一种基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法

本发明涉及煤矿开采及煤矿安全，特别是涉及一种基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法。

背景技术：

1、采空区充填不仅能抑制顶板破断下沉，降低岩层破断形成的动载扰动，从而减小回采工作面动力灾害风险，而且能大幅降低地表下沉，保护矿区生态环境，因此受到了煤矿企业的高度重视。但是由于是在采空区内部进行充填，受煤柱等因素限制，煤矿企业无法直观探测充填体是否与采空区岩层充分接触，达到预期填充目的。当前煤矿企业对采空区充填效果检验多采取钻孔窥视手段进行探测，但此手段需要在巷道内开展大量的钻探工作，不仅费时费力，而且检验效果在空间上不连续，检验结果准确性不高。矿震监测是通过24小时不间断监测工作面岩层破断释放的能量事件而实现动力灾害的实时连续性监测，因此，可以通过矿震监测方法对采空区充填区域内的矿震事件进行监测与统计，从而实现对采空区填充效果的判识，但矿震监测数据繁杂无序，如何对矿震监测数据进行系统分类，对采空区填充效果检验的合理性做到有的放矢是重中之重。因此如何提供一种方法，实现对采空区填充效果检验的无损探测，同时实现采空区填充效果检验的实时性和持续性，提高采空区填充效果检验的准确性，以解决现有技术中的不足之处。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中存在的技术问题，提供一种基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，实现对采空区填充效果检验的无损探测，以及采空区填充效果检验的实时性和持续性，提高了采空区填充效果检验的准确性。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，包括：

4、获取未填充采空区的矿震要素，将所述未填充采空区的矿震要素作为初始指标；

5、基于所述初始指标预设采空区填充效果检验级别评估阈值，并对各级评估阈值区间进行权重赋值；

6、获取已填充采空区待测区域的矿震要素指标，基于所述待测区域的矿震要素指标，结合所述各级评估阈值的权重，评判采空区填充效果。

7、进一步地，获取所述未填充采空区的矿震要素包括：

8、在已填充采空区所在采区或相邻采区内选择未填充且相邻工作面已完成开采或正在开采的采空区，作为所述未填充采空区；

9、划定所述未填充采空区的矿震要素采集的时间范围和空间范围，基于所述时间范围和空间范围采集并计算所述未填充采空区的矿震要素。

10、进一步地，所述矿震要素包括：矿震频次密度fd、矿震能量密度ed、滞后矿震频次密度fdb、滞后矿震能量密度edb、超前矿震频次密度fda、超前矿震能量密度eda。

11、进一步地，所述时间范围包括：采空区相邻回采工作面两次周期来压时的时间间隔；

12、所述空间范围包括：所述矿震频次密度fd和所述矿震能量密度ed的采集空间范围均为走向上的相邻工作面回采位置前后20m；所述滞后矿震频次密度fdb和所述滞后矿震能量密度edb的采集空间范围均为走向上的工作面回采位置后方20-100m；所述超前矿震频次密度fda和所述超前矿震能量密度eda的采集空间范围均为走向上的工作面回采位置前方20-150m。

13、进一步地，所述矿震频次密度fd的计算公式为：

14、

15、式中，n为每日探测区域的矿震总频次，t为采集时间范围，i＝1,2,3....t，x为回采工作面周期来压步距，l为采空区填充的倾向长度；

16、所述矿震能量密度ed的计算方法为：

17、

18、式中，e为每日探测区域的矿震总能量；

19、所述滞后矿震频次密度fdb的计算方法为：

20、

21、式中，nb为每日探测区域的滞后矿震总频次；

22、所述滞后矿震能量密度edb的计算方法为：

23、

24、式中，eb为每日探测区域的滞后矿震总能量；

25、所述超前矿震频次密度fda的计算方法为：

26、

27、式中，na为每日探测区域的超前矿震总频次；

28、所述超前矿震频次密度eda的计算方法为：

29、

30、式中，ea为每日探测区域的超前矿震总能量。

31、进一步地，获取所述已填充采空区待测区域的矿震要素指标包括：

32、基于所述已填充采空区选择需要进行填充效果检验的区域作为待测区域；

33、在相邻回采工作面开采位置与所述待测区域边界一致时，进行所述待测区域的矿震要素指标的采集和计算。

34、进一步地，基于所述待测区域的矿震要素指标，结合所述各级评估阈值的权重，进行采空区填充效果的评判包括：

35、基于所述各级评估阈值的权重对所述待测区域的矿震要素指标进行权重赋值，根据所述待测区域的矿震要素指标的权重值进行计算，评判所述采空区的填充效果等级。

36、进一步地，评判所述采空区的填充效果等级的公式为：

37、

38、式中，q表示为采空区填充效果等级；k表示为矿震要素编号k＝1，2，3...6；qk表示为第k个矿震要素的权重赋值；qkmax表示为第k个矿震要素的权重赋值的最大值。

39、本发明的有益效果为：

40、本发明基于采空区三类矿震要素的采集与计算，制定了三类矿震采空区填充效果检验的各级评估阈值，并对各级评估阈值赋予权重值，实现了采空区填充效果等级。通过该方法，不仅实现了对采空区填充效果检验的无损探测，而且实现了采空区填充效果检验的实时性和持续性，提高了采空区填充效果检验的准确性。

技术特征：

1.一种基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，其特征在于，获取所述未填充采空区的矿震要素包括：

3.根据权利要求2所述的基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，其特征在于，所述矿震要素包括：矿震频次密度fd、矿震能量密度ed、滞后矿震频次密度fdb、滞后矿震能量密度edb、超前矿震频次密度fda、超前矿震能量密度eda。

4.根据权利要求3所述的基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，其特征在于，所述时间范围包括：采空区相邻回采工作面两次周期来压时的时间间隔；

5.根据权利要求4所述的基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，其特征在于，所述矿震频次密度fd的计算公式为：

6.根据权利要求1所述的基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，其特征在于，获取所述已填充采空区待测区域的矿震要素指标包括：

7.根据权利要求1所述的基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，其特征在于，基于所述待测区域的矿震要素指标，结合所述各级评估阈值的权重，进行采空区填充效果的评判包括：

8.根据权利要求7所述的基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，其特征在于，评判所述采空区的填充效果等级的公式为：

技术总结
本发明涉及一种基于三类矿震要素判定的采空区填充效果检验方法，包括：获取未填充采空区的矿震要素，将所述未填充采空区的矿震要素作为初始指标；基于所述初始指标预设采空区填充效果检验级别评估阈值，并对各级评估阈值区间进行权重赋值；获取已填充采空区待测区域的矿震要素指标，基于所述待测区域的矿震要素指标，结合所述各级评估阈值的权重，评判采空区填充效果。本发明实现了对采空区填充效果检验的无损探测，保证了采空区填充效果检验的实时性、持续性和准确性。

技术研发人员：曹安业,薛成春,李庚,吕国伟,王强,王常彬,杨旭,刘耀琪,亓佳利,温颖远,白贤栖,彭雨杰
受保护的技术使用者：中国矿业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15