(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111421167.1 (22)申请日 2021.11.26 (71)申请人 中国矿业大 学 地址 221116 江苏省徐州市大 学路1号中国 矿业大学科研院 申请人 徐州物硕信息技 术有限公司 (72)发明人 曹安业　刘耀琪　薛成春　彭雨杰　 王常彬　温颖远　郭文豪　王崧玮　 白贤栖　杨耀　马志锋　 (74)专利代理 机构 北京圣州专利代理事务所 (普通合伙) 11818 专利代理师 朱芳斌 (51)Int.Cl. E21F 17/18(2006.01) E21F 17/00(2006.01)G06F 30/27(2020.01) G06Q 50/02(2012.01) (54)发明名称 一种基于矿震群震动波能量衰减特性的冲 击地压危险预测方法 (57)摘要 本发明涉及煤矿开采及煤矿安全技术领域， 特别是涉及一种基于矿震群震动波能量衰减特 性的冲击地压危险预测方法。 提出了一种基于矿 震群震动波能量衰减特性、 综合考虑矿震群震动 波的静载以及动载效应的冲击地压危险预测方 法； 本发明涉及的静载强度指标、 动载强度指标 两种指标物理意义清晰， 基于冲击地压发生的动 静载叠加原理提出的综合预测指标计算模型明 确， 具有坚实的理论支撑， 普适性及可操作性强， 同时权重的快速更新调整以及最终综合预测结 果的客观判识预测效率高， 可有效预测大能量矿 震及冲击 显现区域。 权利要求书2页 说明书8页 附图12页 CN 114810211 A 2022.07.29 CN 114810211 A 1.一种基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法， 其特征在于： 包括 通过矿震群震动波能量衰减特性、 综合考虑矿震群震动波的静载以及动载效应对冲击地压 进行危险预测； 其中具体包括： 基于矿震群震动波能量衰减特性、 并考虑 矿震震动波对煤岩 体的累积损伤效应构建静载强度指标； 基于矿震群能量衰减特性、 并考虑矿震震动波能量 集聚效应构建动载强度指标； 然后采用均方差法确定两种指标权重， 将两种指标进行叠加 进而构建综合预测指标以进行冲击地压危险预测。 2.根据权利要求1所述的基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法， 其特征在于： 此处将矿震震源假设为半径为r0的球体， 并采用下式计算矿震群中某一震源 的震动波传播衰减后的残余能量： 式中， Eij为矿震群中某一震源由j 点传播至i点后的残余能量， 其中j 点为震源中心的位 置； Ej为该震源在j点的能量； pp vij为该震源辐射的震动波由j点出传播至i点后引起的质点 峰值速度； ppvj为该震源在j点的质点峰值速度； Rij为j点与i点之间的直线距离； r0为震源 半径； η为能量衰减系数； β 为质点峰值震动速度衰减系数， β 由微震系统多个未超量程的探 头所记录的质点峰值速度与探 头距震源距离的关系拟合得到 。 3.根据权利要求2所述的基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法， 其特征在于： 震源半径 r0采用下式计算： 式中， VA为震源的视体积； G为煤岩体的剪切模量； M0为震源的地震矩； Es为震源能量。 4.根据权利要求1所述的基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法， 其特征在于： 采用如下公式计算静载强度指标： 式中， εeij为网格区域任一节点i处的累积Benioff应变； N为网格节点总数； εef为网格区 域网格节点中εeij的最大值； DF为临界损伤值， 取值为0.95； σsi为任一节点i的静载应力指权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 114810211 A 2数， E为煤岩体的弹性模量； φsi为任一节点i的静载强度指标； σsmax为网格区域所有节点中 σsi的最大值； σsmin为网格区域所有节点中σsi的最小值。 5.根据权利要求1所述的基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法， 其特征在于： 采用如下公式计算动载强度指标： 式中， σdi为网格区域任一节点i的能量聚集指数； φdi为任一节点i的动载强度指标； σdmax为网格区域所有节点中σdi的最大值； σdmin为网格区域所有节点中σdi的最小值。 6.根据权利要求1所述的基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法， 其特征在于： 采用如下公式计算综合预测指标： 式中， φsdi为网格区域任一节点i的综合预测指标值； w1、 w2分别为采用均方差法确定的 φs与φd所占的权 重， w1、 w2均介于0～1之间； w1、 w2计算公式为分别为： 式中， std(φsi)为网格区域所有节点处φsi的方差； std(φdi)为网格区域所有节点处 φdi的方差。 7.根据权利要求1所述的基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法， 其特征在于： 计算震动波传播衰减后的残余能量Eij时需根据震源的能级选用能量衰减系 数。 8.根据权利要求1 ‑6任一项所述的基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预 测方法， 其特征在于： 将 研究区域划分为由若干节点构成的网格， 计算震动波衰减后的残 余 能量、 静载强度指标以及动载强度指标时均采用同一网格模型进行计算。 9.根据权利要求1所述的基于矿震群震动波能量衰减特性的冲击地压危险预测方法， 其特征在于： 将危险等级划分为4个等级： 无、 弱、 中等、 强； 预测的对象为大能量矿震或者冲 击显现区域。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 114810211 A 3