CN105045969A - 一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，(1)在冲击危险区域测试煤体中的应力值，得出应力梯度的分布情况；(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得出波速梯度的分布情况；(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VG_m；(4)在采煤机回采过程中，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VG_m进行比较，若VG小于VG_m，则预测结果为安全；若VG大于VG_m，则预测结果为危险。能实时预测冲击地压危险性，充分得出冲击地压突出危险性信息。

Description

一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法

技术领域

本发明涉及一种冲击地压危险性的预测方法，具体是一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法。

背景技术

近年来，随着经济发展的需求，采矿往深部发展，地质条件复杂，冲击地压发生的频率越来越高；在西北部地区，采深虽然较浅，冲击地压事故仍然多次发生。冲击地压是聚积在巷道和采场周围煤岩体中的应力能量突然释放，将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体震动和破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等动力现象。冲击地压还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸，火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。因此，冲击地压是煤矿重大灾害之一。传统的预测方法有钻屑法、应力值法，这些方法指标单一，适用性差。现场的采掘工作面的地质条件复杂，根据冲击地压发生的机理及CT反演技术，冲击地压的发生与应力梯度有直接关系。传统的监测煤体中应力值的方法，操作复杂，只能监测局部点的应力值，无法对整个煤体中的应力值进行实时监测，而且破坏了煤体的力学结构。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，能实时预测冲击地压危险性，充分得出冲击地压突出危险性信息。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，其具体步骤为：

(1)采用钻屑法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力分布曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\σ}=\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_2}{\mathrm{\Δ}S}$

上式中：ΔS为应力点σ₁和应力点σ₂之间的距离，Δσ为应力梯度；

(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布情况，具体公式为；

$VG=\frac{V_1-V_2}{\mathrm{\Δ}S}$

上式中：ΔS是测量的波速点V₁和测量的波速点V₂之间的距离，VG为波速梯度；

(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯度增加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VG_m；

V_p＝a×σ^λ

上式中，V_p表示P波波速；a是常数，是修正值；σ为应力值；λ是指数，常量；

(4)在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接收波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；

(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VG_m进行比较，若VG小于VG_m，则预测结果为安全；若VG大于VG_m，则预测结果为危险，可及时采取相应的解危措施。

与现有技术相比，本发明利用波速与应力之间的耦合特性，得出波速梯度与应力梯度之间存在线性关系，从而建立了地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测模型，实时预测冲击地压危险性，能充分得出冲击地压突出危险性信息，通过监测波速解决了应力值法只能监测煤体中局部应力的局限性，能实现对整个煤体进行反演分析，提高了冲击地压危险性预测的准确性，而且操作简单，耗费人力物力较少，能实现实时预测，具有较好的适用性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本发明的具体步骤为：

(1)采用钻屑法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力分布曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\σ}=\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_2}{\mathrm{\Δ}S}$

上式中：ΔS为应力点σ₁和应力点σ₂之间的距离，Δσ为应力梯度；

(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布情况，具体公式为；

$VG=\frac{V_1-V_2}{\mathrm{\Δ}S}$

上式中：ΔS是测量的波速点V₁和测量的波速点V₂之间的距离，VG为波速梯度；

(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯度增加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VG_m；

V_p＝a×σ^λ

上式中，V_p表示P波波速；a是常数，是修正值；σ为应力值；λ是指数，常量；

(4)在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接收波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；

(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VG_m进行比较，若VG小于VG_m，则预测结果为安全；若VG大于VG_m，则预测结果为危险，可及时采取相应的解危措施。

Claims (1)

1.一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，其特征在于，其具体步骤为：

(1)采用钻屑法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力分布曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；

$\mathrm{\Δ}\mathrm{\σ}=\frac{{\mathrm{\σ}}_1-{\mathrm{\σ}}_2}{\mathrm{\Δ}S}$

上式中：△S为应力点σ₁和应力点σ₂之间的距离，△σ为应力梯度；

(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布情况，具体公式为；

$VG=\frac{V_1-V_2}{\mathrm{\Δ}S}$

上式中：△S是测量的波速点V₁和测量的波速点V₂之间的距离，VG为波速梯度；

(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯度增加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VG_m；

V_p＝a×σ^λ

上式中，V_p表示P波波速；a是常数，是修正值；σ为应力值；λ是指数，常量；

(4)在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接收波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；

(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VG_m进行比较，若VG小于VG_m，则预测结果为安全；若VG大于VG_m，则预测结果为危险。