一种煤岩体应力特征指标快速智能测定方法技术

本发明专利技术提供一种煤岩体应力特征指标快速智能测定方法，煤岩体应力特征指标快速智能测定方法基于煤层瓦斯地质图、煤矿监控系统瓦斯浓度值，通过数学方法处理、系统开发，可解决地质异常区域应力无法测定问题，实现煤岩体应力快速智能反映。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿瓦斯防治领域，尤其涉及一种煤岩体应力特征指标快速智能测定方法。
技术介绍
从能源需求角度看，我国以煤炭为主的能源格局短时间内不会改变，煤炭比重较长时间内将保持在50％左右，且煤炭开采95％左右以地下井工开采为主。目前，煤炭开采以每年10～20m的速度向深部延伸，深部开采在将逐渐成为常态，地应力在煤矿围岩支护、灾害防治中的作用比重越来越大。针对煤岩体不均匀性、各向异性特点，虽然已经形成了相对成熟的应力测试方法及手段，但现有应力测定技术费力、耗时且地质条件较差时无法测定，这就造成井下围岩支护、灾害防治越需要应力参数数据时，越无法提供，而且目前为止尚无一种智能、快速测定应力方法及技术装备。因此急需一种煤岩体应力快速智能测定方法。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术的目的在于，提供一种煤岩体应力特征指标快速智能测定方法，包括以下步骤：S1：基于煤层瓦斯地质图，分析煤层地形地表变化情况、地质构造分布情况、煤层赋存分布情况、瓦斯含量分布情况，并基于煤矿监控系统，收集煤巷掘进瓦斯浓度数据，作为提取煤岩体应力特征指标的基础资料，并且应力特征指标主要用于煤巷掘进和瓦斯灾害防治；主要收集数据及用处：(1)收集矿井煤层瓦斯地质图，首先摸清矿井地形地表变化情况、煤层埋深情况，定性了解自重应力分布情况；其次摸清矿井地质构造，如断层，褶曲分布情况，定性了解构造应力分布情况；再者摸清煤层瓦斯含量或抽采后瓦斯含量分布情况，了解煤层瓦斯含量对煤巷掘进瓦斯浓度值大小影响；另外摸清煤层赋存分布情况，定性了解煤层厚度变化对应力影响；最后摸清煤体破坏类型及强度情况，了解煤体破坏类型及强度对煤巷掘进瓦斯浓度值大小影响；(2)收集煤巷掘进监控系统瓦斯浓度数据，瓦斯浓度大小主要受煤层赋存分布、煤体结构、瓦斯含量及应力大小影响，提取其中受应力大小影响特征可定量反映煤体应力变化；(3)宏观了解煤层整体应力分布、瓦斯含量分布、煤层赋存分布情况及煤体破坏类型及强度资料可为煤巷瓦斯浓度提取煤岩体应力提供参考。S2：选取多条掘进煤巷，获取煤巷掘进瓦斯浓度数据及供风量数据，并分析其与多个影响因素关联；首先分别计算多条煤巷一段时间内的移动平均瓦斯浓度，分析多条煤巷移动平均瓦斯浓度数据与风量、瓦斯含量、所处区域应力情况、煤层赋存分布及煤体破坏类型、强度等关联性，确定主要影响因素，为后续获取的定量应力特征指标σT提供参考。S3：依据煤体瓦斯吸附解吸规律、矿压显现规律可知，煤巷掘进瓦斯浓度信息中，煤岩体应力特征指标影响可通过一段时间内的瓦斯浓度波动幅度判断；煤巷掘进采动后，应力重新调整，应力越大调整越剧烈，造成瓦斯涌出波动幅度也越剧烈，为用瓦斯浓度波动幅度表现应力大小提供了可能，地质异常区域，比如煤层赋存变化剧烈、地质构造附近、顶底板变化区域，瓦斯波动幅度越大。S4：定义煤岩体应力特征指标σT＝采用某个时间段内采动后瓦斯浓度波动值的几何平均值÷瓦斯浓度移动平均值的比值，比值计算可以消除瓦斯含量差异影响，仅仅反映煤层赋存变化剧烈、地质构造附近、顶底板变化区域等造成的应力差异影响。煤岩体应力特征指标σT，时间段为6小时或8小时工作时间段内采动后瓦斯浓度波动范围时间，瓦斯浓度移动平均值取30天内的移动平均值，(i为6小时或8小时工作时间段内采动后瓦斯浓度波动范围时间)。S5：应力特征指标σT显著增大或减小区域为重点关注区域，并通过与煤层赋存分布、地质构造分布等影响因素进行相互验证；对煤巷掘进支护而言，需重点加强支护参数设计，对瓦斯灾害而言，需加强防治措施；S6：依据应力特征指标定义，开发煤矿监控系统瓦斯浓度数据采集及应力特征指标计算系统，进行指标快速、智能测定，并与传统应力测定互补应用，建立矿井煤岩体地应力及应力特征指标等值线图。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：煤岩体应力特征指标快速智能测定方法基于煤层瓦斯地质图、煤矿监控系统，通过数学方法处理、系统开发，可解决地质异常区域应力无法测定问题，实现煤岩体应力快速、智能反映。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为煤岩体应力特征指标快速智能测定方法的流程图；图2为煤岩体应力特征指标快速智能测定方法实施例的流程图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本专利技术保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。本实施例提供一种煤岩体应力特征指标快速智能测定方法，如图1和2所示，包括以下步骤：S1：基于煤层瓦斯地质图，分析煤层地形地表变化情况、地质构造分布情况、煤层赋存分布情况、瓦斯含量分布情况，并基于煤矿监控系统，收集煤巷掘进瓦斯浓度数据，作为提取煤岩体应力特征指标的基础资料，并且应力特征指标主要用于煤巷掘进和瓦斯灾害防治；主要收集数据及用处：(1)收集矿井煤层瓦斯地质图，首先摸清矿井地形地表变化情况、煤层埋深情况，定性了解自重应力分布情况；其次摸清矿井地质构造，如断层，褶曲分布情况，定性了解构造应力分布情况；再者摸清煤层瓦斯含量或抽采后瓦斯含量分布情况，了解煤层瓦斯含量对煤巷掘进瓦斯浓度值大小影响；另外摸清煤层赋存分布情况，定性了解煤层厚度变化对应力影响；最后摸清煤体破坏类型及强度情况，了解煤体破坏类型及强度对煤巷掘进瓦斯浓度值大小影响；(2)收集煤巷掘进监控系统瓦斯浓度数据，瓦斯浓度大小主要受煤层赋存分布、煤体结构、瓦斯含量及应力大小影响，提取其中受应力大小影响特征可定量反映煤体应力变化；(3)宏观了解煤层整体应力分布、瓦斯含量分布、煤层赋存分布情况及煤体破坏类型及强度资料可为煤巷瓦斯浓度提取煤岩体应力提供参考。S2：选取多条掘进煤巷，获取煤巷掘进瓦斯浓度数据及供风量数据，并分析其与多个影响因素关联；首先分别计算多条煤巷一段时间内的移动平均瓦斯浓度，分析多条煤巷移动平均瓦斯浓度数据与风量、瓦斯含量、所处区域应力情况、煤层赋存分布及煤体破坏类型、强度等关联性，确定主要影响因素，为后续获取的定量应力特征指标σT提供参考。比如云南某矿，通过煤层多条巷道一段时间内的移动瓦斯浓度数据差异与风量、瓦斯含量、所处区域应力情况、煤层赋存分布及煤体破坏类型、强度等关联性分析，发现断层分布情况差异造成不同巷道移动瓦斯浓度数据差异。S3：依据煤体瓦斯吸附解吸规律、矿压显现规律可知，煤巷掘进瓦斯浓度信息中，煤岩体应力特征指标影响可通过一段时间内的瓦斯浓度波动幅度判断；煤巷掘进采动后，应力重新调整，应力越大调整越剧烈，造成瓦斯涌出波动幅度也越剧烈，为用瓦斯浓度波动幅度表现应力大小提供了可能，地质异常区域，比如煤层赋存变化剧烈、地质构造附近、顶底板变化区域，瓦斯波动幅度越大。S4：定义煤岩体应力特征指标σT＝采用某个时间段内采动后瓦斯浓度波动值的几何平均值÷瓦斯浓度移动平均值的比值，比值计本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种煤岩体应力特征指标快速智能测定方法，包括以下步骤：S1：基于煤层瓦斯地质图，分析煤层地形地表变化情况、地质构造分布情况、煤层赋存分布情况、瓦斯含量分布情况，并基于煤矿监控系统，收集煤巷掘进瓦斯浓度数据，作为提取煤岩体应力特征指标的基础资料，并且应力特征指标用于煤巷掘进和瓦斯灾害防治；收集的数据包括：(1)收集矿井煤层瓦斯地质图，首先摸清矿井地形地表变化情况、煤层埋深情况，定性了解自重应力分布情况；其次摸清矿井地质构造，如断层，褶曲分布情况，定性了解构造应力分布情况；再者摸清煤层瓦斯含量或抽采后瓦斯含量分布情况，了解煤层瓦斯含量对煤巷掘进瓦斯浓度值大小影响；另外摸清煤层赋存分布情况，定性了解煤层厚度变化对应力影响；最后摸清煤体破坏类型及强度情况，了解煤体破坏类型及强度对煤巷掘进瓦斯浓度值大小影响；(2)收集煤巷掘进监控系统瓦斯浓度数据，瓦斯浓度大小受煤层赋存分布、煤体结构、瓦斯含量及应力大小影响，提取其中受应力大小影响特征定量反映煤体应力变化；(3)了解煤层整体应力分布、瓦斯含量分布、煤层赋存分布情况及煤体破坏类型及强度资料为煤巷瓦斯浓度提取煤岩体应力提供参考；S2：选取多条掘进煤巷，获取煤巷掘进瓦斯浓度数据及供风量数据，并分析其与多个影响因素关联；分别计算多条煤巷一段时间内的移动平均瓦斯浓度，分析多条煤巷移动平均瓦斯浓度数据与风量、瓦斯含量、所处区域应力情况、煤层赋存分布及煤体破坏类型、强度关联性，确定主要影响因素，为后续获取的定量应力特征指标σT提供参考；S3：依据煤体瓦斯吸附解吸规律、矿压显现规律可知，煤巷掘进瓦斯浓度信息中，煤岩体应力特征指标影响可通过一段时间内的瓦斯浓度波动幅度判断；煤巷掘进采动后，应力重新调整，应力越大调整越剧烈，造成瓦斯涌出波动幅度也越剧烈，为用瓦斯浓度波动幅度表现应力大小提供了可能，地质异常区域，比如煤层赋存变化剧烈、地质构造附近、顶底板变化区域，瓦斯波动幅度越大；S4：定义煤岩体应力特征指标σT＝采用某个时间段内采动后瓦斯浓度波动值的几何平均值÷瓦斯浓度移动平均值的比值，比值计算可以消除瓦斯含量差异影响，反映煤层赋存变化剧烈、地质构造附近、顶底板变化区域造成的应力差异影响；煤岩体应力特征指标σT，时间段为6小时或8小时工作时间段内采动后瓦斯浓度波动范围时间，瓦斯浓度移动平均值取30天内的移动平均值，(i为6小时或8小时工作时间段内采动后瓦斯浓度波动范围时间)；S5：应力特征指标σT显著增大或减小区域为重点关注区域，并通过与煤层赋存分布、地质构造分布影响因素进行相互验证；对煤巷掘进支护而言，需重点加强支护参数设计，对瓦斯灾害而言，需加强防治措施；S6：依据应力特征指标定义，开发煤矿监控系统瓦斯浓度数据采集及应力特征指标计算系统，进行指标快速、智能测定，并与传统应力测定互补应用，建立矿井煤岩体地应力及应力特征指标等值线图。...

【技术特征摘要】
1.一种煤岩体应力特征指标快速智能测定方法，包括以下步骤：S1：基于煤层瓦斯地质图，分析煤层地形地表变化情况、地质构造分布情况、煤层赋存分布情况、瓦斯含量分布情况，并基于煤矿监控系统，收集煤巷掘进瓦斯浓度数据，作为提取煤岩体应力特征指标的基础资料，并且应力特征指标用于煤巷掘进和瓦斯灾害防治；收集的数据包括：(1)收集矿井煤层瓦斯地质图，首先摸清矿井地形地表变化情况、煤层埋深情况，定性了解自重应力分布情况；其次摸清矿井地质构造，如断层，褶曲分布情况，定性了解构造应力分布情况；再者摸清煤层瓦斯含量或抽采后瓦斯含量分布情况，了解煤层瓦斯含量对煤巷掘进瓦斯浓度值大小影响；另外摸清煤层赋存分布情况，定性了解煤层厚度变化对应力影响；最后摸清煤体破坏类型及强度情况，了解煤体破坏类型及强度对煤巷掘进瓦斯浓度值大小影响；(2)收集煤巷掘进监控系统瓦斯浓度数据，瓦斯浓度大小受煤层赋存分布、煤体结构、瓦斯含量及应力大小影响，提取其中受应力大小影响特征定量反映煤体应力变化；(3)了解煤层整体应力分布、瓦斯含量分布、煤层赋存分布情况及煤体破坏类型及强度资料为煤巷瓦斯浓度提取煤岩体应力提供参考；S2：选取多条掘进煤巷，获取煤巷掘进瓦斯浓度数据及供风量数据，并分析其与多个影响因素关联；分别计算多条煤巷一段时间内的移动平均瓦斯浓度，分析多条煤巷移动平均瓦斯浓度数据与风量、瓦斯含量、所处区域应力情况、煤层赋存分布及...

【专利技术属性】
技术研发人员：董国伟，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61