[发明专利]一种综采工作面顶板灾害预警评价方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种煤矿顶板灾害评价方法，特别是涉及一种综采工作面顶板灾害预警评价方法。 

背景技术

煤矿灾害中，顶板事故无论对于生产矿井还是基建矿井都是多发性的事故，对矿井的安全生产、建设危害性极大。针对越来越多的顶板灾害事故，矿压监测系统或顶板监测系统也逐渐得到了越来越广泛的应用。但实际上，随着近年来我国煤矿整合力度加大，无支护或支护质量差的小煤矿迅速减少，但顶板事故发生的频率依然保持高位。这主要存在以下几个方面原因：：一是高强度回采工作面越来越多，许多煤矿企业在条件允许的情况下，都采用大采高超长工作面和超大推进距离开采技术，使得工作面顶板垮落规律与传统开采方法下的矿压规律相比发生明显变化；二是西部浅埋深煤层开采矿井、开采工作面比重越来越大，浅埋深厚煤层开采所呈现出来的矿压规律还缺乏较系统深入的研究。 

基于以上原因，顶板监测工作被迫日益向系统化、密集化发展，力求通过大范围、高密度、高数字化监测来实现对顶板灾害的准确预测预防，但实际上，由于顶板灾害的发生与顶板位移、应力变化不是简单的线性关系，所以，通过直接的监测预测预防顶板灾害的发生虽然具有极好的实时性，但准确性却较差，目前顶板事故频发，顶板灾害依然是煤矿生产中几种主要灾害之一就是有力的证明，并且由于顶板灾害包括了压架、切顶、冒顶和顶板来压冲击等具体类型，仅仅依靠监测仪器监测还无法对灾害类型进行有效区分，并对制定解危措施提供及时的指导。 

如果想在对顶板灾害预测预防实现突破，顶板灾害预测预防工作则不应仅仅限于依靠监测仪器的直接监测，虽然监测仪器在不断升级，而应通过科学评价方法结合监测手段来开展。评价方法要做到科学准确，核心还是要建立一套科学的评价体系，其中包括灾害等级分类、评价指标及基准值的确定方法。 

发明内容

本发明提供了一种综采工作面顶板灾害预警评价方法，解决了目前综采工作面顶板灾害预警准确性差、解危不及时、有效性差的技术问题。 

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下： 

一种综采工作面顶板灾害预警评价方法，将综采工作面顶板灾害等级分为安全、较危险、危险三类；建立了评价指标，所述评价指标包括初撑力p₀、增阻比率Δp^b、工作面推进速度v、来压步距Pe和安全阀开启比例k；所述初撑力p₀、增阻比率Δp^b和来压步距Pe均基于综采工作面液压支架移架循环周期，建立数学模型获得；所述安全阀开启比例k根据监测仪器提供的监测信息获得，所述监测仪器为安装于所述综采工作面液压支架上的应力监测设备；所述工作面推进速度v按所述综采工作面开采实际情况确定；所述初撑力基准指标为p₁和p₂，所述增阻比率基准指标为γ₁和γ₂，所述来压步距基准指标为P₁和P₂，所述工作面推进速度基准指标为v₁和v₂，所述安全开启比例基准指标为k₁和k₂；所述基准指标p₁和p₂，γ₁和γ₂，P₁和P₂，v₁和v₂，k₁和k₂的值均通过对试验综采工作面开采数据分析统计获得；根据所述各项评价指标判断顶板灾害等级的判据如下表所示： 

当所述任一项评价指标对应灾害等级为危险时，所述综采工作面顶板灾害等级即为危险。 

在上述预警评价方法中，评价指标还包括液压支架前后柱不均衡性dp，所述液压支架前后柱不均衡性dp由下面计算公式得到： 

其中，p_前、p_后、p_H分别为所述液压支架前柱、后柱工作阻力和所述液压支架额定工作阻力； 

所述前后柱不均衡性dp根据监测仪器提供的监测信息获得，所述监测仪器为安装于所述综采工作面液压支架上的应力监测设备，所述前后柱不均衡性基准指标为α和β，所述基准指标α和β均通过对试验综采工作面开采数据分析统计获得；所采用的判据如下表所示： 

在上述预警评价方法中，计算所述增阻比率的数学模型为：