本發(fā)明涉及煤礦沖擊地壓防治領(lǐng)域，尤其涉及一種煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警方法。

背景技術(shù)：

從能源需求角度看，我國以煤炭為主的能源格局短時間內(nèi)不會改變，煤炭比重較長時間內(nèi)將保持在50%左右，且煤炭開采95%左右以地下井工開采為主。目前，煤炭開采以每年10~20m的速度向深部延伸，深部開采在中東部已逐漸成為常態(tài)，沖擊地壓災(zāi)害日趨嚴(yán)重，我國沖擊地壓災(zāi)害預(yù)防技術(shù)經(jīng)過多年發(fā)展，基本明確了發(fā)生沖擊地壓煤巖體物理力學(xué)特性，即沖擊多發(fā)生在具有沖擊傾向性且積聚大量彈性能區(qū)域煤巖體，并形成了相對可用的鑒定技術(shù)及臨界值、預(yù)防技術(shù)，比如微震技術(shù)、電磁輻射技術(shù)及水力壓裂等，形成了《煤礦安全規(guī)程》、《沖擊地壓測定、監(jiān)測與防治方法》等法律法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，而且《防治煤礦沖擊地壓規(guī)定》正在制定中，但缺少一種從從災(zāi)害客觀危險性、預(yù)防措施缺陷及管理缺陷等方面，從預(yù)防過程構(gòu)建預(yù)警模型、指標(biāo)及判識分析數(shù)學(xué)模型，并建立預(yù)警技術(shù)，造成沖擊災(zāi)害預(yù)測預(yù)警漏報，本發(fā)明專利是一種嶄新的技術(shù)方法及系統(tǒng)，填補了技術(shù)空白。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，本發(fā)明的目的在于，提供一種煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警方法，方法包括：

S1：依據(jù)沖擊地壓動力災(zāi)害特點，地質(zhì)、瓦斯、采掘技術(shù)人員通過地質(zhì)測量、現(xiàn)場井下實測及采掘生產(chǎn)獲得的煤層厚度變異系數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造異常、沖擊傾向性、應(yīng)力集中及災(zāi)害預(yù)兆數(shù)據(jù)，依據(jù)災(zāi)害發(fā)生機理進(jìn)行沖擊地壓動力災(zāi)害客觀危險性分析，摸清災(zāi)害發(fā)生程度，并考察合適的預(yù)警指標(biāo)及臨界值；預(yù)警指標(biāo)及臨界值分別包括日常預(yù)測指標(biāo)和聲發(fā)射實時監(jiān)控預(yù)警指標(biāo)；

S2：通過不同的防治災(zāi)害措施考察，確定防治措施類型、參數(shù)，依據(jù)此措施及參數(shù)分析日常防治措施不完善之處，建立預(yù)警指標(biāo)；

S3：收集涉及災(zāi)害區(qū)域合理采掘部署決策、綜合防治措施、局部綜合防治措施各個環(huán)節(jié)人員的習(xí)慣性錯誤行為，建立數(shù)據(jù)庫，建立預(yù)警指標(biāo)；

S4：井下各種參數(shù)測定傳感器提供數(shù)據(jù)采集，從災(zāi)害發(fā)生客觀危險性、預(yù)防措施缺陷及管理缺陷構(gòu)建預(yù)警數(shù)據(jù)庫、預(yù)警指標(biāo)及判識分析數(shù)學(xué)模型、臨界值，進(jìn)行煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害綜合預(yù)警。

優(yōu)選地，方法包括：

S5：客觀危險性指標(biāo)：煤層賦存異常主要依靠地勘鉆孔、井下探煤鉆孔或物探技術(shù)進(jìn)行探測，確定煤層賦存異常系數(shù)；地質(zhì)構(gòu)造異常主要依靠地勘鉆孔、井下探構(gòu)造鉆孔或物探技術(shù)進(jìn)行探測地質(zhì)構(gòu)造類型及參數(shù)；應(yīng)力分布異常主要通過進(jìn)行應(yīng)力實測、采掘情況確定應(yīng)力集中區(qū)；沖擊傾向性異常主要通過現(xiàn)場采取煤樣實驗室研究確定；綜合以上確定復(fù)合型災(zāi)害危險區(qū)域；針對災(zāi)害危險性區(qū)域，確定考察突出預(yù)兆、日常預(yù)測指標(biāo)和聲發(fā)射指標(biāo)及臨界值；

S6：預(yù)防措施缺陷指標(biāo)：依據(jù)已確定的防治措施參數(shù)，確定出控制范圍、終孔間距及超前距指標(biāo)；

S7：管理隱患指標(biāo)：依據(jù)涉及災(zāi)害區(qū)域合理采掘部署決策、綜合防治措施、局部綜合防治措施各個環(huán)節(jié)人員的習(xí)慣性錯誤行為，建立數(shù)據(jù)庫，建立是、否執(zhí)行預(yù)警指標(biāo)；

S8：依據(jù)客觀危險性指標(biāo)、預(yù)防措施缺陷指標(biāo)及管理缺陷指標(biāo)的任意一個進(jìn)行煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警。

優(yōu)選地，方法包括：

S9：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)：地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)礦井?dāng)?shù)字化管理；預(yù)警大數(shù)據(jù)庫，主要存儲相關(guān)預(yù)警指標(biāo)所需信息數(shù)據(jù)；煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要用于上傳聲發(fā)射信號信息數(shù)據(jù)；

S10：煤巖沖擊地壓預(yù)警指標(biāo)判識分析系統(tǒng)：地質(zhì)、采掘動態(tài)管理系統(tǒng)，及時更新管理地質(zhì)、采掘情況變化數(shù)據(jù)，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；地質(zhì)應(yīng)力動態(tài)分析系統(tǒng)，隨著采掘變化，及時更新管理礦井應(yīng)力分布變化信息，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；聲發(fā)射實時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，及時智能預(yù)警煤體應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變化帶來的沖擊災(zāi)害，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；綜合防治措施管理系統(tǒng)，及時更新管理預(yù)測、防治措施實施情況數(shù)據(jù)，為客觀危險性和防治措施缺陷指標(biāo)提供依據(jù)；管理人員行為分析系統(tǒng)，及時更新管理人員行為數(shù)據(jù)，為管理隱患指標(biāo)提供依據(jù)；綜合客觀危險性、防治措施缺陷及管理隱患指標(biāo)進(jìn)行復(fù)合型災(zāi)害預(yù)警預(yù)報；

S11：井下各種參數(shù)測定傳感器提供數(shù)據(jù)采集，采用監(jiān)控系統(tǒng)傳感器、聲發(fā)射傳感器；

S12：地面預(yù)警服務(wù)器，用于存儲預(yù)警信息數(shù)據(jù)；

S13：預(yù)警結(jié)果發(fā)布管理系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)、手機發(fā)布報警結(jié)果。

從以上技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

通過發(fā)明的煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警技術(shù)，從災(zāi)害客觀危險性、防治措施缺陷及管理隱患三方面進(jìn)行災(zāi)害預(yù)警預(yù)報，實現(xiàn)了災(zāi)害的全方位過程控制，并通過發(fā)明的沖擊地壓災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)，將預(yù)警基礎(chǔ)數(shù)據(jù)服務(wù)器、預(yù)警指標(biāo)判識分析系統(tǒng)及煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)連接，實現(xiàn)了沖擊地壓動力災(zāi)害的智能預(yù)警及結(jié)果的網(wǎng)絡(luò)、手機發(fā)布。

采用煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警方法，從災(zāi)害客觀危險性、預(yù)防措施缺陷及管理缺陷方面構(gòu)建預(yù)警指標(biāo)、判識分析模型及預(yù)警系統(tǒng)，從過程進(jìn)行精細(xì)化、實時化及智能化管理和災(zāi)害預(yù)警。填補了復(fù)合型煤巖瓦斯動力災(zāi)害預(yù)警技術(shù)缺乏，增強了復(fù)合型煤巖瓦斯動力災(zāi)害預(yù)警預(yù)防，降低了復(fù)合型災(zāi)害發(fā)生危害。

采用系統(tǒng)學(xué)人-機-環(huán)理念，從災(zāi)害客觀危險性、預(yù)防措施缺陷及管理缺陷等方面構(gòu)建預(yù)警模型、預(yù)警指標(biāo)、判識分析模型及預(yù)警系統(tǒng)，從過程進(jìn)行精細(xì)化、實時化及智能化管理和災(zāi)害預(yù)警。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明的技術(shù)方案，下面將對描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警方法的流程圖；

圖2為煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警方法實施例流程圖；

圖3為煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)圖。

具體實施方式

為使得本發(fā)明的發(fā)明目的、特征、優(yōu)點能夠更加的明顯和易懂，下面將運用具體的實施例及附圖，對本發(fā)明保護(hù)的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，下面所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而非全部的實施例?；诒緦＠械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都屬于本專利保護(hù)的范圍。

本實施例提供一種煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警方法，如圖1至3所示，方法包括：

S1：依據(jù)沖擊地壓動力災(zāi)害特點，地質(zhì)、瓦斯、采掘技術(shù)人員通過地質(zhì)測量、現(xiàn)場井下實測及采掘生產(chǎn)獲得的煤層厚度變異系數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造異常、沖擊傾向性、應(yīng)力集中及災(zāi)害預(yù)兆數(shù)據(jù)，依據(jù)災(zāi)害發(fā)生機理進(jìn)行沖擊地壓動力災(zāi)害客觀危險性分析，摸清災(zāi)害發(fā)生程度，并考察合適的預(yù)警指標(biāo)及臨界值；預(yù)警指標(biāo)及臨界值分別包括日常預(yù)測指標(biāo)和聲發(fā)射實時監(jiān)控預(yù)警指標(biāo)；

S2：通過不同的防治災(zāi)害措施考察，確定防治措施類型、參數(shù)，依據(jù)此措施及參數(shù)分析日常防治措施不完善之處，建立預(yù)警指標(biāo)；

S3：收集涉及災(zāi)害區(qū)域合理采掘部署決策、綜合防治措施、局部綜合防治措施各個環(huán)節(jié)人員的習(xí)慣性錯誤行為，建立數(shù)據(jù)庫，建立預(yù)警指標(biāo)；

S4：井下各種參數(shù)測定傳感器提供數(shù)據(jù)采集，從災(zāi)害發(fā)生客觀危險性、預(yù)防措施缺陷及管理缺陷構(gòu)建預(yù)警數(shù)據(jù)庫、預(yù)警指標(biāo)及判識分析數(shù)學(xué)模型、臨界值，進(jìn)行煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害綜合預(yù)警。

其中，包括以下步驟：

S5：客觀危險性指標(biāo)：煤層賦存異常主要依靠地勘鉆孔、井下探煤鉆孔或物探技術(shù)進(jìn)行探測，確定煤層賦存異常系數(shù)；地質(zhì)構(gòu)造異常主要依靠地勘鉆孔、井下探構(gòu)造鉆孔或物探技術(shù)進(jìn)行探測地質(zhì)構(gòu)造類型及參數(shù)；應(yīng)力分布異常主要通過進(jìn)行應(yīng)力實測、采掘情況確定應(yīng)力集中區(qū)；沖擊傾向性異常主要通過現(xiàn)場采取煤樣實驗室研究確定；綜合以上確定復(fù)合型災(zāi)害危險區(qū)域；針對災(zāi)害危險性區(qū)域，確定考察突出預(yù)兆、日常預(yù)測指標(biāo)和聲發(fā)射指標(biāo)及臨界值；

S6：預(yù)防措施缺陷指標(biāo)：依據(jù)已確定的防治措施參數(shù)，確定出控制范圍、終孔間距及超前距等指標(biāo)；

S7：管理隱患指標(biāo)：依據(jù)涉及災(zāi)害區(qū)域合理采掘部署決策、綜合防治措施、局部綜合防治措施等各個環(huán)節(jié)人員的習(xí)慣性錯誤行為，建立數(shù)據(jù)庫，建立是、否執(zhí)行預(yù)警指標(biāo)；

S8：依據(jù)客觀危險性指標(biāo)、預(yù)防措施缺陷指標(biāo)及管理缺陷指標(biāo)的任意一個進(jìn)行煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警。

其中，包括以下步驟：

S9：基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng)：地理信息系統(tǒng)實現(xiàn)礦井?dāng)?shù)字化管理；預(yù)警大數(shù)據(jù)庫，主要存儲相關(guān)預(yù)警指標(biāo)所需信息數(shù)據(jù)；煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)，主要用于上傳聲發(fā)射信號信息數(shù)據(jù)；

S10：煤巖沖擊地壓預(yù)警指標(biāo)判識分析系統(tǒng)：地質(zhì)、采掘動態(tài)管理系統(tǒng)，及時更新管理地質(zhì)、采掘情況變化數(shù)據(jù)，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；地質(zhì)應(yīng)力動態(tài)分析系統(tǒng)，隨著采掘變化，及時更新管理礦井應(yīng)力分布變化信息，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；聲發(fā)射實時監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，及時智能預(yù)警煤體應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變化帶來的沖擊災(zāi)害，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；綜合防治措施管理系統(tǒng)，及時更新管理預(yù)測、防治措施實施情況數(shù)據(jù)，為客觀危險性和防治措施缺陷指標(biāo)提供依據(jù)；管理人員行為分析系統(tǒng)，及時更新管理人員行為數(shù)據(jù)，為管理隱患指標(biāo)提供依據(jù)；綜合客觀危險性、防治措施缺陷及管理隱患指標(biāo)進(jìn)行復(fù)合型災(zāi)害預(yù)警預(yù)報；

S11：井下各種參數(shù)測定傳感器提供數(shù)據(jù)采集，采用監(jiān)控系統(tǒng)傳感器、聲發(fā)射傳感器；

S12：地面預(yù)警服務(wù)器，用于存儲預(yù)警信息數(shù)據(jù)；

S13：預(yù)警結(jié)果發(fā)布管理系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)、手機發(fā)布報警結(jié)果。

本發(fā)明提供一實施例，包括以下步驟：

S21：依據(jù)沖擊地壓動力災(zāi)害特點，地質(zhì)、瓦斯、采掘技術(shù)人員通過地質(zhì)測量、現(xiàn)場井下實測及采掘生產(chǎn)等獲得的煤層厚度變異系數(shù)、地質(zhì)構(gòu)造異常、沖擊傾向性、應(yīng)力集中及災(zāi)害預(yù)兆等數(shù)據(jù)，依據(jù)災(zāi)害發(fā)生機理進(jìn)行沖擊地壓動力災(zāi)害客觀危險性分析，摸清災(zāi)害發(fā)生程度，并考察合適的預(yù)警指標(biāo)及臨界值預(yù)警指標(biāo)包括日常預(yù)測指標(biāo)和聲發(fā)射實時監(jiān)控預(yù)警指標(biāo)；

具體實施：煤層賦存異常主要依靠地勘鉆孔、井下探煤鉆孔或物探技術(shù)等進(jìn)行探測，確定煤層賦存異常系數(shù)，厚度變異系數(shù)Cm≥0.15為危險區(qū)；地質(zhì)構(gòu)造異常主要依靠地勘鉆孔、井下探構(gòu)造鉆孔或物探技術(shù)等進(jìn)行探測地質(zhì)構(gòu)造類型及參數(shù)，距離地質(zhì)構(gòu)造帶≤20m為危險區(qū)；應(yīng)力分布異常主要通過進(jìn)行應(yīng)力實測、采掘情況確定應(yīng)力集中區(qū)≥應(yīng)力集中區(qū)3倍距離為無危險區(qū)；沖擊傾向性異常通過采取煤樣實驗室研究，煤的動態(tài)破壞事件DT＞500、彈性能量指數(shù)WET＜2、沖擊能量指數(shù)KE＜1.5、單軸抗壓強度RC＜7及彎曲能量指數(shù)UWQ≤10等綜合判斷無沖擊危險；通過區(qū)域鉆孔實施情況確定危險區(qū)；卡鉆、響煤炮等為危險區(qū)，綜合以上確定沖擊地壓動力災(zāi)害危險區(qū)域；針對災(zāi)害危險性區(qū)域，確定考察日常預(yù)測指標(biāo)、突出預(yù)兆和聲發(fā)射指標(biāo)及臨界值，日常預(yù)測指標(biāo)主要有鉆屑量指標(biāo)S，聲發(fā)射預(yù)測指標(biāo)為事件數(shù)A、能量指標(biāo)B，通過現(xiàn)場實際考察確定臨界值，突出預(yù)兆為卡鉆、響煤炮等。

S22：通過不同的防治災(zāi)害措施考察，確定防治措施類型、參數(shù)，依據(jù)此措施及參數(shù)分析日常防治措施不完善之處，建立預(yù)警指標(biāo)；

具體實施：主要依靠已確定的防治措施參數(shù)，確定出控制范圍、終孔間距及超前距等指標(biāo)，預(yù)警指標(biāo)主要有控制范圍a、孔間距b、超前距c，通過實際實施結(jié)果參數(shù)與設(shè)計參數(shù)比對，進(jìn)行預(yù)警。

S23：收集涉及災(zāi)害區(qū)域合理采掘部署決策、綜合防治措施、局部綜合防治措施等各個環(huán)節(jié)人員的習(xí)慣性錯誤行為，建立數(shù)據(jù)庫，建立預(yù)警指標(biāo)；

具體實施：主要依靠涉及災(zāi)害區(qū)域合理采掘部署決策、綜合防治措施、局部綜合防治措施等各個環(huán)節(jié)人員的習(xí)慣性錯誤行為，建立數(shù)據(jù)庫，建立是、否執(zhí)行預(yù)警指標(biāo)，預(yù)警指標(biāo)主要為采掘部署是否合理、綜合防治措施是否執(zhí)行、局部措施是否執(zhí)行等，指標(biāo)值為0或1，如與合理結(jié)果不否，指標(biāo)為0，則進(jìn)行預(yù)警。

S24：從災(zāi)害發(fā)生客觀危險性、預(yù)防措施缺陷及管理缺陷等構(gòu)建預(yù)警數(shù)據(jù)庫、預(yù)警指標(biāo)及判識分析數(shù)學(xué)模型、臨界值，進(jìn)行煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害綜合預(yù)警。依據(jù)客觀危險性指標(biāo)、預(yù)防措施缺陷指標(biāo)及管理缺陷指標(biāo)的任意一個進(jìn)行煤巖沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警。

具體實施軟件平臺、傳感器等有：

基礎(chǔ)數(shù)據(jù)系統(tǒng) 1：地理信息系統(tǒng)①，主要實現(xiàn)礦井?dāng)?shù)字化管理；預(yù)警大數(shù)據(jù)庫②，主要存儲相關(guān)預(yù)警指標(biāo)所需信息數(shù)據(jù)；煤礦安全監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)③，主要用于采集監(jiān)控系統(tǒng)中瓦斯?jié)舛葦?shù)據(jù)；

沖擊地壓動力災(zāi)害預(yù)警指標(biāo)判識分析系統(tǒng) 2：地質(zhì)、采掘動態(tài)管理系統(tǒng)④，及時更新管理地質(zhì)、采掘情況變化數(shù)據(jù)，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；地質(zhì)應(yīng)力動態(tài)分析系統(tǒng)⑤，隨著采掘變化，及時更新管理礦井應(yīng)力分布變化信息，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；聲發(fā)射實時監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)⑥，及時智能預(yù)警煤體應(yīng)力、結(jié)構(gòu)變化帶來的沖擊災(zāi)害，為客觀危險性指標(biāo)提供依據(jù)；綜合防治措施管理系統(tǒng)⑦，及時更新管理預(yù)測、防治措施實施情況數(shù)據(jù)，為客觀危險性和防治措施缺陷指標(biāo)提供依據(jù)；管理人員行為分析系統(tǒng)⑧，及時更新管理人員行為數(shù)據(jù)，為管理隱患指標(biāo)提供依據(jù)；綜合客觀危險性、防治措施缺陷及管理隱患指標(biāo)進(jìn)行復(fù)合型災(zāi)害預(yù)警預(yù)報。

井下各種參數(shù)測定傳感器提供數(shù)據(jù)采集3，比如監(jiān)控系統(tǒng)傳感器、聲發(fā)射傳感器等；

地面預(yù)警服務(wù)器4，用于存儲預(yù)警信息數(shù)據(jù)；

S25：預(yù)警結(jié)果發(fā)布管理系統(tǒng)5，主要通過網(wǎng)絡(luò)、手機發(fā)布報警結(jié)果。

本說明書中各個實施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實施例重點說明的都是與其他實施例的不同之處，各個實施例之間相同相似部分互相參考即可。

對所公開的實施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實施例中實現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點相一致的最寬的范圍。