[发明专利]一种基于微震监测的地压灾害预警方法

说明书

本发明公开了一种基于微震监测的地压灾害预警方法，属于矿山安全领域，首先从大量原始微震监测数据筛选出有效微震事件，建立微震事件库，其包含微震事件的发震时间、三维坐标、震级大小、震中能量；其次计算或判定微震数据库中的活跃期、时序集中度Q_时、活跃区域、震中集中度Q_空、b值、β_n值、η值、CUFIT模型，从而计算时间因子f₁、空间因子f₂、定量地震学因子f₃，最后计算预警判定目标函数F，根据F确定是否需要对现场进行地压灾害预警以及级别。本发明涉及的微震因素数学模型明确、物理意义清晰，预警目标函数综合考虑了多项指标，可实现定量描述地压灾害可能性以及强弱程度，应用可行性好，预警效率高。

技术领域

本发明属于矿山安全领域，涉及一种基于微震监测的地压灾害预警方法，特别涉及一种判定矿山开采现场是否存在地压灾害可能性的预警技术。

背景技术

矿山开采会导致矿、围岩系统局部应力超过极限，在井巷、采场中发生诸如巷道变形开裂、采场冒顶垮塌甚至岩爆等地压灾害现象，容易造成人员伤亡或设备损坏，影响矿产资源的安全开采、制约矿山经济效益的提高。

为此出于自身需要与国家政策要求，普遍开展了地压监测，甚至很多国内外知名矿山采用了国际先进的微震监测技术，结合矿山地压特点对监测数据进行了大量深入分析、监测预警地压灾害方面的研究，但由于地压灾害从机理到致灾过程的复杂性、多样性和突发性，使得国内外现有的预警方法中单个参量旨在突出某个因素，多参量在现场应用很容易发生冲突，形成以偏概全或顾此失彼的局面，且往往只是停留在某些微震参数异常、定性层面，不能有效的量化地压灾害发生的可能性，造成地压灾害预警难度大、效率低。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种可行性好、预警效率高的基于微震监测的地压灾害预警方法。

为了实现上述技术目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供一种基于微震监测的地压灾害预警方法，包括以下步骤：

(1)建立有效微震事件库，获取时间因子其中x₁表示活跃期判定因素，x₂表示时序集中度Q_时判定因素；

(2)获取空间因子其中y₁表示活跃区域判定因素，y₂表示震中集中度Q_空判定因素；

(3)获取定量地震学因子其中z₁表示b值判定因素，z₂表示β_n值判定因素，z₃表示η值判定因素，z₄表示CUFIT模型判定因素；

(4)根据地压灾害预警判定目标函数判断预测区域是否需要地压预警。

在一个具体实施方式中，步骤(1)中，所述活跃期判定因素x₁，时序集中度Q_时判定因素x₂，通过以下方式得到：

式(1)中，活跃期定义为一定区域，时间区间内微震能量与频次持续三天及以上高于平均值，且无明显交替释放过程；A₁为根据矿山时序集中度Q_时分布特征预设的临界值；

时序集中度Q_时数学模型如下：

式(2)中，和Var(T)分别是时间窗内相邻微震事件发生时间间隔的平均值和方差。