[发明专利]一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法

摘要

一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法，属于煤炭开采技术领域；该方法包括：步骤1：对待预测矿井的历史冲击地压事件进行分析，确定临界能量；步骤2：利用微震监测系统对待预测矿井发生的微震事件的震级和方位进行监测；步骤3：根据高能量微震事件的震源位置和能量值，构建煤岩动力系统模型；步骤4：根据采掘工程所在煤岩动力系统模型区域，预测冲击地压发生时，采掘工程面临的冲击地压危险性；本发明提出煤岩动力系统模型及其各区域尺度计算方法，并建立各区域与冲击危险程度对应关系，根据煤岩动力系统模型可判断不同尺度范围内的冲击危险程度，可为各矿井有针对性预防和治理冲击地压灾害提供依据。

主权项

1.一种基于煤岩动力系统的矿井冲击地压危险性预测方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：对待预测矿井的历史冲击地压事件进行分析，确定该矿井冲击地压发生的临界能量；步骤2：对待预测矿井发生的微震事件的震级和方位进行监测；步骤3：根据高能量微震事件即冲击地压发生临界能量及以上的微震事件的震源位置和能量值，构建煤岩动力系统模型，所述煤岩动力系统模型包括：动力核区、破坏区、损伤区和影响区四个区域；步骤4：根据采掘工程所在煤岩动力系统模型区域，预测采掘工程面临的冲击地压危险性；所述煤岩动力系统的中心位置为高能量微震事件的震源位置，煤岩动力系统各区域边界均为以中心位置为球心的球形边界；所述煤岩动力系统各区域边界半径计算方法如下：动力核区：其中，R为煤岩动力系统动力核区半径(m)；E为煤岩体弹性模量(GPa)；μ为泊松比；γ为上覆岩层容重的平均值(kN/m³)；H为单元体所处位置的深度(m)；k₁、k₂、k₃为应力集中系数，k₁为最大主应力与垂直应力的比值；k₂为中间主应力与垂直应力的比值；k₃为最小主应力与垂直应力的比值；ΔU＝U_G‑U_Z；U_Z为自重应力场下煤岩动力系统的能量(J)；U_G构造应力场下煤岩动力系统的能量(J)；破坏区：其中，R_P为煤岩动力系统破坏区半径(m)；V_P为冲击波在煤岩体介质中的传播速度(m/s)；σ_c为煤岩体的单轴抗压强度(MPa)；ρ为煤岩动力系统动力核区煤岩体的密度(kg/m³)；ΔU为冲击地压或微震事件的能量(J)；σ_cd为煤岩体的动态抗压强度(MPa)；λ为侧压系数；损伤区：其中，R_S为煤岩动力系统损伤区半径(m)；σ_td为煤岩体的动态抗拉强度(MPa)；影响区：其中，R_Y为煤岩动力系统影响区半径(m)；D为煤岩体的损伤系数。