第1期 王进强等：冲击危险性及其实时预警云图技术 23· 孔隙压密阶段(OA段)、线弹性变形阶段(AB段) 式中：t为应力变化速度，t1和t2为起始时间与终 和非稳定破裂发展阶段(BC段).在BC段微破裂 止时间，P和P2为对应于t1和t2的应力值，t1和 的发展出现质的变化，应力增加会导致应变迅速增 t2之间的时间段称为长时窗W,为降低历史数据 大，并导致试样破裂.基于冲击地压的强度理论，煤 波动性给计算结果造成的影响，取以1为中心的 岩体的冲击危险性随着应力增加而增大，在接近强 短时窗W内采样值的均值作为时刻t1的应力值， 度极限值时急速增大，也即煤岩体的冲击危险性适 即 宜采用戒下型抛物线隶属函数唯象地描述，具体计 /m,P≥0 (3) 算公式如下式所示，隶属函数曲线如图5所示 1=l11 2 ,0≤P<kPh; 式中，条件P≥0指滤掉不合理的负数采样值，n 4(P)= kPR (1) 1,P≥kPR 指满足条件的采样值个数.短时窗长度的选取应考 虑系统的采样频率、数据的波动性等因素，通常短 式中，4(P)为基于相对应力值的冲击危险性系 时窗为长时窗W:的1/10左右，对于波动剧烈的信 数，P为实测相对应力值，为应力的阈值，k 号源可适当增加短时窗长度 为安全系数 实时应力曲线 2 0 应力 时刻/s 图4抗压强度峰值前岩石的应力-应变曲线 图6应力变化速度计算示意图 Fig.4 Stress-strain curve of the rock before reaching the Fig.6 Schematic diagram of calculating the stress change peak value of compressive strength rate 为提高系统的敏感性，P的取值不采用短时 1.0 窗均值的方法，直接采用当前采样值.在信噪比小 的系统中也可采用短时窗加权平均的方法计算应力 值，给较近的采样值以较大权重系数，在计算结果 0.5 的稳定性和敏感性之间取得平衡. 长时窗宽度的选取应考虑工作面推进速度、老 顶的周期来压步距、应力变化的剧烈程度、采样频 应力→ 率等因素，通常取长时窗为1h,应力变化速度的 图5冲击地压危险性隶属函数曲线 单位为MPah-1. Fig.5 Membership function curve of rock burst risk (2)应力变化速度阙值的设置.定义测点应力变 2.2基于应力变化速度的冲击危险性 化速度与应力阙值的比值为应力变化指数，反映应 基于应力的冲击危险性反映应力的静态特征， 力的相对变化速度，即 而应力的变化速度反映应力的动态特征，应力突变 是诱发煤岩体失稳破坏的重要因素，对冲击地压预 (4) 警预测具有重要意义. (1)应力变化速度计算.由于实时监测数据的波 式中，r,为应力变化指数 动性，采用一段时间内应力变化的平均速度为应力 因各测点应力阈值不同，变化速度阙值也不相 变化速度，计算公式如下式所示，计算过程如图6 同，但各测点应力变化指数阈值基本一致，应力变 所示. 化速度阈值可表示为 4=B-乃 t2-t1 (2) VR =TR PR. (5)第 期 王进强等 冲击危险性及其实时预警云图技术 孔 隙压密阶段 段 、 线弹性变形阶段 段 和非稳定破裂 发展阶段 段 在 段微破裂 的发展出现质的变化 , 应力增加会导致应变迅速增 大 , 并导致试样破裂 基于冲击地压的强度理论, 煤 岩体的冲击危险性 随着应力增加而增大, 在接近强 度极限值 时急速增大 , 也即煤岩体的冲击危险性适 宜采用戒下型抛物线隶属 函数唯象地描述, 具体计 算公式如下式所示 , 隶属函数 曲线如图 所示 式中 , 为应力变化速度, 和 为起始 时间与终 止时间, 和 几 为对应于 , 和 的应力值 , 和 之间的时间段称为长时窗 为降低历史数据 波动性给计算结果造成的影 响, 取以 为中心 的 短时窗 内采样值的均值作为时刻 艺 的应力值 , 即 。一爹` 一只一 , 朔,一脚, 无几,。··只· 式 中, 川 为基于相对应 力值 的冲击 危险性系 数 , 只 为实测相 对应力值 , 践 为应 力的闭值 , 人 为安全系数 式 中, 条件 指滤掉不合理的负数采样值 , 指满足条件 的采样值个数 短时窗长度的选取应考 虑系统 的采样频率 、数据的波动性等因素, 通常短 时窗为长时窗 哄 的 左右, 对于波动剧烈的信 号源可适当增加短 时窗长度 沪 晰 只侧运月 圳 侧 应力 图 抗压强度峰值前岩石的应力一应变曲线 一 图 时刻 应力变化速度计算示意图 为提高系统的敏感性 , 几 的取值不采用短时 窗均值 的方法, 直接采用 当前采样值 在信噪比小 的系统中也可采用短时窗加权平均 的方法计算应力 值, 给较近的采样值 以较大权重系数, 在计算结果 的稳定性和敏感性之间取得平衡 长时窗宽度 的选取应考虑工作面推进速度 、老 顶的周期来压步距 、应力变化 的剧烈程度 、采样频 率等因素, 通常取长时窗为 , 应力变化速度 的 单位为 一` 应力变化速度阐值的设置 定义测点应力变 化速度与应力阑值的比值为应力变化指数, 反映应 力的相对变化速度 , 即 勺工 担嫂扫望全, 匕 `匕二一 一 — 一 一— 一 ,— 一一一 应力 图 冲击地压危险性隶属函数曲线 基于应 力变化速度的冲击危险性 基于应力 的冲击危险性反映应力 的静态特征 , 而应 力的变化速度反映应力的动态特征 , 应力突变 是诱发煤岩体失稳破坏的重要因素 , 对冲击地压预 警预测具有重要意义 应力变化速度计算 由于实时监测数据的波 动性 , 采用一段时间内应力变化的平均速度为应力 变化速度, 计算公式如下式所示 , 计算过程如图 所 示 刃 ` 二耳 式中, 。为应力变化指数 因各测点应力阑值 不同, 变化速度阐值也不相 同, 但各测点应力变化指数闽值基本一致 , 应力变 化速度闽值可表示为 几 一 — 艺 一 帐 几