CN114996832B - 深部矿井矿震防治与评价方法 - Google Patents
深部矿井矿震防治与评价方法 Download PDFInfo
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Abstract
本申请涉及煤炭开采安全控制技术领域,特别是涉及一种深部矿井矿震防治与评价方法。所述方法包括:确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,并确定卸压技术;根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素,建立能量参数设计判据,结合预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,输出目标巷道关键支护设计参数和卸压技术,以保证煤矿巷道的安全控制。
Description
技术领域
本申请涉及煤炭开采安全控制技术领域,特别是涉及一种深部矿井矿震防治与评价方法。
背景技术
随着浅部煤炭资源不断枯竭,煤炭开采逐渐向深部转移。在深部高应力条件下,地下工程和采矿工程领域中由矿震诱发的岩石动力破坏现象经常发生,并往往表现出破坏能量大、突发随机性强、破坏范围广等特点。
目前常用的煤炭开采方法为长壁采煤法,该开采工法下巷道掘进量大,掘进过程中采用高强支护对抗矿山压力,且煤柱留设区域内应力集中,易造成动力破坏等灾害事故。尤其在深部高地应力条件下,传统留煤柱长壁开采法巷道中发生的动力灾害事故机率频次更多、影响程度更大。为此,本发明提出了深部矿井矿震防治与评价方法以保证巷道的安全控制。
发明内容
基于此,有必要针对上述技术问题,提供一种深部矿井矿震防治与评价方法。
第一方面,提供了一种深部矿井矿震防治与评价方法,所述方法包括:
确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取所述危险区域内地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数;
根据所述危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术;
建立切顶卸压巷道围岩能量分析模型,根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素,建立能量参数设计判据,所述能量参数设计判据中,根据所述各影响因素确定的切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚的能量值小于或等于由矿震诱发动力显现的临界能量值;
根据所述能量参数设计判据、预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,输出目标巷道关键设计参数和所述卸压技术,以使施工人员按照所述目标巷道关键支护设计参数和所述卸压技术进行施工。
作为一种可选的实施方式,所述确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,包括:
将深部矿井中微震能量监测值大于预设的能量值,且在监测周期内所述微震能量监测值大于预设的能量值的频次大于预设频次的区域,确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域;或者,
根据预存的其他矿井中危险区域的地质岩层分类特征,初步确定待确认危险区域,根据所述待确认危险区域的顶底板岩样和煤样以及底板岩样和所述煤样的动力学特性,确定待确认危险区域的危险值,如果所述危险值超过预设的危险阈值,则将所述危险值对应的所述待确认危险区域确定为所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域。
作为一种可选的实施方式,所述危险区域内地质岩层分类特征包括岩层密实特征和整体分布特征,所述地质岩层分类包括稳定岩层和不稳定岩层,所述卸压技术包括高位加强切顶卸压技术、聚能爆破定向切顶卸压技术、密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术,所述震源点与巷道位置之间的距离为所述震源点到巷道的垂直距离,所述根据所述危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术,包括:
如果所述震源点到巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,且所述危险区域的所述岩层密实特征和所述整体分布特征分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将所述危险区域的岩层类型确定为所述稳定岩层,并确定所述卸压技术为所述聚能爆破定向切顶卸压技术;
如果所述震源点到巷道的垂直距离小于或等于所述预设的第一距离阈值,且所述危险区域的所述岩层密实分布特征和所述整体分布特征未分别满足所述预设的密实性标准和所述预设的整体性标准,则将所述危险区域的岩层类型确定为所述不稳定岩层,并确定所述卸压技术为所述密集钻孔显现精准定向切顶技术和所述二维瞬时精准定向胀裂技术中的一种或多种;
如果所述震源点到巷道的垂直距离大于所述预设的第一距离阈值,则确定所述卸压技术为所述高位加强切顶卸压技术和所述的聚能爆破定向切顶卸压技术;
作为一种可选的实施方式,所述根据所述危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术之后,所述方法还包括:
按照所述卸压技术施工后,如果所述危险区域的切顶垮落碎胀充填程度不满足预设的填充度,则确定所述卸压技术为高位加强切顶卸压技术,以使施工人员按照所述高位加强切顶卸压技术进行再次卸压。
作为一种可选的实施方式,所述影响因素组合中的影响因素包括单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能、单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量、单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量和单位长度切顶巷道采用其他支护形式吸收或抵消的能量中的一种或多种,所述吸能支护构件包括锚杆、锚索或锚网中的一种或多种;所述能量参数设计判据为:
E R =k*( E C – E M – E F – E Z ) *L
其中,E R 为所述切顶巷道短臂梁顶板内围岩积聚能量,k为预设的安全系数,L为所述危险区域长度,E C 为单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的能量值,E M 为所述单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量值,E F 为所述单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量值,E Z 为所述单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量值。
作为一种可选的实施方式,所述单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的切顶巷道设计参数包括切顶高度、切顶角度和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种;
所述单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量对应的切顶巷道设计参数包括所述切顶高度、所述切顶角度和所述切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种;
所述单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量对应的切顶巷道设计参数为所述单位长度巷道所需吸能支护构件数量;
所述单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量对应的切顶巷道设计参数为所述单位长度巷道所需其他支护构件数量。
第二方面,提供了一种深部矿井矿震防治与评价装置,所述装置包括:
第一确定模块,用于确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取所述危险区域内地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数;
第二确定模块,用于根据所述危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术;
建立模块,用于建立切顶卸压巷道围岩能量分析模型,根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素,建立能量参数设计判据,所述能量参数设计判据中,根据所述各影响因素确定的切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚的能量值小于或等于由矿震诱发动力显现的临界能量值;
输出模块,用于根据所述能量参数设计判据、预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,输出目标巷道关键设计参数和所述卸压技术,以使施工人员按照所述目标巷道关键支护设计参数和所述卸压技术进行施工。
作为一种可选的实施方式,所述第一确定模块,具体用于:
将深部矿井中微震能量监测值大于预设的能量值,且在监测周期内所述微震能量监测值大于预设的能量值的频次大于预设频次的区域,确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域;或者,
根据预存的其他矿井中危险区域的地质岩层分类特征,初步确定待确认危险区域,根据所述待确认危险区域的顶底板岩样和煤样以及底板岩样和所述煤样的动力学特性,确定待确认危险区域的危险值,如果所述危险值超过预设的危险阈值,则将所述危险值对应的所述待确认危险区域确定为所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域。
作为一种可选的实施方式,所述危险区域内地质岩层分类特征包括岩层密实特征和整体分布特征,所述地质岩层分类包括稳定岩层和不稳定岩层,所述卸压技术包括高位加强切顶卸压技术、聚能爆破定向切顶卸压技术、密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术,所述震源点与巷道位置之间的距离为所述震源点到巷道的垂直距离,所述第二确定模块,具体用于:
如果所述震源点到巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,且所述危险区域的所述岩层密实特征和所述整体分布特征分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将所述危险区域的岩层类型确定为所述稳定岩层,并确定所述卸压技术为所述聚能爆破定向切顶卸压技术。
如果所述震源点到巷道的垂直距离小于或等于所述预设的第一距离阈值,且所述危险区域的所述岩层密实分布特征和所述整体分布特征未分别满足所述预设的密实性标准和所述预设的整体性标准,则将所述危险区域的岩层类型确定为所述不稳定岩层,并确定所述卸压技术为所述密集钻孔显现精准定向切顶技术和所述二维瞬时精准定向胀裂技术中的一种或多种。
如果所述震源点到巷道的垂直距离大于所述预设的第一距离阈值,则确定所述卸压技术为所述高位加强切顶卸压技术和所述的聚能爆破定向切顶卸压技术。
作为一种可选的实施方式,所述第二确定模块,还用于:
按照所述卸压技术施工后,如果所述危险区域的切顶垮落碎胀充填程度不满足预设的填充度,则确定所述卸压技术为高位加强切顶卸压技术,以使施工人员按照所述高位加强切顶卸压技术进行再次卸压。
作为一种可选的实施方式,所述影响因素组合中的影响因素包括单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能、单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量、单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量和单位长度切顶巷道采用其他支护形式吸收或抵消的能量中的一种或多种,所述吸能支护构件包括锚杆、锚索或锚网中的一种或多种;所述能量参数设计判据为:
E R =k*( E C – E M – E F – E Z ) *L
其中,E R 为所述切顶巷道短臂梁顶板内围岩积聚能量,k为预设的安全系数,L为所述危险区域长度,E C 为单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的能量值,E M 为所述单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量值,E F 为所述单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量值,E Z 为所述单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量值。
作为一种可选的实施方式,所述单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的切顶巷道设计参数包括切顶高度、切顶角度和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种。
所述单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量对应的切顶巷道设计参数包括所述切顶高度、所述切顶角度和所述切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种。
所述单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量对应的切顶巷道设计参数为所述单位长度巷道所需吸能支护构件数量。
所述单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量对应的切顶巷道设计参数为所述单位长度巷道所需其他支护构件数量。
第三方面,提供了一种计算机设备,包括存储器及处理器,所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现如第一方面任一项所述的方法步骤。
第四方面,提供了一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现如第一方面任一项所述的方法步骤。
本申请提供了一种深部矿井矿震防治与评价方法,本申请的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果:确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取所述危险区域内地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶短臂梁围岩内积聚能量值的因素组合及其对应的巷道关键设计参数;根据所述危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术;建立切顶卸压巷道围岩能量分析模型,针对各影响因素建立基于能量的参数设计判据,使得切顶短臂梁围岩内积聚的能量值不超过动力显现的临界能量值;基于所述能量参数设计判据确定预先存储的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,最后输出所述巷道设计参数和所述卸压技术,以使施工人员按照所述设计参数和所述卸压技术进行施工。针对深部高地应力条件下,巷道中发生的动力灾害事故机率频次更多、影响程度更大,本发明提出的深部矿井矿震防治与评价方法,基于能量参数设计判据和切顶巷道短臂梁顶板内围岩积聚的能量,进而确定巷道设计参数和卸压技术以保证巷道的安全控制。
应当理解的是,以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的,并不能限制本申请。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述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他的附图。
图1为本申请实施例提供的一种切顶巷道短臂梁顶板围岩示意图;
图2为本申请实施例提供的一种深部矿井矿震防治与评价装置的结构图;
图3为本申请实施例提供的一种深部矿井矿震防治与评价方法的示例的流程图;
图4为本申请实施例提供的一种计算机设备的结构示意图。
附图标记
1、采空区;2、切顶角度;3、切顶高度;4、切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度;5、单位长度巷道所需数量的吸能支护构件;6、采空区碎胀岩体支撑力;7、其他支护形式;8、煤矿巷道;9、切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量;10、切顶巷道短臂梁顶板围岩;11、高位辅助卸压巷道;12、震源点;13部分顶板;14采空区上覆顶板;15、高位切顶碎胀区。
具体实施方式
为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本申请进行进一步详细说明。应当理解,此处描述的具体实施例仅用以解释本申请,并不用于限定本申请。
将结合具体实施方式,对本申请实施例提供的一种深部矿井矿震防治与评价方法进行详细的说明,具体步骤如下:
步骤101,确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取危险区域内地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数。
在实施中,矿震现象时刻发生于岩层中,当矿震强度达到诱发动力显现的强度阈值时,可能发生动力破坏等严重灾害。该区域可以定义为矿震诱发的动力显现危险区域。矿震的监测方法可以采用现场实测法,具体包括钻屑法、电磁辐射法、地音监测法、煤体应力法、微震监测等,本申请以微震监测为例:煤矿巷道的工作面两侧顺槽中布置有微震监测系统,微震监测系统包括井下拾震器、传输器、井上震动信息记录仪和测量装置等。井下拾震器可以实时获取监测数据,传输器接收监测数据并上传到井上震动信息记录仪,井上震动信息记录仪对监测数据分析整理。计算机根据微震能量强度及显示位置,进而确定煤矿巷道中矿震诱发的动力显现危险区域特征(如区域范围和强矿震影响的煤矿巷道长度等)、震源点与巷道位置之间的距离、由矿震诱发动力显现的临界能量值等。
可选的,本申请提供的实施例中,还可以采用经验类比法确定矿震诱发的动力显现危险区域,如参考相邻已经发生矿震有发的动力显现的区域的地质信息后,技术人员可以把相关地质信息存储在计算机中,并采集本煤矿巷道的地质信息,进而计算机根据地质信息的比对,实现对本煤矿巷道区域的危险区域进行初步判断的目的。确定矿震诱发的动力显现的危险区域的方法不限于以上两种。
图1为本申请实施例提供的一种切顶巷道短臂梁顶板围岩结构示意图,如图1所示,根据图1中切顶巷道短臂梁顶板10围岩的结构,技术人员确定切顶巷道短臂梁顶板10围岩积聚能量的影响因素并预先在计算机内存储有切顶巷道短臂梁顶板10围岩积聚能量的影响因素组合以及每个影响因素组合中影响因素对应的切顶巷道设计参数。以便计算机根据技术人员设计并输入到计算机的巷道关键设计参数,输出切顶巷道短臂梁顶板10围岩积聚能量的影响因素的值。
步骤102,根据危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术。
在实施中,如图1所示,采用卸压技术的目的在于使采空区1(即煤层回采过的地方)的采空区上覆顶板14的部分顶板13垮落,顶板垮落碎裂成碎石,基于岩石的碎胀性,碎石可以充填采空区1,对切顶巷道短臂梁顶板10起到支撑作用,并且降低了切顶巷道短臂梁顶板10的压力,进而保证作业区的安全稳定。选取不同卸压技术最终目的均为使采空区部分顶板13垮落,但是针对不同地质岩层类型,由于岩层结构不同,以及矿震震源点12所在位置的不同,无法采取单一、固定的卸压技术。因此,计算机根据微震监测系统采集并分析得出的危险区域地质岩层分类特征及震源点12与巷道位置之间的距离,进而根据岩层类型和震源点位置选取卸压技术。
步骤103,建立切顶卸压巷道围岩能量分析模型,根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素,建立能量参数设计判据,能量参数设计判据中,根据各影响因素确定的切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚的能量值小于或等于由矿震诱发动力显现的临界能量值。
在实施中,矿震发生的原因包括岩层的力学性质和开采深度。在开采深度一定的情况下,主要考虑岩层的力学性质。岩层本身具有冲击倾向性,当岩层内部存储的能量大于破坏的能量时,将发生矿震。因此,为了确保煤矿巷道安全,在筛选影响因素组合时,要确保该影响因素组合对应的切顶巷道短臂梁顶板内围岩积聚能量小于由矿震诱发动力显现的临界能量。计算机根据技术人员现场采集的切顶巷道短臂梁顶板的围岩结构特征,建立巷道围岩能量分析模型。计算机根据巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的各影响因素,确定能量参数设计判据。其中,计算机根据各影响因素的值可以确定切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值。如果该切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值小于或等于步骤101中确定的由矿震诱发动力显现的临界能量值,则该切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值对应的各影响因素满足能量参数设计判据。
步骤104,根据能量参数设计判据、预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,输出目标巷道关键设计参数和卸压技术,以使施工人员按照目标巷道关键设计参数和卸压技术进行施工。
在实施中,针对每个影响因素组合,计算机根据该影响因素组合中影响因素,确定该影响因素组合对应的切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量值,如果该能量值小于或等于由矿震诱发动力显现的临界能量值,则将该能量值对应的影响因素组合作为目标影响因素组合,并将目标影响因素组合对应的巷道关键设计参数确定为目标巷道关键设计参数,施工人员可以根据计算机确定的目标巷道关键设计参数和步骤102确定的卸压技术进行施工。本申请实施例确定的巷道关键设计参数和卸压技术可以实现切顶卸压与吸能抗冲联合支护,以降低矿震灾害对煤矿作业的影响。
可选的,计算机根据步骤104确定的目标巷道关键设计参数可以为多组参数,计算机将多组目标巷道关键设计参数设置为备选目标巷道关键设计参数。计算机根据备选目标巷道关键设计参数及其对应的影响因素组合、数值模拟测试模型和地质测试模型,并基于支护强度、经济效益,确定目标巷道关键设计参数。例如,计算机可以根据技术人员预先设置的经济效益系数,输出每个备选目标巷道关键设计参数的经济效益指数,进而,计算机可以输出既满足能量参数设计判据,又满足经济效益的目标巷道关键设计参数。
可选的,当施工人员根据计算机确定的目标巷道关键设计参数和步骤102确定的卸压技术进行施工的过程中,技术人员可以反复利用微震监测等矿震监测方法进行监测。例如:完成卸压工作后,微震监测系统获取能量监测数据,计算机根据该能量监测数据,判断该区域切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量值是否满足安全要求。如果满足,则可以进行工作面煤层开采。如果不满足生产要求,则计算机对巷道设计参数和卸压技术进行反馈,并重复上述步骤101至104,直到卸压区域的矿震强度满足生产要求。
作为一种可选地实施方式,确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域的具体步骤为:
将深部矿井中微震能量监测值大于预设的能量值,且在监测周期内微震能量监测值大于预设的能量值的频次大于预设频次的区域,确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域;或者,
在实施中,微震监测系统可以按照预设的监测周期采集深部矿井中各区域的微震能量监测值,计算机接收微震监测系统采集到的各区域的微震能量监测值,并确定各区域的微震能量监测值大于预设的能量值的频次。如果该频次大于预设的频次值,则将该频次对应的区域确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域。
可选的,确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域的具体步骤为:
根据预存的其他矿井中危险区域的地质岩层分类特征,初步确定待确认危险区域,根据待确认危险区域的顶底板岩样和煤样以及底板岩样和煤样的动力学特性,确定待确认危险区域的危险值,如果危险值超过预设的危险阈值,则将危险值对应的待确认危险区域确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域。
在实施中,确定煤矿巷道内矿震显现危险区域的方法主要包括经验类比法和现场实测法,经验类比法用于煤矿巷道卸压与吸能支护等施工作业前,目的为初步确定矿震诱发动力显现的危险区域。现场实测法应用于煤矿巷道卸压与吸能支护等施工作业过程中和作业后,目的在于现场监测反馈,以便对巷道关键设计参数和卸压技术进行及时优化。以经验对比法为例,参考当前深部矿井中煤矿巷道和相邻煤矿巷道的矿震现状和发展趋势、当前煤矿巷道中的煤层或邻层、邻区中已发生过动力显现的危险区域,确定以下区域为矿震诱发动力显现的危险区域:深部矿井中煤层厚度或倾角突然变化的区域、采空区周围区域。除上述区域外,可能诱发动力显现的危险区域还包括:深部矿井中煤矿巷道内出现断层和褶曲区域、存在遗留煤柱的区域以及工作面前方回采巷道或其它巷道区域等。
作为一种可选地实施方式,危险区域内地质岩层分类特征包括岩层密实特征和整体分布特征,地质岩层分类包括稳定岩层和不稳定岩层,卸压技术包括高位加强切顶卸压技术、聚能爆破定向切顶卸压技术、密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术,震源点与巷道位置之间的距离为震源点到巷道的垂直距离,根据危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术的具体步骤如下:
步骤201,如果震源点到巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,且危险区域的岩层密实特征和整体分布特征分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将危险区域的岩层类型确定为稳定岩层,并确定卸压技术为聚能爆破定向切顶卸压技术。
在实施中,危险区域内地质岩层分类特征包括岩层密实特征和整体分布特征,密实分布岩层特征包括岩层中各种矿物成分及其含量、岩层中的孔隙度大小及孔隙中的泥质充填量和岩石所受压力的大小等。整体分布特征包括岩体体积节理数和平均节理间距等。根据上述特征,技术人员可以在计算机中预设密实性标准和整体性标准。以整体性标准为例,技术人员可以预设平均节理间距大于1米,岩体体积节理数小于3条每米。如果计算机确定危险区域顶板的岩层的密实分布特征和整体分布特征分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将危险区域顶板的岩层类型确定为稳定岩层。如果微震监测系统监测到震源点距离巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,说明震源点距离巷道较近。针对距离巷道较近的稳定岩层类型的危险区域,常用的卸压技术为聚能爆破定向切顶卸压技术。
步骤202,如果震源点到巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,且危险区域的岩层密实分布特征和整体分布特征未分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将危险区域的岩层类型确定为不稳定岩层,并确定卸压技术为密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术中的一种或多种。
在实施中,如果计算机确定危险区域的岩层密实分布特征和整体分布特征未分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将危险区域顶板的岩层类型确定为不稳定岩层。如果微震监测系统监测到震源点距离巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,说明震源点距离巷道较近。距离巷道较近的不稳定岩层类型的危险区域,常用的卸压技术为密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术中的一种或几种。
步骤203,如果震源点到巷道的垂直距离大于预设的第一距离阈值,则确定卸压技术为高位加强切顶卸压技术和的聚能爆破定向切顶卸压技术。
在实施中,如果微震监测系统监测到震源点距离巷道的垂直距离大于预设的第一距离阈值,说明震源点距离巷道较远,危险区域的顶板较厚。针对较厚的顶板,如果只采用聚能爆破定向切顶卸压技术,则无法彻底切断。因此,计算机,当微震监测系统监测到震源点距离巷道的垂直距离大于预设的第一距离阈值时,计算机确定确定卸压技术为高位加强切顶卸压技术和的聚能爆破定向切顶卸压技术,以使施工人员根据卸压技术进行施工。
作为一种可选地实施方式,根据危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术之后,方法还包括:
按照卸压技术施工后,如果危险区域的切顶垮落碎胀充填程度不满足预设的填充度,则确定卸压技术为高位加强切顶卸压技术,以使施工人员按照高位加强切顶卸压技术进行再次卸压。
在实施中,当施工人员按照步骤201-203的步骤确定的卸压技术完成施工后,微震监测系统可以监测危险区域的顶板垮落后,该区域的碎石的充填程度是否满足预设的填充度。如果不满足,则说明顶板未完全切断,进而卸压不充分。此时,计算机确定卸压技术为高位加强切顶卸压技术,以使施工人员按照高位加强切顶卸压技术进行再次卸压。进而保证危险区域的切顶垮落碎胀充填程度满足预设的填充度。如图1所示,在切顶巷道短臂梁顶板围岩上方掘进高位辅助卸压巷道11,以使施工人员对上覆岩层进行加强切顶卸压,加强切顶卸压后,形成了高位切顶碎胀区15,由于岩石具有碎胀性,新的垮落的岩石可以满足预设的填充度。
值得说明的,本申请实施例将高位加强切顶卸压技术、聚能爆破定向切顶卸压技术、密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术的确定过程称为井下高低位立体协同卸压技术设计。
作为一种可选地实施方式,影响因素组合中的影响因素包括单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能、单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量、单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量和单位长度切顶巷道采用其他支护形式吸收或抵消的能量中的一种或多种,吸能支护构件包括锚杆、锚索或锚网中的一种或多种;能量参数设计判据为:
E R =k*( E C – E M – E F – E Z ) *L
其中,E R 为切顶巷道短臂梁顶板内围岩积聚能量,k为预设的安全系数,L为危险区域长度,E C 为单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的能量值,E M 为单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量值,E F 为单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量值,E Z 为单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量值。
在实施中,计算机根据能量参数设计判据,确定各切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值。
作为一种可选地实施方式,单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的切顶巷道设计参数包括切顶高度、切顶角度和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种;
单位长度切顶巷道顶板围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量对应的切顶巷道设计参数包括切顶高度、切顶角度和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种;
单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量对应的切顶巷道设计参数为单位长度巷道所需吸能支护构件数量;
单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量对应的切顶巷道设计参数为单位长度巷道所需其他支护构件数量。
在实施中,如图1所示,当完成煤矿采集挖掘作业后,形成了采空区1,如果发生矿震,采空区上覆顶板14可能连同煤矿巷道8的顶板一同垮落,造成煤矿事故。因此,本申请中,施工人员按照切顶高度3、切顶角度2对采空区上覆顶板14进行切顶卸压,切断震源点12处的地应力,使得震源点12的矿震能量无法传递到煤矿巷道上方的顶板,进而保护了煤矿巷道8。完成切顶卸压后,采空区上覆顶板14中的部分顶板13垮落碎胀充填采空区,由于垮落的岩体具有碎胀作用,采空区中的垮落碎胀岩体对切顶短臂梁顶板10产生采空区碎胀岩体支撑力6,且该采空区碎胀岩体支撑力6的大小收到切顶高度3、切顶角度2和切顶短臂梁顶板10的悬臂长度4影响(根据受力分析可知)。因此,技术人员可以根据切顶高度3、切顶角度2和切顶短臂梁顶板10的悬臂长度4确定单位长度切顶巷道顶板围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力6所抵消的能量,并存储单位长度切顶巷道顶板围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量与切顶巷道设计参数包括切顶高度、切顶角度和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度的对应关系。与采空区碎胀充填岩体对切顶巷道短臂梁顶板的采空区碎胀岩体支撑力6相对的力是切顶卸压后短臂梁顶板的弹性应力,因此,技术人员可以根据切顶高度3、切顶角度2和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度4确定单位长度巷道由切顶卸压后短臂梁顶板10的弹性应变能9。采空区碎胀充填岩体支撑力6和施工人员在煤矿内设置的单位长度巷道所需数量的吸能支护构件5以及其他支护形式7共同作用,吸收或抵消切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量9。因此,单位长度巷道所需吸能支护构件数量变化可以影响单位长度切顶巷道应用其他支护形式可吸收或抵消的能量和单位长度切顶巷道应用其他支护形式可吸收或抵消的能量。
可选的,影响因素组合中的影响因素对应的切顶巷道设计参数包括但不限于切顶高度、切顶角度、切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度以及单位长度巷道所需吸能支护构件数量。
值得说明的,本申请实施例确定的巷道关键设计参数,可以用于确定吸能抗动力冲击联合支护技术,根据巷道关键设计参数的不同组合,可以具体分为恒阻吸能锚网支护技术和其他吸能支护构件技术。
作为一种可选的实施方式,本申请实施例还提供了一种形成深井矿震高低位协同卸压-吸能抗冲联合支护源头控制方案,应用于工程现场应用于监测评价,具体包括切顶效果、支护效果、地质特征和微震能量获取。其中,根据切顶效果和支护效果可以针对形成深井矿震高低位协同卸压-吸能抗冲联合支护源头控制方案进行优选。根据现场采集并输入到计算机的地质特征和微震能量,计算机可以对上述步骤101中的确定矿震诱发动力显现危险区域的结果进行监测反馈,以便优化后续输出的巷道关键支护设计参数和卸压技术。
图3为本申请实施例提供的一种深部矿井矿震防治与评价方法的示例的流程图,该流程图梳理了上述一种深部矿井矿震防治与评价方法的流程。
本申请实施例提供了一种深部矿井矿震防治与评价方法,具体方法为:确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取危险区域内地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数。根据危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术。建立切顶卸压巷道围岩能量分析模型,根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素,建立能量参数设计判据,能量参数设计判据中,根据各影响因素确定的切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚的能量值小于或等于由矿震诱发动力显现的临界能量值。根据能量参数设计判据、预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,输出目标巷道关键支护设计参数和卸压技术,以使施工人员按照目标巷道关键支护设计参数和卸压技术进行施工。针对深部高地应力条件下,巷道中发生的动力灾害事故机率频次更多、影响程度更大,本发明提出的深部矿井矿震防治与评价方法,围绕建立的基于能量的参数设计判据,对切顶巷道短臂梁顶板内围岩积聚的能量进行分析,设计巷道设计参数和卸压技术以保证巷道的安全控制。
应该理解的是上述实施步骤中至少一部分步骤可以包括多个步骤或者多个阶段,这些步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成,而是可以在不同的时刻执行,这些步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行,而是可以与其它步骤或者其它步骤中的步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
可以理解的是,本说明书中上述方法的各个实施例之间相同/相似的部分可互相参见,每个实施例重点说明的是与其他实施例的不同之处,相关之处参见其他方法实施例的说明即可。
本申请实施例还提供了一种深部矿井矿震防治与评价装置,该装置包括:
第一确定模块210,用于确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取危险区域内地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数。
第二确定模块220,用于根据危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术。
建立模块230,用于建立切顶卸压巷道围岩能量分析模型,根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素,建立能量参数设计判据,能量参数设计判据中,根据各影响因素确定的切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚的能量值小于或等于由矿震诱发动力显现的临界能量值。
输出模块240,用于根据能量参数设计判据、预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,输出目标巷道关键设计参数和卸压技术,以使施工人员按照目标巷道关键支护设计参数和卸压技术进行施工。
作为一种可选的实施方式,第一确定模块210,具体用于:
将深部矿井中微震能量监测值大于预设的能量值,且在监测周期内微震能量监测值大于预设的能量值的频次大于预设频次的区域,确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域;或者,
根据预存的其他矿井中危险区域的地质岩层分类特征,初步确定待确认危险区域,根据待确认危险区域的顶底板岩样和煤样以及底板岩样和煤样的动力学特性,确定待确认危险区域的危险值,如果危险值超过预设的危险阈值,则将危险值对应的待确认危险区域确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域。
作为一种可选的实施方式,危险区域内地质岩层分类特征包括岩层密实特征和整体分布特征,地质岩层分类包括稳定岩层和不稳定岩层,卸压技术包括高位加强切顶卸压技术、聚能爆破定向切顶卸压技术、密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术,震源点与巷道位置之间的距离为震源点到巷道的垂直距离,第二确定模块220,具体用于:
如果震源点到巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,且危险区域的岩层密实特征和整体分布特征分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将危险区域的岩层类型确定为稳定岩层,并确定卸压技术为聚能爆破定向切顶卸压技术;
如果震源点到巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,且危险区域的岩层密实分布特征和整体分布特征未分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将危险区域的岩层类型确定为不稳定岩层,并确定卸压技术为密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术中的一种或多种;
如果震源点到巷道的垂直距离大于预设的第一距离阈值,则确定卸压技术为高位加强切顶卸压技术和的聚能爆破定向切顶卸压技术;
作为一种可选的实施方式,第二确定模块220,还用于:
按照卸压技术施工后,如果危险区域的切顶垮落碎胀充填程度不满足预设的填充度,则确定卸压技术为高位加强切顶卸压技术,以使施工人员按照高位加强切顶卸压技术进行再次卸压。
作为一种可选的实施方式,影响因素组合中的影响因素包括单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能、单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量、单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量和单位长度切顶巷道采用其他支护形式吸收或抵消的能量中的一种或多种,吸能支护构件包括锚杆、锚索或锚网中的一种或多种;能量参数设计判据为:
E R =k*( E C – E M – E F – E Z ) *L
其中,E R 为切顶巷道短臂梁顶板内围岩积聚能量,k为预设的安全系数,L为危险区域长度,E C 为单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的能量值,E M 为单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量值,E F 为单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量值,E Z 为单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量值。
作为一种可选的实施方式,单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的切顶巷道设计参数包括切顶高度、切顶角度和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种;
单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量对应的切顶巷道设计参数包括切顶高度、切顶角度和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种;
单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量对应的切顶巷道设计参数为单位长度巷道所需吸能支护构件数量;
单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量对应的切顶巷道设计参数为单位长度巷道所需其他支护构件数量。
关于深部矿井矿震防治与评价装置的具体限定可以参见上文中对于深部矿井矿震防治与评价方法的限定,在此不再赘述。上述深部矿井矿震防治与评价装置中的各个模块可全部或部分通过软件、硬件及其组合来实现。上述各模块可以硬件形式内嵌于或独立于计算机设备中的处理器中,也可以以软件形式存储于计算机设备中的存储器中,以便于处理器调用执行以上各个模块对应的操作。
在一个实施例中,提供了一种计算机设备,如图4所示,包括存储器及处理器,所述存储器上存储有可在处理器上运行的计算机程序,所述处理器执行所述计算机程序时实现上述深部矿井矿震防治与评价的方法步骤。
在一个实施例中,一种计算机可读存储介质,其上存储有计算机程序,所述计算机程序被处理器执行时实现上述深部矿井矿震防治与评价的方法的步骤。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程,是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中,该计算机程序在执行时,可包括如上述各方法的实施例的流程。其中,本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用,均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限,RAM以多种形式可得,诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。
需要说明的是,在本文中,诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,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过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,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过程、方法、物品或者设备所固有的要素。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过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
还需要说明的是,本申请所涉及的用户信息(包括但不限于用户设备信息、用户个人信息等)和数据(包括但不限于用于展示的数据、分析的数据等),均为经用户授权或者经过各方充分授权的信息和数据。
本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述,各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其,对于系统实施例而言,由于其基本相似于方法实施例,所以描述的比较简单,相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合,为使描述简洁,未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述,然而,只要这些技术特征的组合不存在矛盾,都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式,其描述较为具体和详细,但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是,对于本领域的普通技术人员来说,在不脱离本申请构思的前提下,还可以做出若干变形和改进,这些都属于本申请的保护范围。因此,本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种深部矿井矿震防治与评价方法,其特征在于,所述方法包括:
确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取所述危险区域内地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数;
根据所述危险区域内地质岩层分类特征及所述震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术;
建立切顶卸压巷道围岩能量分析模型,根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素,建立能量参数设计判据,所述能量参数设计判据中,根据所述各影响因素确定的切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚的能量值小于或等于由矿震诱发动力显现的临界能量值;
根据所述能量参数设计判据、预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,输出目标巷道关键支护设计参数和所述卸压技术,以使施工人员按照所述目标巷道关键支护设计参数和所述卸压技术进行施工。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,包括:
将深部矿井中微震能量监测值大于预设的能量值,且在监测周期内所述微震能量监测值大于预设的能量值的频次大于预设频次的区域,确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域;或者,
根据预存的其他矿井中危险区域的地质岩层分类特征,初步确定待确认危险区域,根据所述待确认危险区域的顶底板岩样和煤样以及底板岩样和所述煤样的动力学特性,确定待确认危险区域的危险值,如果所述危险值超过预设的危险阈值,则将所述危险值对应的所述待确认危险区域确定为所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述危险区域内地质岩层分类特征包括岩层密实特征和整体分布特征,所述地质岩层分类包括稳定岩层和不稳定岩层,所述卸压技术包括高位加强切顶卸压技术、聚能爆破定向切顶卸压技术、密集钻孔显现精准定向切顶技术和二维瞬时精准定向胀裂技术,所述震源点与巷道位置之间的距离为所述震源点到巷道的垂直距离,所述根据所述危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术,包括:
如果所述震源点到巷道的垂直距离小于或等于预设的第一距离阈值,且所述危险区域的所述岩层密实特征和所述整体分布特征分别满足预设的密实性标准和预设的整体性标准,则将所述危险区域的岩层类型确定为所述稳定岩层,并确定所述卸压技术为所述聚能爆破定向切顶卸压技术;
如果所述震源点到巷道的垂直距离小于或等于所述预设的第一距离阈值,且所述危险区域的所述岩层密实分布特征和所述整体分布特征未分别满足所述预设的密实性标准和所述预设的整体性标准,则将所述危险区域的岩层类型确定为所述不稳定岩层,并确定所述卸压技术为所述密集钻孔显现精准定向切顶技术和所述二维瞬时精准定向胀裂技术中的一种或多种;
如果所述震源点到巷道的垂直距离大于所述预设的第一距离阈值,则确定所述卸压技术为所述高位加强切顶卸压技术和所述的聚能爆破定向切顶卸压技术。
4.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述根据所述危险区域内地质岩层分类特征及震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术之后,所述方法还包括:
按照所述卸压技术施工后,如果所述危险区域的切顶垮落碎胀充填程度不满足预设的填充度,则确定所述卸压技术为高位加强切顶卸压技术,以使施工人员按照所述高位加强切顶卸压技术进行再次卸压。
5.根据权利要求3所述的方法,其特征在于,所述影响因素组合中的影响因素包括单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能、单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量、单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量和单位长度切顶巷道采用其他支护形式吸收或抵消的能量中的一种或多种,所述吸能支护构件包括锚杆、锚索或锚网中的一种或多种;所述能量参数设计判据为:
E R =k*( E C – E M – E F – E Z ) *L
其中,E R 为所述切顶巷道短臂梁顶板内围岩积聚能量,k为预设的安全系数,L为所述危险区域长度,E C 为单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的能量值,E M 为所述单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量值,E F 为所述单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量值,E Z 为所述单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量值。
6.根据权利要求5所述的方法,其特征在于,所述单位长度巷道切顶短臂梁顶板的弹性应变能对应的切顶巷道设计参数包括切顶高度、切顶角度和切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种;
所述单位长度切顶巷道围岩由采空区碎胀充填岩体支撑力所抵消的能量对应的切顶巷道设计参数包括所述切顶高度、所述切顶角度和所述切顶巷道短臂梁顶板的悬臂长度中的一种或多种;
所述单位长度切顶巷道采用吸能支护构件吸收的能量对应的切顶巷道设计参数为所述单位长度巷道所需吸能支护构件数量;
所述单位长度切顶巷道采用其他支护形式可吸收或抵消的能量对应的切顶巷道设计参数为所述单位长度巷道所需其他支护构件数量。
7.一种深部矿井矿震防治与评价装置,其特征在于,所述装置包括:
第一确定模块,用于确定深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域,并获取所述危险区域内地质岩层分类特征、震源点与巷道位置之间的距离、所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的临界能量值以及预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩积聚能量的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数;
第二确定模块,用于根据所述危险区域内地质岩层分类特征及所述震源点与巷道位置之间的距离,确定卸压技术;
建立模块,用于建立切顶卸压巷道围岩能量分析模型,根据切顶卸压巷道围岩能量分析模型中切顶巷道短臂梁顶板的围岩内积聚能量值的各影响因素,建立能量参数设计判据,所述能量参数设计判据中,根据所述各影响因素确定的切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚的能量值小于或等于由矿震诱发动力显现的临界能量值;
输出模块,用于根据所述能量参数设计判据、预先存储的影响切顶巷道短臂梁顶板围岩内积聚能量值的影响因素组合及其对应的巷道关键设计参数,输出目标巷道关键支护设计参数和所述卸压技术,以使施工人员按照所述目标巷道关键设计参数和所述卸压技术进行施工。
8.根据权利要求7所述的装置,其特征在于,所述第一确定模块,具体用于:
将深部矿井中微震能量监测值大于预设的能量值,且在监测周期内所述微震能量监测值大于预设的能量值的频次大于预设频次的区域,确定为深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域;或者,
根据预存的其他矿井中危险区域的地质岩层分类特征,初步确定待确认危险区域,根据所述待确认危险区域的顶底板岩样和煤样以及底板岩样和所述煤样的动力学特性,确定待确认危险区域的危险值,如果所述危险值超过预设的危险阈值,则将所述危险值对应的所述待确认危险区域确定为所述深部矿井中由矿震诱发动力显现的危险区域。
9.一种计算机设备,包括存储器及处理器,所述存储器上存储处理器运行的计算机程序,其特征在于,所述处理器执行所述计算机程序时实现权利要求1至6中任一项所述方法的步骤。
10.一种计算机可读存储介质,存储有计算机程序,其特征在于,所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6中任一项所述的方法的步骤。
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