[发明专利]一种应用区域动力规划控制矿井动力能量来源的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤炭开采领域，尤其涉及在具有动力现象的矿井中，应用区域动力规划控制矿井动力能量来源的方法。

背景技术

煤炭行业属于传统的高危行业，各种灾害事故时有发生。近年来，包括煤与瓦斯突出、冲击地压和矿震在内的矿井动力现象成为威胁煤矿的主要因素。据统计，在我国的724处国有重点煤矿中，高瓦斯矿井达到152处，占总数的21%；煤与瓦斯突出的矿井154处，占总数的21.3%，并且达到全世界的1/3。另外，我国910处大型煤矿中具有冲击地压危险的煤矿47处，占总数的5.16%。截止到2003年已有102处煤矿发生过矿震。

我国目前矿井的平均开采深度递增速度为8-12m/年，东部的一些矿井更是达到了10-25m/年的延深速度，这一现状决定了我国相当数量的矿井已经或者即将进入深部开采范畴，而且，埋深1000米以下探明的煤炭资源储量占总储量的53%。与浅部开采相比，深部岩体构造和应力环境更为复杂，表现为“煤与瓦斯突出、冲击地压以及矿震”等动力现象产生的灾害在强度上加剧、频率上升高，将会制约我国煤炭工业的安全、高效以及经济的可持续性发展。

因此，为了保证国民经济的进一步可持续发展，深部开采带来的制约煤矿安全、高效以及集约化开采的动力现象需要得到尽快的解决。这就要求必须揭示动力灾害发生的机理，对动力现象发生区域进行预测预报以及应用合理化的解危措施。

多年来研究人员致力于探索动力现象发生机理、冲击倾向性指标确定以及动力现象的预报和防治工作，提出了多种理论模型，包括刚度理论、强度理论、能量理论、冲击倾向理论以及变形系统失稳理论等。

概括上述研究成果，认为动力现象发生的主要共性影响因素之一为构造及其产生的应力，而针对动力现象的发生，目前研究工作的重点均集中在煤岩作为材料体失稳的条件上，而没有从改善动力现象发生时能量的来源上进行主动防治的研究。因此，确定矿井动力现象的能量来源（构造及其应力分布）并提出针对性的防治措施对于实现主动防治具有重要的意义。对于能量的来源问题，俄罗斯и.м.佩图霍夫教授和и.м.巴图金娜教授在1978-1979年期间建立了区域动力规划方法，认为影响矿井动力现象的因素是区域构造应力场及其空间分布的非均匀性，矿井动力现象多发生在高应力区和应力梯度区内，可部分解释矿井动力现象发生的时间和地点分布的不均匀性，受到地质构造和地应力的影响和控制。

综合区域动力规划的应用以及目前动力现象的研究，认为区域动力规划方法为从源头解决动力现象的发生提供了可能性，但是目前的应用却没有实现这一点，而且仍然忽略了工程技术因素对动力现象发生的重要作用。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提出了一种应用区域动力规划控制矿井动力能量来源的方法，使用区域动力规划的结果控制矿井动力来源，指导处于不同阶段的矿井采用最合理的方式进行生产，从而实现矿井动力灾害的主动防治。

为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：

一种应用区域动力规划控制矿井动力能量来源的方法，其中，所述方法包括以下步骤：

a、根据地质勘探资料，使用已有方法确定开采的工程技术方案;

b、采用区域动力规划方法进行断块识别与断裂划分；

c、根据区域动力划分出的断块及断裂对步骤a确定的工程技术方案进行改进，进而得到多个改进的工程技术方案；

d、对矿井进行地应力测量；

e、根据步骤c得到的改进的工程技术方案和步骤d得到的地应力，采用计算机数值模拟软件FLAC^3D对工程背景的应力分布进行计算，得到多个改进的工程技术方案分别对应的应力分布情况和分布范围；

f、对步骤e得到的应力分布进行划分，通过对比各改进的工程技术方案的应力分布值及分布范围的大小，确定最优方案；

g、根据步骤f得到的最优方案，划分出步骤f得到的最优方案对应的危险区和威胁区，并针对危险区和威胁区进行防治。

进一步，在步骤c中，当矿井处于设计或建设初期，对现有工程技术方案的改进包括开拓方式的改进和采煤方法的改进；

当矿井处于建设的中、后期，对现有工程技术方案的改进仅包括采煤方法的改进。