【CN110159347A】一种深部高应力坚硬顶板采场动力灾害监测预警方法【专利】

(19)中华人民共和国国家知识产权局

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201910379671.6

(22)申请日 2019.05.05

(71)申请人 北京科技大学

地址 100083 北京市海淀区学院路30号

(72)发明人 盖德成　姜福兴　王存文　李东　

陈洋　米金辉　孙琰　

(74)专利代理机构 北京市广友专利事务所有限

责任公司 11237

代理人 张仲波

(51)Int.Cl.

E21F 17/18(2006.01)

G06F 17/50(2006.01)

G06Q 10/04(2012.01)

G06Q 10/06(2012.01)

G06Q 50/02(2012.01)

(54)发明名称

一种深部高应力坚硬顶板采场动力灾害监

测预警方法

(57)摘要

本发明提供一种深部高应力坚硬顶板采场

动力灾害监测预警方法，属于矿山动力灾害防治

技术领域。该方法首先调研获取地质资料，初步

确定动力灾害影响因素；然后制定地应力现场测

试方案，在采场附近进行地应力现场试验，在实

验室对地应力测点的岩芯进行围压滤定试验，总

结地应力分布规律；同时，采用SURPAC地质建模

软件，建立煤层、地表的三维立体模型，得到采场

静态地应力场分布特征，研究致灾机理，开展蓄

能岩层结构特征研究；最后确定监测方案及设

备，现场安装监测设备，现场监测预警。该方法采

用追踪岩体破裂轨迹和应力场迁移特征的监测方案，应用分级预警指标体系。可以准确预测工作面动力灾变的能级、时间和位置，保障工作面

的安全生产。权利要求书1页 说明书5页 附图2页CN 110159347 A 2019.08.23

C N 110159347

A

权　利　要　求　书1/1页CN 110159347 A

1.一种深部高应力坚硬顶板采场动力灾害监测预警方法，其特征在于：包括步骤如下：

(1)现场调研获取项目基本地质资料，初步确定动力灾害影响因素；

(2)制定地应力现场测试方案，准备地应力测试所需的仪器和装备；

(3)进行采场地应力现场试验，采用应力解除法获取地应力数据，同时取得采场试验地点的岩芯；

(4)对步骤(3)取得的岩芯进行实验室围压滤定试验，并总结地应力分布规律；

(5)采用SURPAC地质建模软件，建立煤层、地表的三维立体模型，研究得到采场静态地应力场分布特征；

(6)研究蓄能岩层结构特征及诱发动力灾害机理；

(7)建立山地应力条件下蓄能岩层组断裂的力学模型，研究不等厚坚硬砂岩组受地表山体形成的山地应力剪切作用而产生非周期性断裂规律及其与在山地应力影响下低位砂岩组周期性断裂的耦合作用，确定深部高应力坚硬顶板采场致灾机理；

(8)研究确定监测方案及设备，完成监测设备购买工作；

(9)现场安装监测设备，完成调试运行，实现监测系统的正常运行和数据传输，并根据监测数据编制每日的微震报表，探索采场动力现象应力、能量变化规律；

(10)在现场进行监测预警的研究；

(11)完成阶段性总结，对前期工作进行验收和经验总结，根据工作面生产的动力现象显现情况记录，验证采场动力现象机理分析正确性与预警准确性，作为制定后期工作内容延续和纠偏的参考。

2.根据权利要求1所述的深部高应力坚硬顶板采场动力灾害监测预警方法，其特征在于：所述步骤(1)中动力灾害影响因素包括山地应力、高位厚硬关键层、采动应力、高地应力、底煤、煤与瓦斯突出、断层、褶曲、陷落柱。

3.根据权利要求1所述的深部高应力坚硬顶板采场动力灾害监测预警方法，其特征在于：所述步骤(6)中蓄能岩层结构特征包括蓄能岩层厚度和高度。

4.根据权利要求1所述的深部高应力坚硬顶板采场动力灾害监测预警方法，其特征在于：所述步骤(10)中现场进行监测预警研究包括监测系统培训、现场设备维护、监测预警指标分析和确定，建立采场动力现象分级预警指标体系，并通过追踪岩体破裂轨迹和应力场迁移特征，对动力现象进行预警。

5.根据权利要求1所述的深部高应力坚硬顶板采场动力灾害监测预警方法，其特征在于：所述步骤(3)中采场试验地点不少于3个。

6.根据权利要求4所述的深部高应力坚硬顶板采场动力灾害监测预警方法，其特征在于：所述采场动力现象分级预警指标体系具体为：

选取采场工作面单日微震总能量、单日微震总数量和单个微震能量的预警指标分别为3.5×106J、22个和5×105J。当工作面1个微震监测预警指标超标时，加强监测预警；当工作面2个微震监测预警指标同时超标或1个微震监测预警指标连续2天超标时，采取限产措施并加强监测预警；当工作面3个微震监测预警指标同时超标或1个或2个微震监测预警指标出现连续3天超标时，采取停产措施并加强监测预警，直至动力现象稳定后恢复生产。

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