一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种冲击地压危险性的预测方法，具体是一种地应力型冲击地压危险 性多元信息耦合预测方法。
【背景技术】
[0002] 近年来，随着经济发展的需求，采矿往深部发展，地质条件复杂，冲击地压发生的 频率越来越高；在西北部地区，采深虽然较浅，冲击地压事故仍然多次发生。冲击地压是聚 积在巷道和采场周围煤岩体中的应力能量突然释放，将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响， 造成煤岩体震动和破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等动力现象。冲击 地压还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸，火灾以及水灾，干扰通风 系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。因此，冲击地压是煤矿重大灾害之一。传统 的预测方法有钻肩法、应力值法，这些方法指标单一，适用性差。现场的采掘工作面的地质 条件复杂，根据冲击地压发生的机理及CT反演技术，冲击地压的发生与应力梯度有直接关 系。传统的监测煤体中应力值的方法，操作复杂，只能监测局部点的应力值，无法对整个煤 体中的应力值进行实时监测，而且破坏了煤体的力学结构。
【发明内容】
[0003] 针对上述现有技术存在的问题，本发明提供一种地应力型冲击地压危险性多元信 息耦合预测方法，能实时预测冲击地压危险性，充分得出冲击地压突出危险性信息。
[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：该种地应力型冲击地压危险性多 元信息耦合预测方法，其具体步骤为：
[0005] (1)采用钻肩法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力 分布曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；
[0007] 上式中：a S为应力点O i和应力点σ 2之间的距离，Δ σ为应力梯度；
[0008] (2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收， 然后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布 情况，具体公式为；
[0010] 上式中：A S是测量的波速点V1和测量的波速点V 2之间的距离，VG为波速梯度； [0011] ⑶由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯 度增加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯 度临界值VGni;
[0012] Vp= aX σ λ
[0013] 上式中，Vp表示P波波速；a是常数，是修正值；σ为应力值；λ是指数，常量；
[0014] (4)在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接 收波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG ;
[0015] (5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VGJi行比较，若VG小于 VGni，则预测结果为安全；若VG大于VGni，则预测结果为危险，可及时采取相应的解危措施。
[0016] 与现有技术相比，本发明利用波速与应力之间的耦合特性，得出波速梯度与应力 梯度之间存在线性关系，从而建立了地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测模型，实 时预测冲击地压危险性，能充分得出冲击地压突出危险性信息，通过监测波速解决了应力 值法只能监测煤体中局部应力的局限性，能实现对整个煤体进行反演分析，提高了冲击地 压危险性预测的准确性，而且操作简单，耗费人力物力较少，能实现实时预测，具有较好的 适用性。
【附图说明】
[0017] 图1是本发明的结构示意图；
【具体实施方式】
[0018] 下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0019] 如图1所示，本发明的具体步骤为：
[0020] (1)采用钻肩法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力 分布曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；
[0022] 上式中：Δ S为应力点σ JP应力点σ 2之间的距离，Δ σ为应力梯度；
[0023] (2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收， 然后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布 情况，具体公式为；
[0025] 上式中：Δ S是测量的波速点V1和测量的波速点V 2之间的距离，VG为波速梯度；
[0026] (3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯 度增加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯 度临界值VG ni;
[0027] Vp= aX σ λ
[0028] 上式中，Vp表示P波波速；a是常数，是修正值；σ为应力值；λ是指数，常量；
[0029] (4)在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接 收波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG ;
[0030] (5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VGJi行比较，若VG小于 VGni，则预测结果为安全；若VG大于VGni，则预测结果为危险，可及时采取相应的解危措施。
【主权项】
1. 一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，其特征在于，其具体步骤 为： (1) 采用钻肩法或应力计法在冲击危险区域测试煤体中的应力值，然后绘制应力分布 曲线，通过对距离求导，得出应力梯度的分布情况，具体公式为；上式中：A S为应力点〇JP应力点〇 2之间的距离，A〇为应力梯度； (2) 在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过设置在另一侧拾波器接收，然 后进行CT层析成像技术得到煤体中的波速分布，通过对距离求导，得出波速梯度的分布情 况，具体公式为；上式中：A S是测量的波速点V1和测量的波速点V2之间的距离，VG为波速梯度； (3) 由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，根据下述线性公式，得出随着应力梯度增 加，波速梯度也线性增加，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临 界值VGni; Vp= aX〇A 上式中，Vp表示P波波速；a是常数，是修正值；〇为应力值；A是指数，常量； (4) 在采煤机回采过程中，在煤壁一侧每半小时撞击一次，在另一侧通过拾波器接收 波，进而得到煤体中波速的分布，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG; (5) 将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VGJi行比较，若VG小于VG"，则 预测结果为安全；若VG大于VGni，则预测结果为危险。
【专利摘要】本发明公开了一种地应力型冲击地压危险性多元信息耦合预测方法，(1)在冲击危险区域测试煤体中的应力值，得出应力梯度的分布情况；(2)在冲击危险区域煤体的一侧放炮或撞击煤壁，通过另一侧拾波器接收，然后进行CT层析成像技术得出波速梯度的分布情况；(3)由于应力梯度与波速梯度之间的耦合性，通过确定煤体发生冲击地压的应力梯度临界值，得出波速梯度临界值VGm；(4)在采煤机回采过程中，通过公式实时得到煤体中的波速梯度VG；(5)将实时检测得出的波速梯度VG与波速梯度临界值VGm进行比较，若VG小于VGm，则预测结果为安全；若VG大于VGm，则预测结果为危险。能实时预测冲击地压危险性，充分得出冲击地压突出危险性信息。
【IPC分类】G06F17/50
【公开号】CN105045969
【申请号】CN201510375710
【发明人】陆菜平, 刘广建, 刘洋, 刘鹏飞, 王洪宇
【申请人】中国矿业大学
【公开日】2015年11月11日
【申请日】2015年6月30日