[发明专利]基于移动CT辐射的冲击地压监测预警方法及装置

说明书

本发明公开一种基于移动CT辐射的冲击地压监测预警方法及装置，利用掘进巷道迎头或者帮部两侧的卸压孔，在卸压孔两侧分别设置可移动的电磁波CT发射器和电磁波CT接收器，每隔设定时间向卸压孔深处移动设定距离，同时发射一次电磁波信号，通过对电磁波CT接收器接收到的电磁波信号进行处理，并根据处理结果给出监测和预警信息。本发明装置包括电磁波CT发射器和接收器、塑料轨道槽、小滑车轨道、小滑车、触发电路板和服务器，小滑车带动电磁波CT接收器和发射器在小滑车轨道上移动，电磁波CT发射器向电磁波CT接收器发射信号，服务器接收并处理电磁波CT接收器传送的信号，并给出监测和预警信息，实现巷道掘进过程中的实时监测预警。

技术领域

本发明涉及一种冲击地压监测预警方法及装置，具体是一种基于移动CT辐射的冲击地压监测预警方法及装置，属于监测预警技术领域。

背景技术

冲击地压是煤矿煤岩动力灾害之一，近年来，随着开采深度和开采强度的增加，较大、重大冲击地压事故时有发生。煤矿冲击地压是动静载叠加诱发的动力灾害。冲击地压发生的时间、地点、区域、震源等的复杂多样性和冲击地压的突发性，使得其预测工作极为困难复杂，成为亟待解决的世界性难题。目前，冲击动力灾害的监测预警方法主要有基于岩石力学的钻屑法、应力监测法，以及基于地球物理学的声发射法、微震法、电磁辐射法等，其中，电磁辐射法应用最为广泛。

电磁辐射法主要采用电磁波CT进行探测，电磁波CT探测方法主要是利用不同介质对电磁波吸收能力的差异，根据采集到电磁波信号的强度对传播区域内的异常介质进行预测。将波速层析成像与微震监测相结合而形成的震动波CT反演技术，通过监测煤岩破裂产生的微震震源和(或)人工震源，在震源与传感器之间形成震动波传播射线，利用走时差解算出各传播射线上的波速进而反演出探测区域的波速分布，再根据波速分布来评价煤层内潜在的应力异常区，进而识别动力灾害危险区域。传统的电磁波CT探测操作方便，仅需打两个钻孔，探测频率最高可达32MHz。实际应用中若逢掘必探，安全性得以保障，但对生产效率影响较大，因此，探测时机的选择就成了电磁波CT应用的关键问题，这就导致如果采用单一的电磁波CT探测手段进行危险性评价时，由于无法覆盖矿井所有采掘巷道的围岩，容易产生评价盲区，使评价结果不够准确。同时由于在巷道挖掘过程中巷道围岩应力会发生变化，重新分配，这就导致单一的电磁波CT辐射并不适合于巷道掘进过程中的实时监测。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种基于移动CT辐射的冲击地压监测预警方法及装置，监测面积大，能够覆盖矿井所有采掘巷道的围岩，避免产生评价盲区，实现巷道掘进过程中的实时监测预警，评价结果准确。

为实现上述目的，本发明提供一种基于移动CT辐射的冲击地压监测预警方法，包括以下步骤：

1)利用掘进巷道迎头或者帮部两侧的卸压孔，两侧卸压孔中分别放入N个电磁波CT发射器和N个电磁波CT接收器，所述电磁波CT发射器和电磁波CT接收器位置一一对应，所述电磁波CT发射器和电磁波CT接收器的间距均为S；

2)电磁波CT发射器和电磁波CT接收器同步向卸压孔深处移动，每隔T1时间移动一次，每次移动设定距离S1，每移动设定距离S1电磁波CT发射器向电磁波CT接收器发送一次电磁波信号；

3)对位置P的电磁波CT接收器接收到的电磁波信号进行处理：

对位置P的电磁波CT接收器每次接收到的波的能量值求平均值，然后将位置P得到的第k次平均值与前k-1次得到的每个平均值求方差，然后将得到的方差值与第k-1次求得的方差值进行归一化处理，根据处理结果判断位置P冲击地压的危险性；

4)若判断位置P煤岩冲击的危险性为弱冲击地压危险、中等冲击地压危险或强冲击地压危险，则发出预警信号；

所述第k次平均值为电磁波CT接收器当前得到的波的能量值的平均值；所述位置P为一个位置集合，包括所有电磁波CT接收器所在的位置。