[发明专利]一种基于煤岩采动力学的时滞型冲击地压灾害预警方法

说明书

本发明公开了一种基于煤岩采动力学的时滞型冲击地压灾害预警方法，包括步骤：一、煤矿工作面顶底板取样；二、获取试样达到完全破碎的极限抗压强度与时间；三、统计煤矿工作面不同推进速度对应的平均周期来压强度；四、试样达到完全破碎的时间的分段；五、计算循环加卸载单轴抗压试验中单次加载峰值强度；六、计算循环加卸载单轴抗压试验中单次加卸载实验的加卸载速率；七、循环加卸载单轴抗压试验并绘制循环加卸载强度曲线；八、时滞型冲击地压灾害时效预警。本发明建立了单次加卸载实验时间与煤矿工作面每日工作制度的转化机制，经过加卸载实验分析试样达到极限强度的时间来预测时滞型冲击地压的发生时间，使得预测具有一定的普适性。

技术领域

本发明属于冲击地压灾害预警技术领域，具体涉及一种基于煤岩采动力学的时滞型冲击地压灾害预警方法。

背景技术

随着我国煤矿开采深度和强度不断增大，从而诱发的冲击地压动力灾害越来越频繁。由于冲击地压发生的时间、地点、能量、震源等具有复杂多样性和突发性，使得冲击矿压的预警工作十分困难。目前我国煤矿常用的预警方法有微震法、地音法、电磁辐射法、钻屑法等，对于冲击地压煤矿的实际开采工作具有一定的指导意义。上述方法通过监测设备所监测的数据来判断工作面前方是否会发生冲击地压，主要是针对“即时型”冲击地压的预警识别。由于采煤工作面连续开采扰动容易造成工作面后方(已经开采的区段)顶板岩层损伤累积，随工作面不断推进从而诱发“时滞型”冲击矿压，但是煤矿冲击地压监测重点区域位于采煤工作面前方，所以预测效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种基于煤岩采动力学的时滞型冲击地压灾害预警方法，建立了单次加卸载实验时间与煤矿工作面每日工作制度的转化机制，利用单次加卸载实验次数表征冲击地压灾害发生的时间，经过加卸载实验分析试样达到极限强度的时间来预测时滞型冲击地压的发生时间，增加预警的时效性，针对众多的冲击地压煤矿，设立了不同的加卸载速率，使得预测具有一定的普适性，为时滞型冲击地压的预警提供了有效的依据，便于推广使用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种基于煤岩采动力学的时滞型冲击地压灾害预警方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、煤矿工作面顶底板取样：从具有冲击地压灾害的煤矿回采工作面顶底板进行钻孔取样，并确定煤矿工作面的冲击矿压强度P_c；

步骤二、获取试样达到完全破碎的极限抗压强度与时间：对煤矿工作面试样进行单轴抗压试验，获取试样达到完全破碎的极限抗压强度P_max与时间T；

步骤三、统计煤矿工作面不同推进速度对应的平均周期来压强度：对具有冲击地压灾害的煤矿工作面的采煤机推进速度进行等级划分，统计煤矿工作面不同推进速度对应的平均周期来压强度

步骤四、试样达到完全破碎的时间的分段：以实际煤矿的每天工作时间制度为基础，对试样达到完全破碎的时间T进行分段，得到T＝aT+bT，其中，a为实际煤矿的每天工作时间占比且0＜a＜1，b为实际煤矿的每天不工作时间占比且0＜b＜1，a+b＝1；

aT为循环加卸载单轴抗压试验中单次加卸载实验的加载时间，bT为循环加卸载单轴抗压试验中单次加卸载实验的卸载时间；

步骤五、计算循环加卸载单轴抗压试验中单次加载峰值强度：根据公式计算循环加卸载单轴抗压试验中单次加载峰值强度P_d；

步骤六、计算循环加卸载单轴抗压试验中单次加卸载实验的加卸载速率：根据公式计算循环加卸载单轴抗压试验中单次加卸载实验的加卸载速率

步骤七、循环加卸载单轴抗压试验并绘制循环加卸载强度曲线，过程如下：