一种煤矿冲击地压预测预警系统及方法技术方案

本发明专利技术公开了一种煤矿冲击地压预测预警方法，采用一种煤矿冲击地压预测预警系统，首先确定需要重点监测的巷道；然后在确定的巷道区域内安装SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统，在地面安装冲击地压综合预警系统，将SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统整合至冲击地压综合预警系上；最后通过冲击地压综合预警平台进行冲击预警，及时补充数据不断完善系统；该方法适用于深部矿井含有地质构造区的开拓或准备大巷冲击地压预警方面，能准确预测冲击，提前采取卸压措施，避免人员伤害。

【技术实现步骤摘要】
一种煤矿冲击地压预测预警系统及方法
本专利技术属于煤矿安全监测
，具体涉及一种煤矿冲击地压预测预警系统。本专利技术还涉及一种煤矿冲击地压预测预警方法。
技术介绍
冲击地压是指煤矿井巷或工作面周围煤岩体由于弹性变形能的瞬间释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象，常伴有煤岩体瞬间位移、抛出、巨响及气浪等。目前，冲击地压监测预警的方法主要包括微震法、电磁辐射法、煤层应力法、钻屑法等。微震法基于岩体破裂过程中所发射的微波信号，是一种区域监测方法，但只能监测微震发生后发生的数据，不能提前进行预警。电磁辐射法的原理为煤层中应力水平与其电磁辐射量存在一定关系，但现场由于大型设备的电磁辐射，其精度也达不到冲击地压预警的要求。目前采用的煤层应力法仅能监测煤层中应力增量，无法获得煤层真实三维应力，且对较硬煤层数据变化不明显。钻屑法受人员操作影响大，精度低。传统的监测预警系统具有一定的局限性，不能很好的进行冲击地压预警。煤矿大巷区域一般距采空区较远，受采掘活动影响较小，以往的应力监测法、钻屑法、电磁辐射法及微地震监测法均不能有效的监测大巷区域的冲击地压。井下环境相对于地面更为复杂，一旦出现冲击地压灾害，往往会造成人员无法及时救治而死亡，对井下设备也会造成较大的破坏。因此，如何有效地解决煤矿大巷冲击地压灾害预警等问题，是目前本领域技术人员急需解决的技术问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种煤矿冲击地压预测预警系统，适用于深部矿井含有地质构造区的开拓或准备大巷冲击地压预警方面，能准确预测冲击，提前采取卸压措施，避免人员伤害。本专利技术的另一个目的是提供一种煤矿冲击地压预测预警方法。本专利技术所采用的第一个技术方案是，一种煤矿冲击地压预测预警系统，具体包括井下重点监测区域安装的SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统，SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统分别连接冲击地压综合预警系统，冲击地压综合预警系统位于地面；还包括电源模块，电源模块分别连接各系统。本专利技术的第一个技术方案的特点还在于：其中SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统分别采用SOS微震、KJ24煤体应力在线和ARES-5/E地音监测系统。本专利技术的第二个技术方案是一种煤矿冲击地压预测预警方法，采用上述的一种煤矿冲击地压预测预警系统，具体按以下步骤实施：步骤1，确定需要重点监测的巷道；步骤2，然后在经步骤1确定的巷道区域内安装SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统，在地面安装冲击地压综合预警系统，将SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统整合至冲击地压综合预警系上；步骤3，然后通过冲击地压综合预警平台进行冲击预警。本专利技术的第二个技术方案的特点还在于：其中综合预警系统原理为深部矿井冲击地压周期性预警方法，包括静载荷积聚位置、静载荷积聚周期、动载荷来源、动静载叠加时间四要素；其中步骤1具体内容包括：采用地震CT技术实测地质构造区冲击危险源分布特征及危险程度，地震CT技术具体可采用24通道PASAT-M型便携式微震探测系统进行探测，利用得到的分布图形，划定巷道冲击危险区域，即静载荷积聚位置；其中步骤2具体内容包括：步骤2.1，在重点监测区域每个区域附近安装不小于4个微震检波探头和2个地音探头，位于强冲击危险区域前后50m范围内安装若干组GZY60W矿用本安型钻孔应力传感器，GZY60W矿用本安型钻孔应力传感器的组间距20m，每组孔深按不同深度的2个测点组合，组内应力计间距1m，孔深分别为8m和12m，孔径42mm；步骤2.2，GZY60W矿用本安型钻孔应力传感器将检测到的重点监测区域煤层内部应力场的变化，采用无线通信的通讯方式，将测量数据发送到KJ24-FW矿用本安型压力子站，同时该监测子站与上位基站连接，将监测数据传送到井上KJ24应力在线监测系统，完成对井下因采动影响煤层内部应力场变化的实时监测；步骤2.3，根据相邻矿井应力计危险阀值或者将该区域冲击地压前最大煤层应力的80％作为危险阀值，然后建立台账，统计两次危险阀值之间的间隔作为静载荷积聚周期，探究历次积聚周期之间的规律；其中步骤3具体包括：具体分析动载荷来源，然后结合地质条件、开采因素，确定动静载荷叠加时间，初步确定冲击地压预警时间，通过冲击地压综合预警平台进行冲击预警；其中动静载荷叠加时间通过ARES-5/E地音监测系统监控和SOS微震监测确定。本专利技术的有益效果是：本专利技术的一种煤矿冲击地压预测预警方法，克服了单一冲击地压监测系统的缺点，分源整合了各监测系统的优点，精度更加准确；成本低，各监测系统为冲击地压所需配备的基本监测系统，无须购买其他监测系统；数据可视化。通过可视化软件，能直接掌握某区域的冲击地压危险等级；该系统可以不断更新数据来进一步提高预警准确度，具有自我完善的功能。具体实施方式下面结合具体实施方式对本专利技术进行详细说明。本专利技术提供了一种煤矿冲击地压预测预警系统，具体包括井下重点监测区域安装的SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统，SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统分别连接冲击地压综合预警系统，冲击地压综合预警系统位于地面；还包括电源模块，电源模块分别连接各系统，其中SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统分别采用SOS微震、KJ24煤体应力在线和ARES-5/E地音监测系统。本专利技术还提供了一种煤矿冲击地压预测预警方法，采用一种煤矿冲击地压预测预警系统，具体步骤如下：煤矿大巷冲击地压综合预警方法是一种基于动静载叠加诱冲原理，综合分析井巷围岩动静载荷及其他因素，实现冲击地压预警的工作方法；包括以下步骤：步骤1，确定需要重点监测的巷道；通过矿井地质资料、开采现状等资料，确定大巷重点监测区域，主要包含断层、向斜、背斜等地质构造区；深部矿井冲击地压主要是高静载情形，巷道或者采场围岩原岩很高，巷道开挖或工作面回采导致巷道或者采场附近周围高静载荷应力集中，此时应力水平虽未超过但已接近临界载荷，远场矿震产生的微小动载增量便能满足冲击条件，此种情况下在动静载叠加诱冲机理中静载荷起主导作用，动载荷起诱发作用；通过分析动、静载荷来实现冲击地压区域性预警，具体来说主要有静载荷积聚位置、静载荷积聚周期、动载荷来源、动静载叠加时间；构造区在地质运动过程中就积聚了大量的构造应力，故地质构造区是整个矿井静载荷主要积聚点，这种特点是“与生俱来”的，根据损伤力学的观点，一个区域内发生过一次破坏后，将形成不可逆的损伤，该点成为整个区域的薄弱点，该点附近围岩强度低于其他区域，抵抗破坏变形的能力下降，再次发生冲击地压时，极易可能在该点附近显现，导致地质构造区一旦发生过一次冲击地压后极易在该区域发生后续多次冲击；为掌握地质构造区应力分布状况，提前了解高应力区分布特征，采用地震CT技术实测地质构造区冲本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种煤矿冲击地压预测预警系统，其特征在于，具体包括井下重点监测区域安装的SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统，SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统分别连接冲击地压综合预警系统，冲击地压综合预警系统位于地面；还包括电源模块，电源模块分别连接各系统。/n

【技术特征摘要】
1.一种煤矿冲击地压预测预警系统，其特征在于，具体包括井下重点监测区域安装的SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统，SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统分别连接冲击地压综合预警系统，冲击地压综合预警系统位于地面；还包括电源模块，电源模块分别连接各系统。


2.根据权利要求1所述的一种煤矿冲击地压预测预警系统，其特征在于，所述SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统分别采用SOS微震、KJ24煤体应力在线和ARES-5/E地音监测系统。


3.一种煤矿冲击地压预测预警方法，采用权利要求1～2所述的一种煤矿冲击地压预测预警系统，其特征在于，具体按以下步骤实施：
步骤1，确定需要重点监测的巷道；
步骤2，然后在经步骤1确定的巷道区域内安装SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统，在地面安装冲击地压综合预警系统，将SOS微震监测系统、煤体应力在线监测系统和地音监测系统整合至冲击地压综合预警系上；
步骤3，然后通过冲击地压综合预警平台进行冲击预警。


4.根据权利要求3所述的一种煤矿冲击地压预测预警方法，其特征在于，所述综合预警系统原理为深部矿井冲击地压周期性预警方法，包括静载荷积聚位置、静载荷积聚周期、动载荷来源、动静载叠加时间四要素。


5.根据权利要求4所述的一种煤矿冲击地压预测预警方法，其特征在于，所述步骤1具体内容包括：采用地震CT技术实测地质构造区冲击危险源分布特征及危险程度，地震CT技术具体可采用24通道PASAT-M型便携式...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋战宏，马小辉，吕大钊，高刚，王东杰，朱刚亮，何勇，李军伟，郭海峰，武文杰，安勇勇，周振，
申请(专利权)人：陕西彬长孟村矿业有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61