[发明专利]一种基于应力-钻屑量梯度的深部开采危险区域的预警方法

权利要求书

1.一种基于应力-钻屑量梯度的深部开采危险区域的预警方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：

步骤一：收集资料：通过预警装置收集掘进巷道中现有各个岩层的名称、岩石性状；实际的井下开采中工作面布置数据；实际井下开采工作中对于不同岩层所产生的单位钻屑量；

步骤二：进行采动数值模拟；

步骤三：计算应力随空间分布数据和随时间分布数据，对时间空间求导，得到开采时间上的垂直应力梯度K1和在工作面推进方向上的应力梯度K2；

步骤四：计算钻头钻进不同岩层介质过程中单位时间钻屑排出量Q1和单位空间钻屑排出量Q2；

步骤五：划分应力突变区域，把K1或K2异常偏离零值的划分为应力突变区域M1；

步骤六：划分瓦斯突变区域，绘制单位时间或者单位空间内的钻屑量排出图，将图中出现突变的区域划分为瓦斯危险区域M2；

步骤七：根据高密度电法原理，通过仪器给出的等值线断面图找出区域内水文分布情况，将岩层中含水区域划分为M3；

步骤八：将危险区域M1、M2、M3进行交叉耦合，找出三区域重合部分M为危险区域；

步骤九：工作面开采之后，根据步骤八划分的危险区域，对此区域进行实时在线应力监测，得到监测区域的应力场、瓦斯场、水文场，重复步骤一到八，收集资料，根据数据进行危险区域划分来预测，控制预警装置进行预警，从而降低灾害发生；

所述步骤一中的预警装置包括多个支架结构（1）、多个防护结构（2）、多个锚杆结构（3）、多个滑轨结构（4）、掘进支护结构（5），用于支撑防护的多个所述防护结构（2）之间通过多个所述支架结构（1）依次拼装连接，用于固定所述支架结构（1）和所述防护结构（2）的多个所述锚杆结构（3）均匀分布安装于所述支架结构（1）和所述防护结构（2）上，且所述锚杆结构（3）的一端延伸锚固于围岩内，用于输送移动所述掘进支护结构（5）的多个所述滑轨结构（4）依次固定安装于所述支架结构（1）下端的两侧，且相邻所述滑轨结构（4）拼接连接，用于进行掘进支护的所述掘进支护结构（5）滑动安装于所述滑轨结构（4）上。

2.根据权利要求1所述的一种基于应力-钻屑量梯度的深部开采危险区域的预警方法，其特征在于：所述支架结构（1）包括支架主体（11）、两个卡槽（12）、多个第一螺纹孔（13）、多个第一螺栓（14），所述支架主体（11）为拱形结构，两个所述卡槽（12）分别设置于所述支架主体（11）的两侧，多个所述第一螺纹孔（13）均匀分布于所述支架主体（11）上并与所述卡槽（12）连通，所述防护结构（2）的一端插装于所述卡槽（12）内，并通过安装于所述第一螺纹孔（13）内的所述第一螺栓（14）锁紧固定。

3.根据权利要求2所述的一种基于应力-钻屑量梯度的深部开采危险区域的预警方法，其特征在于：所述防护结构（2）包括多个缓冲单元（21）、内防护板（22）、外防护板（23），所述内防护板（22）的两端与所述支架结构（1）固定连接，所述外防护板（23）设置于所述内防护板（22）的外侧面，且所述外防护板（23）与所述内防护板（22）之间通过多个均匀分布的所述缓冲单元（21）固定连接。

4.根据权利要求3所述的一种基于应力-钻屑量梯度的深部开采危险区域的预警方法，其特征在于：所述缓冲单元（21）包括螺柱（211）、内六角孔（212）、第二螺纹孔（213）、液压减震弹簧（214）、轴承（215），所述第二螺纹孔（213）贯穿设置于所述内防护板（22）上，所述螺柱（211）螺纹安装于所述第二螺纹孔（213）内，且所述螺柱（211）的一端设置有所述内六角孔（212），另一端固定连接有所述液压减震弹簧（214），所述液压减震弹簧（214）的一端通过所述轴承（215）与所述外防护板（23）的内侧面可旋转活动连接。

5.根据权利要求4所述的一种基于应力-钻屑量梯度的深部开采危险区域的预警方法，其特征在于：所述锚杆结构（3）包括锚杆（31）、垫片（32）、螺母（33），所述锚杆（31）的一端通过所述支架结构（1）或所述防护结构（2）上的通孔延伸锚固于围岩内，另一端通过所述垫片（32）和所述螺母（33）与所述支架结构（1）或所述防护结构（2）的内侧面锁紧固定。