D0I:10.13374/i.iss1001-053x.2013.01.007 第35卷第1期 北京科技大学学报 Vol.35 No.1 2013年1月 Journal of University of Science and Technology Beijing Jan.2013 冲击危险性及其实时预警云图技术 王进强12，姜福兴1,2)，吕文生12)，曲效成2，杜建华12) 1)北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室.北京1000832)北京科技大学土木与环境工程学院.北京100083 三三通信作者.E-mail:wangiq@ustb.en.cn 摘要采用抛物线型隶属函数分别建立了基于应力值和应力变化速度的冲击危险性指数计算公式，利用最大隶属度原 则计算多因素冲击危险性指数，使用云图的方式全面、直观地反映工作面支承压力及冲击危险性的空间分布规律，最终 建立了基于云图的冲击危险性预警系统.该系统已在全国20多个具有冲击危险性的煤矿得到应用，并取得良好的效果， 关键词冲击地压；危险性评价：实时系统：监测 分类号TD324 Rock burst risk and its real-time warning cloud picture technique WANG Jin-giang 2)2,JIANG Fu-ring12),LU Wen-sheng 12),QU Xiao-cheng12).DU Jian-hua12) 1)State Key Laboratory for High-efficient Mining and Safety of Metal Mines (Ministry of Education).University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China 2)School of Civil and Environmental Engineering,University of Science and Technology Beijing.Beijing 100083.China Corresponding author,E-mail:wangjqoustb.edu.cn ABSTRACT Two rock burst risk index functions were built based on stress and stress change rate respectively by using a parabolic membership function model.The burst risk index with multiple factors was calculated under the maximum membership degree principle.The spatial distributions of bearing pressure and burst risk of the working face were demonstrated comprehensively and directly by cloud pictures.Finally a cloud-based risk early warning system was obtained.This system had been applied in more than 20 coal mines with risk bursts and achieved good results. KEY WORDS rock bursts:risk assessment;real time systems;monitoring 地震台采用的钻孔应变仪1-？可同时进行高精 据的空间分析，不能得到监测区域整体应力分布规 度应力监测和地震波监测，由于安装环境，技术要 律及冲击危险性分布规律 求、价格等原因使该设备不适于井下工作面日常应 随着煤矿开采深度的增加，煤岩性质及应力状 力监测.基于应力解除法的原岩应力测量技术③可 态发生显著变化，冲击地压、矿震等动力灾害对矿 以准确测量原岩的三向应力状态，但不适于工作面 区安全生产造成的危害日益严重8-乳，因此，研制能 应力状态的连续实时监测.钻孔应力计作为一种可 够实时在线采集与处理数据的钻孔应力监测系统， 以直接反映岩体内应力变化规律的监测技术，在预探索基于监测数据的冲击危险性定量计算公式及预 防冲击地压的生产实践中得到广泛应用4-刃.由于 警判据，研究直接反映监测区域应力分布规律及冲 监测预警理论和监测系统软硬件条件的限制，常规 击危险性分布规律的展示及分析技术，进而实现冲 钻孔应力监测系统主要通过人工读数或间断传输的 击地压实时预警具有重要意义. 方式进行监测，没能实现实时在线监测：预警方式 主要通过人工分析应力变化的规律，依据应力最大 1冲击地压实时监测系统原理及构成 值或变化趋势进行预警，没有明确的冲击危险性计 冲击地压在孕育及突发过程中通常伴随着应 算公式及预警判据，也没有进行多个应力监测点数 力集中和应力突变，通过煤岩体应力动态的有效观 收稿日期：2011-11-01 基金项目：国家重点基础研究发展计划资助项目(2010CB226803):“十一五”国家科技支排计划资助项目(2007BAK24B04):国家 自然科学基金资助项目(51174016)第 卷 第 期 年 月 北 京 科 技 大 学 学 报 冲击危险性及其实时预警云图技术 王进 强 `, 户习, 姜福 兴喇 , 吕文生 `, , 曲效成 `, , 杜 建华叫 北京科技大学金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室、北京 北京科技大学土木与环境工程学院, 北京 乙 通信作者 , 一, 、、 川、 、,尤, , 摘 要 采用抛物线型隶属函数分别建立了基于应力值和应力变化速度的冲击危险性指数计算公式, 利用最大隶属度原 则计算多因素冲击危险性指数, 使用云 图的方式全面 、直观地反映工作面支承压力及冲击危险性的空间分布规律, 最终 建立 了基 于云 图的冲 击危 险性预警 系统 该 系统 己在全 国 多个具有 冲击 危险 性 的煤矿 得到应 用 , 并取得 良好 的效果 关键词 冲击地压 危险性评价 实时系统 监测 分 类号 一 洲 万` 六 一 够 浏 蒯 刃` 凡一 。。`、 , 五右麟 一人 、 `, 爪 。一。人 。`·, 刀 五 一人。。 , · · 一 入 卜 说 , 、、 ,飞 , 于 飞 , , , 、 肠 , 劝 , 困 沧 ￡ 一 一 〔 一 , 印 一 一 一 、 一 地震台采用的钻孔应变仪 `一 可同时进行高精 度应力监测和地震波监测, 由于安装环境 、技术要 求 、价格等原因使该设备不适于井下工作面 日常应 力监测 基于应力解除法的原岩应力测量技术 可 以准确测量原岩的三向应力状态 , 但不适于工作面 应力状态的连续实时监测 钻孔应力计作为一种可 以直接反映岩体 内应力变化规律的监测技术, 在预 防冲击地压的生产 实践中得到广泛应用 “一 由于 监测预警理论和监测系统软硬件条件的限制, 常规 钻孔应力监测系统主要通过人工读数或间断传输的 方式进行监测 , 没能实现实时在线监测 预警方式 主要通过人工分析应力变化的规律, 依据应力最大 值或变化趋势进行预警, 没有明确的冲击危险性计 算公式及预警判据 , 也没有进行多个应力监测点数 据的空间分析, 不能得到监测区域整体应力分布规 律及冲击危险性分布规律 随着煤矿开采深度 的增加, 煤岩性质及应力状 态发生显著变化 , 冲击地压 、矿震等动力灾害对矿 区安全生产造成 的危害 日益严重 “一” 因此, 研制能 够实时在线采集与处理数据的钻孔应力监测系统, 探索基于监测数据的冲击危险性定量计算公式及预 警判据 , 研究直接反映监测区域应力分布规律及冲 击危险性分布规律的展示及分析技术 , 进而实现冲 击地压实时预警具有重要意义 冲击地 压 实时 监测 系统 原理 及构 成 冲击 地压在孕育及 突发过程 中通常伴随着应 力集中和应力突变 , 通过煤岩体应力动态的有效观 收稿 日期 一 书 基金项 目 国家重点基础研究发展计划资助项 目 “十一五” 国家科技支撑计划资助项 目 国家 自然科学基金资助项 目 DOI :10.13374/j .issn1001 -053x.2013.01.007