、K1、校取值范围为1/9〜9 ; 地音信号C#lj断矩阵:
Figure CN103410568BC00041
C6) 其中,表示地音对于冲击地压的重要性与自身的比值,/f2:表示地音对于冲击地 压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示地音对于冲击地压的重要性与 对于复合型动力灾害的重要性的比值,控2表示地音对于煤与瓦斯突出的重要性与自身的 比值,表示地音对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, 冷表示地音对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中々=冷=冷=1, 吃、哈、取值范围为1/9〜9 ; 电场信号C#lj断矩阵:
Figure CN103410568BC00042
(7、 其中,表示电场对于冲击地压的重要性与自身的比值,乃〖3表示电场对于冲击地压 的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示电场对于冲击地压的重要性与对 于复合型动力灾害的重要性的比值,/皆表示电场对于煤与瓦斯突出的重要性与自身的比 值,表示电场对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, 表示电场对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中巧f =1,、 C、☆取值范围为1/9〜9 ; 温度信号(;判断矩阵/>( 1
Figure CN103410568BC00043
(8) 其中,泣表示温度对于冲击地压的重要性与自身的比值,if广表示温度对于冲击地 压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,/f/表示温度对于冲击地压的重要性与 对于复合型动力灾害的重要性的比值,表示温度对于煤与瓦斯突出的重要性与自身的 比值,表示温度对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, 尸/ 34表示温度对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中=巧〗4 =P/34 =1, 吃、0、校取值范围为1/9〜9 ; 瓦斯信号c#lj断矩阵:
Figure CN103410568BC00051
C9) 其中,表示瓦斯对于冲击地压的重要性与自身的比值,表示瓦斯对于冲击地 压的重要性与对于煤与瓦斯突出的重要性的比值,表示瓦斯对于冲击地压的重要性与 对于复合型动力灾害的重要性的比值,表示瓦斯对于煤与瓦斯突出的重要性与自身的 比值,表示瓦斯对于煤与瓦斯突出的重要性与对于复合型动力灾害的重要性的比值, /f35表示瓦斯对于复合型动力灾害的重要性与自身的比值;该矩阵中=1, C、治、吃取值范围为1/9〜9 ; 所述的权重向量We:
Figure CN103410568BC00052
(10) 其中,表示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权重向量, 妒(iV-表示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 权重向量,表示电场信号对于冲击地压、煤与瓦斯突出和复合型 动力灾害的权重向量,表示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权重向量,农示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权重向量,=[% (^广d; 表示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权重,
Figure CN103410568BC00053
表示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权重,
Figure CN103410568BC00054
%丨表示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权重,
Figure CN103410568BC00055
%,Q表示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权重,
Figure CN103410568BC00061
表示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权重,
Figure CN103410568BC00062
ir = 1,2,3,jr = 1,2,3 ; 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 率是否小于阂值,所述的阂值取值范围为〇. 1〜〇. 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 于阂值,所述的阂值取值范围为〇. 1〜〇. 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 ; 所述的总排序数值计算公式如下: 总排序数值: Q= [Q:Q2Q3](ID 其中,込=3 + + %灰/5,/' = 1»2,3; Wi表示应力信号对于评价结果的权重;W2表示地音信号对于评价结果的权重;W3表示 电场信号对于评价结果的权重;14表示温度信号对于评价结果的权重;15表示瓦斯信号对 于评价结果的权重; %,q表示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权重,
Figure CN103410568BC00063
表示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权重,
Figure CN103410568BC00064
表示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权重,
Figure CN103410568BC00065
表示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权重,
Figure CN103410568BC00066
表示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权重,
Figure CN103410568BC00071
所述的总排序一致性指标比率:
Figure CN103410568BC00072
(12) 其中,Wi表示第i个信号对于评价结果的权重,Cli为应力判断矩阵的一致性指标,CI2 为地音判断矩阵的一致性指标,CI3为电场判断矩阵的一致性指标,CI4为温度判断矩阵的 一致性指标,CI5为瓦斯判断矩阵的一致性指标,RI,取五阶平均随机一致性指标1. 12 ; 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。
2. 根据权利要求1所述的矿山动力灾害一体化预警方法,其特征在于:步骤4中所述 的安全系数计算公式如下:
Figure CN103410568BC00081
安全系数入: (13) 其中,表示第Q个信号的初始标度;i取值范围为1〜5 ;Wi表示第i个信号对于评 价结果的权重。
3. 实现权利要求1所述的矿山动力灾害一体化预警方法的装置,其特征在于:包括煤 岩应力传感器、煤岩地音传感器、煤岩电场传感器、煤岩温度传感器、煤岩瓦斯传感器、信号 调理器、微处理器、键盘、显示器和报警器;所述的煤岩应力传感器的输出端、煤岩地音传感 器的输出端、煤岩电场传感器的输出端、煤岩温度传感器的输出端、煤岩瓦斯传感器输出端 分别通过信号调理器连接微处理器的五路输入端,微处理器的另一路输入端连接键盘的输 出端,微处理器的一路输出端连接显示器的输入端,微处理器的另一路输出端连接报警器 的输入端。
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