[发明专利]矿山井巷围岩稳定性监测智能预警方法

说明书

本发明涉及矿山巷道预警技术领域，为了使预警效果更好，提供了一种矿山井巷围岩稳定性监测智能预警方法，包括强度预警、应变预警、中性点预警、应力切线预警、工作阻力衰减性预警，当相关实际数据超过预警指标时即发生报警，此外还可以求取综合预警指标，综合预警指标表征了锚杆、锚索工况的危险程度，该指标可给出矿山井巷围岩稳定性、安全定量评估信息，为生产、施工采取相应措施提供依据。采用上述方式从不同的维度进行预警，大大增加了预警的可靠性。

技术领域

本发明涉及矿山巷道预警技术领域，具体是一种矿山井巷围岩稳定性监测智能预警方法。

背景技术

近些年来，我国采矿事业有着飞速的发展，机械化程度和管理水平都逐步提高，但矿井 安全问题仍然没有较好地得到解决，其中顶板事故占有很高的比例，因此对顶板的工作受力 情况进行监测至关重要。目前对于巷道矿山压力的监测和预警主要是对锚杆或锚索的强度及 应变进行监测预警，采用这种方式进行监测由于数据类型单一，预警效果不佳。

发明内容

为了从不同的方面进行预警以得到更好的预警效果，本发明提供了一种矿山井巷围岩稳 定性监测智能预警方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

矿山井巷围岩稳定性监测智能预警方法，当符合下列任一条件时，即进行报警：

强度预警：当锚杆或锚索的工作应力大于杆体或索体强度时，则进行报警，其判别方法 如下所示：σ[σ]，[σ]为强度预警指标，σ为锚杆或锚索的实际工作应力值；

应变预警：当锚杆或锚索的工作应变大于杆体或索体应变极限时，则进行报警，其判别 方法如下所示：ε[ε]，[ε]为应变预警指标，ε为锚杆或锚索的实际工作应变值；

中性点预警：根据锚杆或锚索的受力中性点进行失锚预警，其判别方法如下所示：L＞[L]， [L]为中性点预警指标，L为中性点与起始锚固点间的间距；

应力切线预警：根据锚杆或锚索的工作阻力的急增或急减变化进行预警，其判别方法如 下所示：|k||[k]|,[k]为应力切线预警指标，k为该时间点处应力切线的斜率；

工作阻力衰减性预警：通过阻力衰减幅度及速率进行预警，其判别方法如下所示：△F[△ F]，△F/t[v],[△F]为阻力衰减幅度预警指标，[v]为阻力衰减速率预警指标，△F为实际阻力衰 减幅度，t为时间。

进一步地，所述中性点预警中，[L]为3/4L0，L0为锚固长度。

进一步地，还包括求取综合预警指标W，W＝index(△σ)+index(△ε)+index([L])+index (|[k]|)+index([△F])+index(|△F/t|),其中△σ＝[σ]-σ,△ε＝[ε]-ε，所述综合预警指标W用于 表征锚杆或锚索工况的危险程度。

本发明相比于现有技术具有的有益效果是：通过采用强度预警、应变预警、中性点预警、 应力切线预警及工作阻力衰减性预警五个维度进行矿山井巷预警，提高了预警的可靠性。随 着巷道周边围岩的变形破坏，应力集中峰值向深部转移，锚杆或锚索体受力中性点也逐渐向 深部转移，当转移位置到达锚杆或锚索端头(深部)并伴随突变时，可进行失锚预警；工作 阻力的急增或急减表明在短期内有较强烈的对锚杆或锚索加载或卸载的围岩活动，应力切线 的斜率可以反映该变化，因此增加了应力切线预警；随着工作时限的增长、围岩破坏圈的扩 大，岩体自承力的减退，锚杆或锚索的工作阻力的衰减和丧失是必然过程，通过阻力值衰减 的幅度和衰减速率可以评价整体的稳定性。综合预警指标W表征了锚杆、锚索工况的危险程 度，该指标可给出矿山井巷围岩稳定性、安全定量评估信息，为生产、施工采取相应措施提 供依据。

具体实施方式