[发明专利]一种基于微震监测判识大能量矿震致灾性的方法

说明书

一种基于微震监测判识大能量矿震致灾性的方法，在回采工作面前方按照距离远近关系先后布置大、中和小量程型拾震传感器，实时采集震源产生的震动波信号，获得最大振动速度、震源空间位置和能量、震源中心点与拾震传感器之间的距离，依据经验判别某拾震传感器接收矿震最大振动速度下对巷道围岩的影响情况；同时基于工作面周边及其超前监测区域历史一段时间内的矿震数据，拟合计算得到监测区域内矿震振动速度的衰减公式，从而计算大能量矿震传播至任一点位置的质点峰值速度，结合巷道围岩破坏情况确定其致灾速度临界值，当超过该值时，则该大能量矿震具有致灾性，反之，则未有致灾性。该方法能对大能量矿震进行实时、有效监测并判别其致灾性。

技术领域

本发明属于煤矿开采及煤矿安全技术领域，具体涉及一种基于微震监测判识大能量矿震致灾性的方法。

背景技术

矿震也称为矿山震动或者矿山地震，是煤岩体内部裂隙发育、弹性能突然释放并产生明显震动和声响的动力现象。强度较低的矿震发生时，一般情况下煤岩不向已采空间抛出，而部分强矿震发生时可导致煤体片帮或煤岩块塌落、抛出等现象，甚至诱发一定范围内的煤体发生冲击地压。在采矿巷道中发生震动和冲击地压，将会引起巷道、工作面的破坏以及人员的伤亡情况的出现，其主要原因是震动波传播过程中动载荷脉冲的冲击，使煤层垮落，动力抛出煤岩体，造成冲击地压区域人员伤亡。

近年来，随着煤矿开采深度及强度日益加大，地质与开采条件更加复杂，冲击地压难题愈发突显，冲击地压事故频繁发生。受井下工作面采掘扰动、顶板活动、构造运动等影响，使得采掘空间煤岩体应力状态重新分布、煤岩体破裂，产生大量矿震，并以震动波形式向外传播，进而对采掘空间造成二次扰动，经大量震动波反复作用，对采掘空间、巷道围岩造成累积损伤，降低了煤岩体强度，增加了冲击地压发生的概率。由冲击地压的“动静载叠加诱冲机理”可知，冲击地压是采动空间区域静态应力场和局部动态应力场与围岩结构多尺度耦合迭代演化的结果，当采掘空间周围煤岩体中的静载与矿震形成的动载叠加超过煤岩体冲击的临界应力水平时，煤岩体就会瞬间破坏，发生冲击地压。因此，井下工作面开采期间发生大能量矿震或者强矿震时，如何有效监测以及准确评估大能量矿震或者强矿震是否会对采掘空间、巷道围岩造成破坏，对冲击地压危险的预测与治理具有重要意义。

冲击地压预测预警是防灾减灾的重要环节，可以为冲击地压现场治理提供有力的指导，其核心目标是在灾害发生前准确判定灾害的时间、区域与危险性等级。目前为解决煤矿开采冲击地压这一世界性难题，常用的监测冲击地压的方法包括微震监测、电磁辐射监测、地音监测、应力监测以及钻屑法等监测方法。经过大量研究和工程实践，微震监测技术已成为冲击地压监测预警的主要手段之一，通过微震监测系统实时捕捉矿震信号，获得震动波信号的清晰波形，并对矿震的发震时刻、空间位置以及震源能量进行计算。因此，如何利用现有微震监测系统，对大能量矿震进行实时、有效监测，并分析矿震激发震动波传播过程中的衰减特征，是定量化判识大能量矿震是否具有致灾性的关键所在。

目前，对于冲击地压矿井开采期间频繁发生的大能量矿震，还未有能够对大能量矿震振动速度以及判识其致灾性进行有效确定的方法，因此，亟需提供一种能够基于微震监测技术下对不同矿井、不同采掘区域开采期间的大能量矿震或者强矿震进行有效监测的方法，以能分析出大能量矿震震动波传播过程中的衰减特征，并确定出致灾性的振动速度，同时，能进一步判识出大能量矿震传播期间是否具有致灾性，并可有效划分出冲击地压危险区域，从而能够便于提前采取有效的卸压解危措施，加强巷道支护与冲击地压监测，以有力的保障矿井的安全生产工作。

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微震监测判识大能量矿震致灾性的方法，该方法能对大能量矿震进行实时、有效的监测，并能够定量化的判识出大能量矿震是否具有致灾性，可减少大能量矿震治理的盲目性，针对判识出的致灾性大能量矿震能够及时采取有效的卸压解危措施，并加强巷道支护与冲击地压监测，以有力的保障矿井的安全生产工作。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于微震监测判识大能量矿震致灾性的方法，包括以下步骤：