[发明专利]基于微震监测的N00工法煤层顶板突水危险性预警方法

权利要求书

1.基于微震监测的N00工法煤层顶板突水危险性预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：收集开展“N00工法”矿井的地质、水文地质资料，确定出开采煤层顶板主要含水层；

步骤二：统计开展“N00工法”矿井钻孔数据确定煤层顶板至主要含水层间距；

步骤三：基于微震技术确定“N00工法”煤层开采导水裂隙带发育高度；

步骤四：综合确定“N00工法”矿井煤层开采导水裂隙带发育高度；

步骤五：评价煤层顶板主要含水层富水性；

步骤六：将步骤二与步骤四的数据相减获得煤层顶板至主要含水层间距与导水裂隙带发育高度差值，利用Surfer软件编绘差值等值线图、含水层富水性分区图，借助GIS信息融合功能，叠加以上两种图件，得到顶板突水危险性分区图。

2.根据权利要求1所述的基于微震监测的N00工法煤层顶板突水危险性预警方法，其特征在于，还包括以下步骤：

步骤七：采用软件开发工具将步骤二～步骤六等信息进行开发，形成顶板实时动态微震、突水危险性等信息的反馈，发出实时动态顶板突水危险性区域预警信号，针对性地指导矿井防治水工作。

3.根据权利要求2所述的基于微震监测的N00工法煤层顶板突水危险性预警方法，其特征在于，步骤一中，煤层顶板含水层抽水试验结果显示钻孔单位涌水量数值最大、补给条件好、补给水源充沛的孔隙、裂隙、厚层砂砾石含水层确定为主要含水层，也即受采掘破坏或影响的含水层。

4.根据权利要求3所述的基于微震监测的N00工法煤层顶板突水危险性预警方法，其特征在于，步骤二中，通过收集矿井施工的所有钻孔柱状图，统计钻孔柱状图中主要含水层底与煤层顶板之间的距离。

5.根据权利要求4所述的基于微震监测的N00工法煤层顶板突水危险性预警方法，其特征在于，步骤三中，包括以下几个方面：

1)设计并建立煤层顶板微震监测系统

在分析“N00”工法工作面的地质、水文地质条件的基础上，开展岩体基本力学参数标定，包括不同结构面长度条件下三轴加卸载试验、不同结构面角度条件下三轴加卸载试验，获取岩石强度和变形特性、破坏形式、声发射特征等，为微震监测系统的安装方案、监测方案的设计提供基本参数，为微震监测系统的安装做前期准备；

微震监测系统由硬件与软件两个部分组成；依据微震监测原理，在“N00”工法工作面布设微震传感器，内容包括传感器的数量、空间位置，布置微震传感器与主机之间的数据传输线缆、主机与分析中心的数据传输线缆，通过网络技术将现场数据向分析中心进行实时远距离传送，实现工作面微震活动连续监测，获取微震活动性时空分布数字化记录，实现分析预报系统的初步运转，完成微震监测系统的建立；

2)微震监测系统运行调试

首先对监测网络的通讯线路进行检测，检验帕拉丁盒子、授时器以及光电收发器的通信指示灯是否正常，网络传输量和延时是否达到系统运行要求，各熔接点的损耗是否均小于0.02dB，整体通路测试各路光纤中的各芯损耗是否均小于20dB，然后开展敲击实验，检验传感器是否正常运行，检验传感器编号及坐标是否与现实中传感器的编号和坐标对应；

3)微震波形数据库建立与滤波处理

井下的噪声多种多样，各种噪声的特点各不相同，对井下各种噪声都逐一进行全波形分析，然后利用这些基本特征与有效AE信号的特征对比，从而把有效的AE信号从复杂的噪声中分析出来，为微震活动信息的分析做好准备，为此，在井下对工作面作业全过程的工序进行记录，并与监测主机采集的信号进行一一对应，对每一种噪声源产生的噪声进行反复回放分析、总结和归类，建立适合于井下噪声信号和AE声发射的数据库；

4)微震监测结果及分析。

6.根据权利要求5所述的基于微震监测的N00工法煤层顶板突水危险性预警方法，其特征在于，步骤四中，在微震监测技术判定的导水裂隙带发育高度的基础上，采用理论计算、现场探测、数值模拟与物理模拟手段验证、校正微震监测技术判定的导水裂隙带发育最终高度，得到最终的实时动态导水裂隙带发育高度。

7.根据权利要求6所述的基于微震监测的N00工法煤层顶板突水危险性预警方法，其特征在于，步骤五中，首先根据地质、水文地质条件优选影响主要含水层富水性的主控因素建立富水性评价体系，主控因素包括岩性及其岩性组合、岩相、渗透性和冲洗液消耗量，然后采用灰色关联分析法对含水层富水性影响因素进行排序，确定各影响因素的权重，选择排序靠前的5～6个因素开展富水性评价，采用逐步-Fisher判别分析法和随机判别分析法对含水层富水性进行评价，利用已有钻孔单位涌水量，确定与钻孔单位涌水量预测结果接近的作为最终富水性评价预测结果。