[发明专利]一种煤岩动力灾害危险的电磁辐射和地音监测预警方法

说明书

本发明公开了一种煤岩动力灾害危险的电磁辐射和地音监测预警方法，其包括如下步骤：1)根据电磁辐射和地音监测系统实时采集到的监测数据计算研究参量在一段时间内的加权平均值P(t)；(2)计算研究参量加权平均值P(t)的偏差值D(t)；(3)计算工作面正常开采期间研究参量偏差值绝对值|D(t)|的平均值并将作为偏差阈值；(4)计算研究参量一天内偏差值D(t)大于偏差阈值的次数D_s；(5)对D_s进行归一化处理，得到监测预警指标ε；(6)根据监测预警指标和预警方法对工作面的动力灾害危险状态实时预警，确定危险等级。该预警指标和预警方法物理意义明确、易于编程，可实现对动力灾害危险的实时和定量化预警，为矿井安全生产起到积极作用。

技术领域

本发明涉及一种煤岩动力灾害危险的监测预警指标和预警方法，具体是一种基于电磁辐射和地音监测技术的煤岩动力灾害危险性预警指标和预警方法，主要用于煤矿冲击地压和煤与瓦斯突出等动力灾害的实时监测和定量化预警。

背景技术

煤岩动力灾害主要包含冲击地压、煤与瓦斯突出等，受采动作用影响常发生在高应力集中区，其破坏性大，常造成井巷破坏、人员伤亡和设备损坏。由于煤炭资源长期开采，浅部资源逐渐枯竭，我国煤矿已逐步进入深部开采，动力灾害的频次、强度及其破坏性均呈上升趋势。准确高效的监测预警是煤矿提前采取解危措施、确保安全生产的前提和保障。

目前，煤岩动力灾害的监测预警方法主要包括钻屑量监测、电磁辐射监测、地音监测、煤体应力监测、微震监测等。钻屑量监测工程量大、成本高、监测范围小、获得的信息量有限，现阶段已逐渐成为一种辅助的监测手段；电磁辐射监测可对煤岩应力集中以及微破裂、大破裂进行监测，监测预警指标主要为能量和脉冲，预警效果有限；地音监测主要用于对动力灾害孕育发展初期的高频低能微破裂进行监测，监测预警指标主要为能量和频次，预警效果有待提高；煤体应力监测属于点监测，监测范围较小，钻孔应力计与煤体钻孔耦合不佳时起不到很好的预警作用；微震监测可实现对煤岩破裂的时序监测和对破裂源的空间定位，监测范围广，但微震主要用于对低频高能的大破裂进行监测，难以捕捉到动力灾害孕育初期的微破裂事件。

电磁辐射和地音监测数据量庞大，对微破裂事件十分敏感，能反映出众多细节信息，是较为理想的动力灾害监测预警手段。然而，由于缺乏对电磁辐射和地音前兆参量的深入细致研究，仅简单使用能量、脉冲数、频次等原始统计参数进行监测预警，导致误报、漏报出现的次数较多，已影响到矿井安全生产。可见，有必要通过对电磁辐射和地音前兆参量的深入分析，提出一种新的基于电磁辐射和地音监测的煤岩动力灾害危险性预警指标和预警方法，以达到提高煤岩动力灾害监测预警可靠性的目的。

本发明针对以上问题，提供一种煤岩动力灾害危险的电磁辐射和地音监测预警指标和预警方法，以便实现对煤岩动力灾害孕育发展过程的实时监测和动力灾害的可靠预警。

发明内容

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种煤岩动力灾害危险的电磁辐射和地音监测预警方法，其特征在于：该方法是在煤体和岩体上分别布置电磁辐射和地音传感器，实时采集电磁辐射的能量和脉冲数以及地音信号的能量和频次作为原始数据，其具体包括如下步骤：

步骤(1)根据电磁辐射和地音监测系统实时采集到的监测数据计算研究参量在一段时间内的加权平均值P(t)；

步骤(2)计算研究参量加权平均值P(t)的偏差值D(t)；

步骤(3)计算工作面正常开采期间研究参量偏差值绝对值|D(t)|的平均值并将作为偏差阈值；

步骤(4)计算研究参量偏差值D(t)一天内大于偏差阈值的次数D_s；

步骤(5)对D_s进行归一化处理得到监测预警指标ε；

步骤(6)根据监测预警指标和预警方法对工作面的动力灾害危险状态实时预警，确定动力灾害的危险等级。