阅读说明：本技术 一种基于能量释放主体的冲击地压分类及判定方法 (Rock burst classification and judgment method based on energy release main body ) 是由 潘一山 施天威 王爱文 唐治 肖永惠 代连朋 于 2019-09-23 设计创作，主要内容包括：一种基于能量释放主体的冲击地压分类及判定方法,将冲击地压划分为煤体能量释放主体型冲击地压、顶底板断裂能量释放主体型冲击地压、断层带及围岩能量释放主体型冲击地压和顶底板断裂-煤体能量释放主体型冲击地压；四类冲击地压的判定方法是,将冲击地压微震监测数据分为震级M、震动频率f和震动持续时间T三个释放能量特征,并按其数值大小分别划分为0、1、2、3四个特征指数；然后按特征指数的不同组合判定冲击地压的类型。本发明对冲击地压的分类理论依据科学,与实际相符；通过查表形式可快速准确地判定冲击地压的类型,针对不同类型的冲击地压采取不同的监测和防治措施,使在继续开采过程中有效降低或消除该类型冲击地压再次发生的危险性。(A rock burst classification and judgment method based on an energy release main body divides the rock burst into a coal body energy release main body type rock burst, a top and bottom plate fracture energy release main body type rock burst, a fault zone and surrounding rock energy release main body type rock burst and a top and bottom plate fracture-coal body energy release main body type rock burst; the method for judging the four types of rock burst comprises the steps of dividing microseismic monitoring data of the rock burst into three release energy characteristics of magnitude M, vibration frequency f and vibration duration T, and dividing the release energy characteristics into four characteristic indexes of 0, 1, 2 and 3 according to the numerical values of the release energy characteristics; and then judging the type of the rock burst according to different combinations of the characteristic indexes. The classification theory of the invention for the rock burst is scientific and accords with the practice; the type of the rock burst can be rapidly and accurately judged through a table look-up form, and different monitoring and prevention measures are taken aiming at different types of rock bursts, so that the reoccurrence danger of the rock burst is effectively reduced or eliminated in the continuous mining process.)

一种基于能量释放主体的冲击地压分类及判定方法

技术领域

本发明涉及煤矿冲击地压分类及判定，特别是一种基于能量释放主体的冲击地压分类及判定方法。

背景技术

近年来，随着煤炭开采强度和开采深度的增加，深部高地应力和复杂的地质条件等因素使我国煤矿冲击地压频发，严重影响煤矿的安全开采。针对冲击地压问题，目前的研究主要包括冲击地压的发生机理、监测和防治三个方面，其中冲击地压发生机理是监测和防治的基础。但由于冲击地压影响因素众多，类型多样，而不同类型冲击地压机理不同，使得冲击地压针对性监测和防治比较困难。

目前，有关冲击地压类型的研究成果，仅给出了冲击地压不同的分类方法，这些分类方法缺少相应的定量判断。如姜耀东等人(姜耀东,潘一山,姜福兴,等.我国煤炭开采中的冲击地压机理和防治[J].煤炭学报,2014,39(02):205-213.)基于不同应力状态下的煤岩结构失稳，将煤矿冲击地压分为三类：材料失稳型冲击地压、滑移错动型冲击地压和结构失稳型冲击地压，但缺少用定量的方法来区分这三类冲击地压，使提出的冲击地压监测和防治方法针对性不强。

目前，对于已发生过某种冲击地压的矿井，在矿井继续开采时，一般是在原有监测和防治措施基础上，增加监测和防治手段，但有时并不能达预想的监测和防治效果，且提高了矿井生产成本。究其原因，是没有弄清楚冲击地压的来源，使采取的监测和防治措施针对性不强。

基于已发生冲击地压的矿井，在继续开采过程中具有再次发生该类型冲击地压高危险性的情况，根据冲击地压的来源确定冲击地压的类型，以针对不同类型的冲击地压采取不同的监测和防治措施，是降低或消除矿井再次发生此类型冲击地压危险性的有效办法。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于能量释放主体的冲击地压分类和判定方法，用于已发生冲击地压的矿井在继续开采时有针对性地制定冲击地压监测和防治对策、提高冲击地压监测和防治技术效果提供依据。

本发明冲击地压分类和判定方法，是基于冲击地压是一种突然的、破坏强烈的动力现象，是煤岩破坏时没有完全消耗掉外界输入能量和自身储存能量，并将盈余能量转化为动能释放的结果，这一原理，从能量角度对冲击地压进行分类。该方法以冲击地压发生时能量释放主体为中心，以外界输入能量主导，或以自身储存能量主导为划分依据，当外界输入能量主导时，外界输入能量来源体即为能量释放主体，外界输入能量来源体包括断层带及围岩、顶板、底板；当自身储存能量主导时，自身储存能量来源体即为能量释放主体，自身储存能量来源体为冲击破坏前的煤体。

基于上述理论，本发明将冲击地压划分为四个类型：Ⅰ型——煤体能量释放主体型冲击地压，Ⅱ型——顶底板断裂能量释放主体型冲击地压，Ⅲ型——断层带及围岩能量释放主体型冲击地压，Ⅱ-Ⅰ型——顶底板断裂-煤体能量释放主体型冲击地压；所述煤体能量释放主体型冲击地压，能量释放主体为冲击破坏前煤体；所述顶底板断裂能量释放主体型冲击地压，能量释放主体为顶板或底板；所述断层带及围岩能量释放主体型冲击地压，能量释放主体为断层带及其围岩；所述顶底板断裂-煤体能量释放主体型冲击地压，能量释放主体为顶板或底板与冲击破坏前煤体。

四个类型冲击地压的判定方法包括以下步骤：

(1)收集已发生冲击地压的事故信息，将冲击地压微震监测数据分为震级M(ML)、震动频率f(Hz)和震动持续时间T(s)三个释放能量特征；对三个释放能量特征按监测数值分别划分为0、1、2、3四个特征指数(震级和震动持续时间的特征指数按从小到大划分、震动频率的特征指数按从大到小划分)，然后按表1所示分别确定其特征指数

表1释放能量特征的特征指数划分标准表

(2)将冲击地压发生时释放能量特征按表1确定特征指数后，按表2所示判定冲击地压的类型

表2冲击地压类型判定标准表

矿井发生冲击地压后，收集冲击地压发生时监测到的震级M(ML)、震动频率f(Hz)和震动持续时间T(s)三个释放能量特征的数据，按本发明上述方法判定所发生冲击地压的类型，针对冲击地压的类型按表3所示采取不同的监测和防治措施。

表3按冲击地压类型采取的冲击地压监测和防治措施表

本发明的有益效果：

1、本发明对冲击地压的分类，其理论依据科学，按冲击地压发生时能量释放主体为中心，以外界输入能量主导或自身储存能量主导为划分依据，与实际相符。

2、本发明依据不同类型冲击地压的能量来源体结构和岩性差别所表现的释放能量特征的差别，通过查表的形式判定冲击地压的类型，可在煤矿发生冲击地压后快速准确地判定冲击地压的类型，针对不同类型的冲击地压采取不同的监测和防治措施，使在继续开采过程中有效提高冲击地压的监测和防治效果，降低或消除该类型冲击地压再次发生的危险性。

具体实施方式

以下结合实施例对本发明的具体实施加以描述。

本实施例为某矿发生冲击地压后采用本发明判定冲击地压的类型及针对冲击地压类型在继续开采过程中采取冲击地压监测和防治对策，具体步骤如下：

(1)根据微震监测系统得到的波形，该冲击地压的震级为2.5ML，震动频率为10Hz，震动持续时间为8s；

(2)查表1(释放能量特征的特征指数划分标准表)，冲击地压震级特征指数为1，震动频率特征指数为2，震动持续时间特征指数为2；

(3)查表2(冲击地压类型判定标准表)，判定冲击地压类型为Ⅱ型，属于顶底板断裂能量释放主体型冲击地压；

(4)根据表3(按冲击地压类型采取的冲击地压监测和防治措施表)，针对该类型冲击地压采取的冲击地压监测措施是，对能量释放主体顶低板进行监测，采取区域监测措施与局部监测措施相结合。区域监测措施包括微震法、地表下沉监测；局部监测措施包括工作面支架工作面阻力监测、巷道顶底板变形监测等。采取的冲击地压防治措施是，对能量释放主体顶底板进行防治，防治措施包括顶板***预裂、顶板水力致裂、底板钻孔等。