[发明专利]一种巷道抗震安全系数计算方法及安全预测方法

说明书

本发明公开了一种巷道抗震安全系数计算方法及安全预测方法，步骤1、通过井下所有爆破微震数据确定巷道可抵抗的最小矿震能量E_min；步骤2、根据震动波在岩体中的传播衰减规律计算预计可发生最大矿震能量E_max从任一位置传播至巷道的剩余能量E_m；步骤3、根据巷道可抵抗最小矿震能量E_min和E_m计算得到巷道的抗震安全系数β。其中，涉及的巷道抗震安全系数计算公式物理意义明确、公式涉及的参量计算清楚，计算过程所涉及的爆破微震数据的获取比较简单，投入的成本很低，而且普适性强。

技术领域

本发明涉及一种巷道抗震安全系数计算方法及安全预测方法。

背景技术

矿震是煤矿在地下开采过程中围岩出现快速的错动、破裂等现象，是煤岩体对区域或局部应力调整的一种响应，同时会伴随着能量的产生。在煤矿开采过程中，会伴随着矿震的发生，并可能产生冲击地压(一种致灾型的矿震)，这对巷道的安全有着巨大的威胁，所以确定巷道的抗震能力是工作面设计、停采线设计、支护设计、推进速度安排等必不可少的工作。

然而，现有的抗震能力计算方法中，基本都只是简单的将锚杆和锚索的抗震能量相加，虽然可以在一定程度上通过锚固水平反映出巷道的抗震能力，但是并没有将巷道所处的周围环境对矿震能量的影响进行分析，不仅计算结果误差大，而且严重影响后续的工作面设计、停采线设计、支护设计、推进速度安排等事宜。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种巷道抗震安全系数计算方法及安全预测方法，基于微震监测参数和矿震能量在岩体中的传播和衰减规律计算巷道抗震安全系数及安全预测，具有非常高的实用价值和现实意义。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种巷道抗震安全系数计算方法，包括如下步骤：

步骤1、通过井下所有爆破微震数据确定巷道可抵抗的最小矿震能量E_min；

步骤2、根据震动波在岩体中的传播衰减规律计算预计可发生最大矿震能量E_max从任一位置传播至巷道的剩余能量E_m；

步骤3、根据巷道可抵抗最小矿震能量E_min和E_m计算得到巷道的抗震安全系数β：

β＝E_min/E_m

优选，步骤1中，统计井下监测区域内所有爆破微震数据E_i，获得最大矿震能量值max{E_i}，并依据最不利安全原则，将其设定为巷道可抵抗的最小矿震能量E_min。

优选，步骤2中：

步骤201、选取监测区域微震事件，根据质点峰值速度在岩体中的传播衰减规律，拟合计算出震动波在岩体中的传播吸收系数

步骤202、根据传播吸收系数计算震动波能量在岩体中的传播衰减规律。

优选，步骤201中，传播吸收系数采用如下公式进行最小二乘拟合计算获取：

式中，c为比例常数，为传播吸收系数，r_i为震源至传感器i的距离，A_i为传感器i记录的质点峰值速度，e为自然常数。

优选，步骤202中，震动波能量在岩体中的传播衰减公式为：