CN111768308B - 一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，主要用于指导冲击地压灾害矿井开采强度评估，该方法包括步骤：步骤1：收集数据；步骤2：确定已回采工作面不同冲击危险等级的合理回采速度；步骤3：确定各待评估接续工作面合理回采速度；步骤4：对各待评估接续工作面进行冲击危险性预评价，得到各工作面冲击危险区域划分结果；步骤5：计算各待评估接续工作面合理回采速度评估值；步骤6、采煤工作面能力核定时依据《煤矿生产能力核定标准》中采煤工作面能力计算公式计算，其中工作面平均日推进度取值依据步骤5确定结果。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，主要用于指导冲击地压灾害矿井开采强度评估。
背景技术
冲击地压是煤矿深部开采面临的主要灾害之一，对煤矿安全高效生产及煤矿工人人身安全构成巨大威胁。开采强度是影响冲击地压显现的主要因素之一，国家相关管理部门已明确要求对冲击地压矿井需进行开采强度的论证，但目前尚无冲击地压矿井开采强度的科学评估方法。
发明内容
本发明目的在于提供一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，主要用于指导冲击地压灾害矿井开采强度评估。
本发明采用如下技术方案来实现的：
一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，包括以下步骤：
步骤1：收集数据
收集待评估矿井冲击地压监测数据、确定待评估接续工作面及其数量，筛选已回采工作面分析数量，按照矿井采掘接续计划确定3-5年内待回采工作面的名称及其数量；
步骤2：确定已回采工作面不同冲击危险等级的合理回采速度
步骤3：确定各待评估接续工作面合理回采速度
步骤4：对各待评估接续工作面进行冲击危险性预评价，得到各工作面冲击危险区域划分结果；
步骤5：按以下步骤，计算各待评估接续工作面合理回采速度评估值
①统计各待评估接续工作面巷道无、弱、中、强冲击危险区域长度lkij；
其中：k表示第k个待评估接续工作面；i表示待评估接续工作面第i个回采巷道；j表示工作面危险区域预评价结果中不同冲击危险性区域数量；
②根据步骤4，对各待评估接续工作面不同冲击危险区域设置合理回采速度vkij；
③按以下公式计算各待评估接续工作面各回采巷道合理回采速度计算值：
式中：
为第K个待评估接续工作面合理回采速度计算值，刀/天；LK为第K个待评估接续工作面设计走向长度，m；
④取各待评估接续工作面各回采巷道合理回采速度计算值中的最小值作为工作面开采速度评估值
即：
⑤在进行生产能力核定时，各待评估接续工作面开采速度评估值向下取整作为正规循环刀数；
步骤6、采煤工作面能力核定时依据《煤矿生产能力核定标准》中采煤工作面能力计算公式计算，其中工作面平均日推进度取值依据步骤5确定结果。
本发明进一步的改进在于，步骤1中，按以下原则筛选已回采工作面分析数量：
①已回采工作面中具备微震、煤体应力等监测数据的工作面；
②与待评估工作面处同采/盘区的已回采工作面；
③与待评估工作面处同采水平、同埋深的已回采工作面；
④发生过冲击地压事故或矿压显现相对严重的已回采工作面；
⑤同时具备以上四项条件的已回采工作面作为待分析已回采工作面。
本发明进一步的改进在于，步骤2中，具体步骤如下：
①统计待分析已回采工作面各每日回采速度值对应的每日微震事件总能量、每刀微震能量、每刀大能量事件个数等指标，并绘制图表；
②查看那一项指标与回采速度相关性较强，作为合理速度评估的敏感指标；对相关性不强的指标在分析后去除；
③对各个待分析已回采工作面执行步骤①、②，将分析结果按横轴为不同回采速度值汇总入同一图表内；
④按以下原则确定各个已回采工作面的不同冲击危险等级的合理回采速度
A、强冲击危险区域合理回采速度确定方法
查看各个待分析已回采工作面不同回采速度值对应的合理速度评估的敏感指标，选择与短期停产即回采速度为0时合理速度评估的敏感指标近似相等的最小回采速度作为强冲击危险区域合理回采速度；且该速度条件下，工作面未发生冲击地压事故及矿压显现，否则，按降低1-2刀取值；
B、无冲击危险区域合理回采速度确定方法
查看各个待分析已回采工作面不同回采速度值对应的合理速度评估的敏感指标，选择该工作面最大回采速度作为无冲击危险区域合理回采速度；且该速度条件下，工作面未发生冲击地压事故及矿压显现，否则，按降低1-2刀取值；
C、弱冲击危险区域合理回采速度确定方法
查看各个待分析已回采工作面不同回采速度值对应的合理速度评估的敏感指标，选择比无冲击危险区域合理回采速度对应的合理速度评估的敏感指标稍低或近似相等的回采速度作为弱冲击危险区域合理回采速度；且该速度条件下，工作面未发生冲击地压事故及矿压显现，否则，按降低1-2刀取值；
D、中等冲击危险区域合理回采速度确定方法
选择强冲击危险区域与弱冲击危险区域合理回采速度的中间值作为中等冲击危险区域合理回采速度，且该速度条件下，工作面未发生冲击地压事故及矿压显现，否则，按降低1-2刀取值。
本发明进一步的改进在于，步骤2中，按以下原则确定各待评估接续工作面的不同冲击危险等级的合理回采速度：
①同采/盘区同煤层参考原则
如待评估接续工作面与某个已回采工作面处于同一个采/盘区且同一个煤层，则该待评估接续工作面不同冲击危险等级的合理回采速度取值与该已回采工作面相同值；
②综合指数法计算结果、埋深参考原则
不具备条件①时，若待评估接续工作面综合指数法计算结果、埋深条件与某个已回采工作面类似，则该待评估接续工作面不同冲击危险等级的合理回采速度取值与该已回采工作面相同值；
③若本矿井无被保护层开采工作面监测数据时，参考邻近矿井保护层开采卸压效果分析结果；
若待评估接续工作面具备保护层开采条件，则该被保护层待评估接续工作面参照保护层已回采工作面中较大回采速度取值。
本发明至少具有以下几个优点：
1、依据本矿井已回采工作面冲击地压监测数据分析确定冲击地压防治条件下已回采工作面不同危险等级对应的合理回采速度，对待评估工作面依据同盘区、同煤层等原则在已回采工作面中选择合理借鉴对象，进而确定待评估工作面不同危险等级条件的合理回采速度，评估方法依据本矿井实际监测数据确定，结果更为客观。
2、建立的评估方法符合相关规范、细则的原则要求，能够实现一矿一策、一面一策，对于了冲击地压矿井开采强度评估工作指导意义较大。
附图说明
图1为本发明方法的流程原理示意图。
图2为7013工作面回采刀数与微震能量统计图。
图3为7721工作面回采刀数与微震能量统计图。
图4为7721、7013工作面每刀微震平均能量指标对比图。
图5为冲击危险分区划分图。
具体实施方式
下面通过具体实施例并结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，本发明提供的一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，包括以下步骤：
步骤1：收集待评估矿井冲击地压监测数据、确定待评估接续工作面及其数量，筛选已回采工作面分析数量
某冲击地压矿井需进行安全开采强度评估，首先课题组收集概况开采系统图，明确开采开拓布局，收集了工作面对应的微震、煤体应力、危险区域划分结果、冲击或矿压显现、每日回采速度等资料。按照矿井回采接续计划，排查出3年内待回采工作面13个。
按以下原则筛选已回采工作面分析数量：
①已回采工作面中具备微震、煤体应力等监测数据的工作面。
②与待评估工作面处同采/盘区的已回采工作面；
③与待评估工作面处同采水平、同埋深的已回采工作面；
④发生过冲击地压事故或矿压显现相对严重的已回采工作面。
同时具备以上四项条件的已回采工作面仅有位于7煤层的7013、7721工作面。
步骤2：确定已回采工作面不同冲击危险等级的合理回采速度
具体步骤如下:
①统计待分析已回采工作面各每日回采速度值对应的每日微震事件总能量、每刀微震能量、每刀大能量事件个数等指标，并绘制图表，如图2和图3所示。
②由图2和图3可见：回采刀数对应的回采天数不同，造成总能量差异较大，分析合理回采速度时主要参考每刀微震平均能量指标，总能量指标不再考虑。
③对各个待分析已回采工作面执行步骤①、②，将分析结果按横轴为不同回采速度值汇总入同一图表内，如图4所示；
④按以下原则确定各个已回采工作面的不同冲击危险等级的合理回采速度
表1 7013和7721工作面合理回采速度分析结果汇总表
步骤3：按以下原则确定各待评估接续工作面的不同冲击危险等级的合理回采速度
表2各待评估接续工作面回采速度评估时参考工作面确定结果
步骤4：对各待评估接续工作面进行冲击危险性预评价，得到各工作面冲击危险区域划分结果；
以7263工作面为例，说明此步骤结果。图5为7263工作面冲击危险分区划分结果，表3为7263工作面冲击地压危险区具体位置参数表。
表3冲击地压危险区具体位置参数表
步骤5：按以下步骤，计算各待评估接续工作面合理回采速度评估值
①统计各待评估接续工作面巷道无、弱、中、强冲击危险区域长度lkij；
其中：k表示第k个待评估接续工作面；i表示待评估接续工作面第i个回采巷道；j表示工作面危险区域预评价结果中不同冲击危险性区域数量。
②根据步骤4，对各待评估接续工作面不同冲击危险区域设置合理回采速度vkij；
③按以下公式计算各待评估接续工作面各回采巷道合理回采速度计算值：
式中：
为第K个待评估接续工作面合理回采速度计算值，刀/天；LK为第K个待评估接续工作面设计走向长度，m。
④取各待评估接续工作面各回采巷道合理回采速度计算值中的最小值作为工作面开采速度评估值
即：
表4 7263工作面开采速度评估值计算结果
⑤在进行生产能力核定时，各待评估接续工作面开采速度评估值向下取整作为正规循环刀数。
本矿井各待评估接续工作面开采速度评估时采用的正规循环刀数如下表所示。
表5接续工作面开采速度评估所采用正规循环刀数计算结果
步骤6、采煤工作面能力核定时依据《煤矿生产能力核定标准》中采煤工作面能力计算公式计算，其中工作面平均日推进度取值依据步骤5确定结果。计算结果如表6所示。
Claims (4)
1.一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1：收集数据；
收集待评估矿井冲击地压监测数据、确定待评估接续工作面及其数量，筛选已回采工作面分析数量，按照矿井采掘接续计划确定3-5年内待回采工作面的名称及其数量；
步骤2：确定已回采工作面不同冲击危险等级的合理回采速度；
步骤3：确定各待评估接续工作面合理回采速度；
步骤4：对各待评估接续工作面进行冲击危险性预评价，得到各工作面冲击危险区域划分结果；
步骤5：按以下步骤，计算各待评估接续工作面合理回采速度评估值；
①统计各待评估接续工作面巷道无、弱、中、强冲击危险区域长度lkij；
其中：k表示第k个待评估接续工作面；i表示待评估接续工作面第i个回采巷道；j表示工作面危险区域预评价结果中不同冲击危险性区域数量；
②根据步骤4，对各待评估接续工作面不同冲击危险区域设置合理回采速度vkij；
③按以下公式计算各待评估接续工作面各回采巷道合理回采速度计算值：
式中：
为第k个待评估接续工作面合理回采速度计算值，刀/天；LK为第k个待评估接续工作面设计走向长度，单位：m；
④取各待评估接续工作面各回采巷道合理回采速度计算值中的最小值作为工作面开采速度评估值
即：
⑤在进行生产能力核定时，各待评估接续工作面开采速度评估值向下取整作为正规循环刀数；
步骤6、采煤工作面能力核定时依据《煤矿生产能力核定标准》中采煤工作面能力计算公式计算，其中工作面平均日推进度取值依据步骤5确定结果。
2.根据权利要求1所述一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，其特征在于，步骤1中，按以下原则筛选已回采工作面分析数量：
①已回采工作面中具备微震、煤体应力等监测数据的工作面；
②与待评估工作面处同采/盘区的已回采工作面；
③与待评估工作面处同采水平、同埋深的已回采工作面；
④发生过冲击地压事故或矿压显现相对严重的已回采工作面；
⑤同时具备以上四项条件的已回采工作面作为待分析已回采工作面。
3.根据权利要求1所述一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，其特征在于，步骤2中，具体步骤如下：
①统计待分析已回采工作面各每日回采速度值对应的每日微震事件总能量、每刀微震能量、每刀大能量事件个数等指标，并绘制图表；
②查看那一项指标与回采速度相关性较强，作为合理速度评估的敏感指标；对相关性不强的指标在分析后去除；
③对各个待分析已回采工作面执行步骤①、②，将分析结果按横轴为不同回采速度值汇总入同一图表内；
④按以下原则确定各个已回采工作面的不同冲击危险等级的合理回采速度
A、强冲击危险区域合理回采速度确定方法
查看各个待分析已回采工作面不同回采速度值对应的合理速度评估的敏感指标，选择与短期停产即回采速度为0时合理速度评估的敏感指标近似相等的最小回采速度作为强冲击危险区域合理回采速度；且该速度条件下，工作面未发生冲击地压事故及矿压显现，否则，按降低1-2刀取值；
B、无冲击危险区域合理回采速度确定方法
查看各个待分析已回采工作面不同回采速度值对应的合理速度评估的敏感指标，选择该工作面最大回采速度作为无冲击危险区域合理回采速度；且该速度条件下，工作面未发生冲击地压事故及矿压显现，否则，按降低1-2刀取值；
C、弱冲击危险区域合理回采速度确定方法
查看各个待分析已回采工作面不同回采速度值对应的合理速度评估的敏感指标，选择比无冲击危险区域合理回采速度对应的合理速度评估的敏感指标稍低或近似相等的回采速度作为弱冲击危险区域合理回采速度；且该速度条件下，工作面未发生冲击地压事故及矿压显现，否则，按降低1-2刀取值；
D、中等冲击危险区域合理回采速度确定方法
选择强冲击危险区域与弱冲击危险区域合理回采速度的中间值作为中等冲击危险区域合理回采速度，且该速度条件下，工作面未发生冲击地压事故及矿压显现，否则，按降低1-2刀取值。
4.根据权利要求1所述一种基于冲击地压监测数据分析的开采强度评估方法，其特征在于，步骤2中，按以下原则确定各待评估接续工作面的不同冲击危险等级的合理回采速度：
①同采/盘区同煤层参考原则
如待评估接续工作面与某个已回采工作面处于同一个采/盘区且同一个煤层，则该待评估接续工作面不同冲击危险等级的合理回采速度取值与该已回采工作面相同值；
②综合指数法计算结果、埋深参考原则
不具备条件①时，若待评估接续工作面综合指数法计算结果、埋深条件与某个已回采工作面类似，则该待评估接续工作面不同冲击危险等级的合理回采速度取值与该已回采工作面相同值；
③若本矿井无被保护层开采工作面监测数据时，参考邻近矿井保护层开采卸压效果分析结果；
若待评估接续工作面具备保护层开采条件，则该被保护层待评估接续工作面参照保护层已回采工作面中较大回采速度取值。
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| GR01 | Patent grant | ||
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