[发明专利]巷道围岩破坏声发射定位与波速成像监测及灾变预警方法

说明书

本发明公开了巷道围岩破坏声发射定位与波速成像监测及灾变预警方法，根据巷道掘进过程中围岩破坏产生的声发射信号进行定位与波速成像监测及灾变预警；利用掘进巷道及邻近巷道，结合(长)钻孔安装方式建立优化的声发射传感器台网，得到巷道掘进造成围岩破坏的高精度声发射事件的定位及能量，筛选一定数量的声发射定位事件作为已知震源，进行基于高精度声发射定位的波速成像；结合高精度声发射定位、波速成像及波速差成像结果，对巷道掘进工作面围岩变形破坏过程进行连续监测，综合围岩破裂产生的时间、空间、能量、数量及所在应力区进行危险程度评价，实现对掘进巷道围岩破坏的灾变预警，为巷道安全高效掘进提供了技术保障。

技术领域

本发明涉及一种巷道围岩破坏监测及灾变预警方法，具体涉及一种巷道围岩破坏声发射定位与波速成像监测及灾变预警方法，属于领域为岩体变形损伤破裂及工程地球物理监测预警技术领域。

背景技术

随着我国浅部煤炭资源的枯竭，煤矿开采深度逐年增加。深部开采条件下，巷道掘进过程面临高瓦斯含量和压力、高地应力以及越来越复杂的地质构造影响。深部地下工程巷道掘进过程，特别是煤矿井下巷道掘进过程中，掘进工作面前方会形成应力集中区，导致掘进面前方的煤岩层发生破裂，工作面前方会发生煤炮、煤岩体断裂等异常声响；如果煤层瓦斯压力和含量高，可能还会发生煤岩动力灾害，严重影响巷道的安全快速掘进以及矿井的采掘接替。因此，对巷道掘进工作面前后方的煤岩体变形破坏过程进行监测预警，确定巷道掘进工作面围岩应力状态、破坏空间位置对于巷道安全高效掘进具有重要意义。

目前巷道掘进过程中发生瓦斯涌出突然增加、煤炮、煤岩体断裂等异常动力显现现象时，通常采用向掘进工作面前方打瓦斯检验钻孔的方式对煤层瓦斯含量和压力进行测试，或者采用打钻孔并测量钻屑量的方法对煤岩体内部应力状态进行测试，甚至直接暂停巷道掘进作业，并对掘进工作面前方大范围的煤层进行瓦斯抽采，这种治理措施不具针对性，不仅钻孔工程量巨大，而且煤层瓦斯抽采效率低、时间长，严重影响巷道的快速安全掘进，最终造成矿井采掘接替紧张，影响整个矿井的安全高效生产。

声发射(acoustic emission,AE)监测是指利用煤岩体损伤破裂过程中产生的震动波信号来研究煤岩体稳定性的一种地球物理监测技术。近年来，声发射监测技术在煤岩体变形破坏、冲击地压和煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害监测方面得到了一些应用。目前这方面的技术主要包括：利用声发射信号能量和累积能量、计数、振铃数、事件数、累积事件数、声发射事件率等统计参数随时间的变化特征对巷道掘进过程中可能发生的煤与瓦斯突出、岩爆或冲击地压等动力灾害进行监测预警。