【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及煤礦開采安全，具體是一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法，適用于深部近水平煤層開采過程中的災害預測與防控。
技術介紹
1、隨著煤礦開采深度的不斷加大，礦山災害呈現多元復合、井地聯動型的特征。深部開采條件下，地表沉陷呈現出與淺部開采不同的時空演化規律，日益成為巖層移動控制領域的研究熱點；井下沖擊地壓頻率和強度也在不斷增加。
2、近年來沖擊地壓礦井的地表變形監測都發現，地表沉陷量、下沉速度等與礦震存在一定的聯動效應。因礦震動載是誘發煤巖沖擊地壓的重要力源和能量源，可推測地表沉陷與沖擊地壓存在著一定的相關性和聯動機制。盡管國內外學者在深部開采地表沉陷規律和沖擊地壓發生機理方面開展了較深入的研究，但在二者相關性及聯動效應研究方面仍處于起步階段。
3、現有技術中，對地表沉陷和沖擊地壓的監測多采用單一手段，難以全面反映二者之間的關聯性。例如，數值模擬可以預測地表沉陷和覆巖應力變化，但難以反映地下巖體的實際動力響應情況；地表沉陷監測可以獲取高精度的地表沉陷數據，但難以反映地下巖體的應力變化和微震活動；微震監測可以反映地下巖體的動力響應情況，但難以獲取地表沉陷數據。因此，亟需一種聯合監測及一體化分析方法，以提高對礦山災害的預測和防范能力。
4、為此，本專利技術建立一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法，為煤礦地表變形-地下動力災害一體化防控提供科學依據，為煤礦的安全開采提供科學的預測依據和技術支持，有效降低礦山災害的風險。
技術實現思路>
1、本專利技術旨在解決上述問題，提出一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法。該方法通過數值模擬、地表沉陷監測和微震監測技術的有機結合，實現對深部開采過程中地表沉陷與沖擊地壓相關性的綜合分析，進而為沖擊地壓的預測和防控提供科學依據。
2、本專利技術所采取的技術方案如下：一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法，其步驟為：
3、1)使用有限元軟件，依據煤礦開采區域的巖層分布及物理力學參數，建立煤礦開采區域的數值模型，模擬煤層開采過程中的地表沉陷和覆巖應力變化情況；結合礦區煤層、頂底板實際情況及綜合地質柱狀圖，設定各巖層的物理力學參數，包括厚度、容重、彈性模量、泊松比、內聚力及內摩擦角，使用有限元軟件構建三維數值模型，模擬煤層開采過程中巖層的移動與應力分布，根據模擬結果，得出不同推進距離下地表下沉值與煤體-頂板豎向應力對比圖，設定頂板走向中心線為測量線，得到不同推進距離下不同測點的豎向應力增長率。
4、2)采用傳統測線法和uav激光雷達技術對地表沉陷進行高精度的實時監測，獲取地表沉陷的實測數據，對比實測最大下沉值與模擬最大下沉值，誤差值小于5％為滿足精度要求，如果差值不滿足要求，調整巖層物理力學參數，直到滿足精度要求為止。
5、3)部署微震監測系統，在開采區域及周邊布置微震監測站，形成微震監測網絡，實時監測開采區域的微震事件，記錄不同推進距離的單日微震總能量及單日微震最大能量，得到不同推進距離下工作面微震特征曲線。
6、4)綜合分析地表沉陷數據、巖層應力數據及微震數據，通過比對和關聯分析，評估沖擊地壓發生的風險，并對煤礦開采提供預警。對比地表下沉值、煤體豎向應力、頂板豎向應力、單日微震總能量、單日微震最大能量。若地表沉陷值增大，煤體與頂板應力、頂板應力增長率達到最大值，單日微震總能量與單次微震最大能量出現峰值發生沖擊可能性大；地表下沉值、煤體與頂板應力、頂板應力增長率逐漸穩定，單日微震總能量與單次微震最大能量總體呈降低趨勢發生沖擊可能性中等；地表沉陷不明顯，頂板處于穩定狀態，單日微震總能量與單次微震最大能量均低于800j，發生沖擊可能性小。
7、本專利技術創造的有益效果為：
8、1.聯合監測：通過地表沉陷和微震的聯合監測，可以更全面地掌握煤礦安全狀況，提高監測的準確性和可靠性。
9、2.一體化分析：通過對地表沉陷和沖擊地壓的相關性分析，可以建立一體化模型，實現對沖擊地壓的預測，為煤礦安全提供科學依據。
10、3.預警功能：通過評估沖擊地壓發生風險，可為煤礦開采提前預警，提高煤礦安全水平。
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1.一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法，其特征在于，其步驟為：
2.根據權利要求1所述的一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法，其特征在于，所述的1)中具體方法為：結合礦區煤層、頂底板實際情況及綜合地質柱狀圖，設定各巖層的物理力學參數，包括厚度、容重、彈性模量、泊松比、內聚力及內摩擦角，使用有限元軟件構建三維數值模型，模擬煤層開采過程中巖層的移動與應力分布，根據模擬結果，得出不同推進距離下地表下沉值與煤體-頂板豎向應力對比圖，設定頂板走向中心線為測量線，得到不同推進距離下不同測點的豎向應力增長率。
3.根據權利要求1所述的一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法，其特征在于，所述的4)中，具體方法為：對比地表下沉值、煤體豎向應力、頂板豎向應力、單日微震總能量、單日微震最大能量；
【技術特征摘要】
1.一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法，其特征在于，其步驟為：
2.根據權利要求1所述的一種地表沉陷與沖擊地壓聯合監測及一體化分析方法，其特征在于，所述的1)中具體方法為：結合礦區煤層、頂底板實際情況及綜合地質柱狀圖，設定各巖層的物理力學參數，包括厚度、容重、彈性模量、泊松比、內聚力及內摩擦角，使用有限元軟件構建三維數值模型，模擬煤層開采過程...
【專利技術屬性】
技術研發人員：劉俊藝，張學啟，郝喆，李宏斌，夏琪，姜昕健，
申請(專利權)人：遼寧大學，
類型：發明
國別省市：
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