CN111337349B - 深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法 - Google Patents

深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法，所述方法通过采动围岩岩体应力‑应变关系中得出压缩峰值前岩体发生局部破裂变形，峰值后是岩体亚失稳阶段，利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警，建立峰值前后灾害信息体测指标特征识别方法和系统，准确获得峰前峰后前兆体测指标特征，达到对深部采动围岩灾害发生前兆的有效识别和预测。此方法可靠、操作简单，系统稳定性强。

Description

深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法
【技术领域】
本发明涉及深部地压灾害预测防治技术领域，尤其涉及一种深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法。
【背景技术】
深部开采诱发地压灾害危害程度大、破坏性强，然而，目前对地压灾害现场监测手段中大部分集中在峰值前的监测指标特征进行识别，峰后监测指标特征识别少，且很难发现指标特征。此方法通过采动围岩岩体应力-应变关系中得出压缩峰值前岩体发生局部破裂变形，峰值后是岩体亚失稳阶段，利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警，建立峰值前后灾害信息体测指标特征识别方法和系统，准确获得峰前峰后前兆体测指标特征，达到对深部采动围岩灾害发生前兆的有效识别和预测。此方法可靠、操作简单，系统稳定性强。
因此，有必要研究深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。
【发明内容】
有鉴于此，本发明提供了一种深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法，通过采动围岩岩体应力-应变关系中得出压缩峰值前岩体发生局部破裂变形，峰值后是岩体亚失稳阶段，利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警，建立峰值前后灾害信息体测指标特征识别方法和系统，准确获得峰前峰后前兆体测指标特征，达到对深部采动围岩灾害发生前兆的有效识别和预测，此方法可靠、操作简单，系统稳定性强。
一方面，本发明提供深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法，所述指标特征识别方法通过实验测试的应力-应变关系曲线，获取峰值前后的光学、电荷和声发射信息，以峰值前后的光学、电荷和声发射信息进行指标特征识别。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述峰值前的光学、电荷和声发射信息进行指标特征识别具体为将峰前作为局部化变形破裂阶段，峰前信息作为长期监测预报指标。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述峰值后的光学、电荷和声发射信息进行指标特征识别具体为将峰后作为亚失稳阶段，峰后信息作为临近监测预警指标。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述指标特征识别方法具体包括以下步骤：
S1：通过实验测试，获取围岩岩体的应力-应变关系曲线；
S2：利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警；
S3：建立峰值前后灾害信息体测指标特征，对深部采动围岩灾害发生前兆的识别和预测。
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S1中实验测试具体如下：采用无侧限单轴压缩实验装置，对岩体试样进行逐级连续加载测试，实验步骤过程分为：
S11：压密阶段，开始加载，应变较大，随着荷载加大，应变反而渐减；
S12：近似直线变形阶段，随荷载继续加大，应力与应变基本上按比例增长；
S13：破坏阶段，随荷载继续增大，变形量不断增大，应力与应变的关系呈明显的非线性如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式；
如上所述的方面和任一可能的实现方式，进一步提供一种实现方式，所述S3中体测指标特征，对深部采动围岩灾害发生前兆的识别和预测具体为：
采用煤/岩应力-应变关系峰值后亚失稳阶段预警，预警分为区域和局部预警；
区域上：使用声发射亚失稳预警指标“低主频事件和高主频事件密度骤增”以及光学信息作为参考，其中低主频<25kHz，高主频>250kHz；
局域上：使用电荷亚失稳预警指标“时域上脉冲幅值突变”以及光学信息作为参考，其中频域上主频范围为(0～100Hz)；
不同井田、矿区和矿井的预警指标由实况确定。
与现有技术相比，本发明可以获得包括以下技术效果：本发明利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警，建立峰值前后灾害信息体测指标特征识别方法和系统，准确获得峰前峰后前兆体测指标特征，达到对深部采动围岩灾害发生前兆的有效识别和预测。此方法可靠、操作简单，系统稳定性强。
当然，实施本发明的任一产品并不一定需要同时达到以上所述的所有技术效果。
【附图说明】
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1是本发明一个实施例提供的光学信息的应力-应变曲线图；
图2是本发明一个实施例提供的电荷信息和声发射信息的应力-应变曲线图。
其中，图中：
1-应力应变曲线，2-局部破裂(峰前)，3-亚失稳(峰后)，4-光学信息，5-电荷信息，6-声发射信息。
【具体实施方式】
为了更好的理解本发明的技术方案，下面结合附图对本发明实施例进行详细描述。
应当明确，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
本发明提供一种深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法。所述方法通过采动围岩岩体应力-应变关系中得出压缩峰值前岩体发生局部破裂变形，峰值后是岩体亚失稳阶段，利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警，建立峰值前后灾害信息体测指标特征，达到对深部采动围岩灾害发生前兆的有效识别和预测。此方法可靠、操作简单，系统稳定性强。
所述方法具体步骤如下：
S1：通过实验测试，获取围岩岩体的应力-应变关系曲线；
S2：利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警；
S3：建立峰值前后灾害信息体测指标特征，对深部采动围岩灾害发生前兆的识别和预测。
所述S1中实验测试具体为：采用无侧限单轴压缩实验装置，对岩体试样进行逐级连续加载测试，实验步骤过程分为：
S11：压密阶段，开始加载，应变较大，随着荷载加大，应变反而渐减；
S12：近似直线变形阶段，随荷载继续加大，应力与应变基本上按比例增长；
S13：破坏阶段，随荷载继续增大，变形量不断增大，应力与应变的关系呈明显的非线性。
所述S2中监测预警的具体方法为：
采用煤/岩应力-应变关系峰值后亚失稳阶段预警，预警分为区域和局部预警；
区域上：使用声发射亚失稳预警指标“低主频事件和高主频事件密度骤增”以及光学信息作为参考，其中低主频<25kHz，高主频>250kHz；
局域上：使用电荷亚失稳预警指标“时域上脉冲幅值突变”以及光学信息作为参考，其中频域上主频范围为(0～100Hz)；
不同井田、矿区和矿井的预警指标由实况确定。
所述S3中体测指标特征，对深部采动围岩灾害发生前兆的识别和预测具体为：
S31：于围岩体钻孔内设置光学、电荷、声发射传感器；
S32：采集围岩体内的光学变形、破裂萌生电荷和破裂声发射事件前兆信息数据；
S33：通过原始数据的处理、分析，找出在应力-应变关系的对应位置，进而进行围岩体状态的识别。
本发明所述方法在实施时，首先，通过采动围岩岩体应力-应变关系中得出压缩峰值前岩体发生局部破裂变形，峰值后是岩体亚失稳阶段；然后，利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，如图1所示，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警；如图2所示。接着，建立峰值前后灾害信息体测指标特征，达到对深部采动围岩灾害发生前兆的有效识别和预测。
本发明所述方法可靠、操作简单，系统稳定性强。
以上对本申请实施例所提供的深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法，进行了详细介绍。以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。
如在说明书及权利要求书当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可理解，硬件制造商可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求书并不以名称的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求书当中所提及的“包含”、“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含/包括但不限定于”。“大致”是指在可接收的误差范围内，本领域技术人员能够在一定误差范围内解决所述技术问题，基本达到所述技术效果。说明书后续描述为实施本申请的较佳实施方式，然所述描述乃以说明本申请的一般原则为目的，并非用以限定本申请的范围。本申请的保护范围当视所附权利要求书所界定者为准。
还需要说明的是，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的商品或者系统不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种商品或者系统所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的商品或者系统中还存在另外的相同要素。
应当理解，本文中使用的术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
上述说明示出并描述了本申请的若干优选实施例，但如前所述，应当理解本申请并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述申请构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本申请的精神和范围，则都应在本申请所附权利要求书的保护范围内。

Claims (4)

1.一种深部采动围岩地压灾害发生前兆体测指标特征识别方法，其特征在于，所述指标特征识别方法通过实验测试的应力-应变关系曲线，获取峰值前后的光学、电荷和声发射信息，以峰值前后的光学、电荷和声发射信息进行指标特征识别，所述峰值前的光学、电荷和声发射信息进行指标特征识别具体为将峰前作为局部化变形破裂阶段，峰前信息作为长期监测预报指标，所述峰值后的光学、电荷和声发射信息进行指标特征识别具体为将峰后作为亚失稳阶段，峰后信息作为临近监测预警指标，所述指标特征识别方法具体包括以下步骤：
S1：通过实验测试，获取围岩岩体的应力-应变关系曲线；
S2：利用围岩体测光学信息反映峰值前后变化特征，同时，配合体测电荷和声发射信息特征作为峰前长期监测预报和峰后临近监测预警；
S3：建立峰值前后灾害信息体测指标特征，对深部采动围岩灾害发生前兆的识别和预测。
2.根据权利要求1所述的指标特征识别方法，其特征在于，所述S1中实验测试具体为：采用无侧限单轴压缩实验装置，对岩体试样进行逐级连续加载测试，实验步骤过程分为：
S11：压密阶段，开始加载，应变较大，随着荷载加大，应变反而渐减；
S12：近似直线变形阶段，随荷载继续加大，应力与应变按比例增长；
S13：破坏阶段，随荷载继续增大，变形量不断增大，应力与应变的关系呈明显的非线性。
3.根据权利要求2所述的指标特征识别方法，其特征在于，所述S2中监测预警的具体方法为：
采用煤/岩应力-应变关系峰值后亚失稳阶段预警，预警分为区域和局部预警；
区域上：使用声发射亚失稳预警指标“低主频事件和高主频事件密度骤增”以及光学信息作为参考，其中低主频<25kHz，高主频>250kHz；
局域上：使用电荷亚失稳预警指标“时域上脉冲幅值突变”以及光学信息作为参考，其中频域上主频范围为0～100Hz；
不同井田、矿区和矿井的预警指标由实况确定。
4.根据权利要求3所述的指标特征识别方法，其特征在于，所述S3中体测指标特征，对深部采动围岩灾害发生前兆的识别和预测具体为：
S31：于围岩体钻孔内设置光学、电荷、声发射传感器；
S32：采集围岩体内的光学变形、破裂萌生电荷和破裂声发射事件前兆信息数据；
S33：通过原始数据的处理、分析，找出在应力-应变关系的对应位置，进而进行围岩体状态的识别。
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