[发明专利]一种构造活化突水灾变预警与分阶段防控方法及系统

说明书

本发明公开一种构造活化突水灾变预警与分阶段防控方法及系统，涉及矿山灾害防治技术领域，方法包括：根据构造活化突水灾变整个时空演化过程的因素变化规律，对突水过程划分时空节点；根据时空节点得到突水灾变阶段；根据采掘空间内构造附近岩石破裂产生的微震信号，确定构造活化阶段是否活化；当构造活化阶段活化，进行构造活化预警和防控，并根据微震信号预测突水导升阶段的突水导升路线；对突水导升路线和突水位置进行预警和防控，并对突水导升路线和突水位置进行监测；当监测到突水导升路线形成完整的突水通道，对通道形成演变阶段的突水通道进行预警和防控。本发明能针对不同突水灾变阶段进行治理，形成完整的突水防控技术体系。

技术领域

本发明涉及矿山灾害防治技术领域，特别是涉及一种构造活化突水灾变预警与分阶段防控方法及系统。

背景技术

水害是中国煤炭行业的主要灾害之一，对煤炭资源的安全回采和人民的生命财产带来了巨大威胁。随着矿井逐渐转入深部开采，水文地质条件较浅部更为复杂，探查和治理难度明显加大，煤炭开采受水压威胁更为严峻，造成事故多发且难以预测和防控。

煤矿深部开采突水灾害，即矿山岩体采动构造活化突水灾变呈现出突发性、滞后性、隐蔽性等特征。矿山岩体采动构造活化突水是在地应力、采动应力等外力和承压水等多种因素共同作用下，采场围岩应力场能量释放、构造发生活化、隔水煤岩体结构失稳破坏造成裂隙产生贯通、突水导升，并形成宏观突水通道的过程。

目前，传统构造水害监测方法多为单一监测系统，例如微震监测系统、矿井瞬变电磁探查技术、矿用水文监测系统、矿井直流电法等物探技术，防治技术多为超前探水进行抽水泵抽水、建水闸门或防水煤柱堵水、注浆堵水等。传统深部构造水害监测及防治技术单一，防控针对性不强，即无法针对不同突水灾变阶段进行治理，未形成完整的突水防控技术体系，采动突水致灾已成为煤矿深部开采安全生产中的重大隐患和焦点问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种构造活化突水灾变预警与分阶段防控方法及系统，以针对不同突水灾变阶段进行治理，形成完整的突水防控技术体系。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

一种构造活化突水灾变预警与分阶段防控方法，所述方法包括：

根据构造活化突水灾变整个时空演化过程的因素变化规律，对突水过程划分时空节点；所述因素变化规律包括应力变化规律、岩体位移变化规律、水压变化规律、水量变化规律和水位变化规律；所述时空节点包括应力平衡、应力剧变、裂隙扩展和通道形成；

根据所述时空节点得到突水灾变阶段；所述突水灾变阶段包括构造活化阶段、突水导升阶段和通道形成演变阶段；

根据采掘空间内构造附近岩石破裂产生的微震信号，确定所述构造活化阶段是否活化；所述微震信号是由微震监测系统获取到的；

当所述构造活化阶段活化，进行构造活化预警和防控，并根据所述微震信号预测所述突水导升阶段的突水导升路线；所述突水导升路线中的突水位置是由矿用电法监测系统获取到的；

对所述突水导升路线和所述突水位置进行预警和防控，并对所述突水导升路线和所述突水位置进行监测；

当监测到所述突水导升路线形成完整的突水通道，对所述通道形成演变阶段的所述突水通道进行预警和防控。

可选地，所述根据所述时空节点得到突水灾变阶段，具体包括：

将所述应力平衡和所述应力剧变之间的过程划分为构造活化阶段；

将所述应力剧变和所述裂隙扩展之间的过程划分为突水导升阶段；

将所述裂隙扩展和所述通道形成之间的过程划分为通道形成演变阶段。

可选地，所述根据采掘空间内构造附近岩石破裂产生的微震信号，确定所述构造活化阶段是否活化，具体包括：