(19)中华 人民共和国 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 202111599756.9 (22)申请日 2021.12.24 (71)申请人 鞍钢集团矿业有限公司 地址 114001 辽宁省鞍山市铁东区二 一九 路39号 (72)发明人 王润　张忠海　王永增　吴怡璇　 曹洋　胡振涛　潘博　 (74)专利代理 机构 鞍山贝尔专利代理有限公司 21223 代理人 颜伟 (51)Int.Cl. G06Q 10/04(2012.01) G06Q 10/06(2012.01) G06Q 50/02(2012.01) G06F 30/20(2020.01)G06F 119/14(2020.01) (54)发明名称 一种矿山采空区稳定性预测方法 (57)摘要 本发明涉及一种矿山采空区稳定性预测方 法， 其特征在于， 包括如下步骤： 1)取样制备岩石 试样； 2)试验获取岩石试样的最大剪应力和不同 围压w条件下岩石破坏峰值应力σc； 3)建立σc 与w的关系模型； 4)布置采空区围岩微震监测点 并获取监测 信息； 5)建立采空区稳定性安全评价 指标S； 6)进行采空区安全分级预评价。 本发明的 优点是： 通过试验获得采空区岩石试样的最大剪 应力和在不同围压条件下的岩石破坏峰值应力， 通过试验数据建立岩石破坏峰值应力与围压之 间的关系模 型， 并结合考虑监测微震事件数量对 采空区稳定性的影 响， 建立采空区稳定性安全评 价指标， 从而实现对采空区岩石稳定性做出提前 预判。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 114399088 A 2022.04.26 CN 114399088 A 1.一种矿山采空区稳定性预测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： 步骤1、 对巷道采空区不同类型的岩石取样， 制备岩石试样； 步骤2、 试验获取巷道采空区岩石的最大剪应力； 试验获取巷道采空区岩石的不同围压 w条件下岩石破坏峰值应力σc； 步骤3、 建立岩石破坏峰值应力σc与围压w的关系模型； 步骤4、 布置巷道采空区围岩微震监测点并获取监测信息； 步骤5、 建立巷道采空区巷道稳定性 安全评价指标S； 步骤6、 进行 巷道采空区安全分级预评价。 2.根据权利要求1所述的一种采空区稳定性预测方法， 其特征在于， 在步骤2中， 试验获 取巷道采空 区岩石的最大剪应力是对岩石 试样进行三轴压缩试验， 即对岩石 试样进行带围 压装置的霍 普金森试验， 得到不同围压条件下岩石试样发生破坏的岩石破坏峰值应力σc试 验数据。 3.根据权利要求1所述的一种采空区稳定性预测方法， 其特征在于， 在步骤3 中， 通过不 同围压条件下岩石试样发生破坏的岩石破坏峰值应力σc试验数据， 建立岩石破坏峰值应力 σc与围压w的关系式， σc＝aw2+bw+q， 并通过σc和w的数据拟合得到拟合常数a、 b、 q。 4.根据权利要求1所述的一种采空区稳定性预测方法， 其特征在于， 在步骤4中， 在巷道 采空区巷道长度方向每隔5m取一个断面， 每个断面上设置五个巷道采空区围岩微震监测 点， 并获取监测信息， 包括围压w和单位时间内的微震事 件数ΔA。 5.根据权利要求1所述的一种采空区稳定性预测方法， 其特征在于， 在步骤5 中， 根据步 骤4中所监测获得的围压w和单位时间内的微震事件数ΔA， 建立巷道采空区巷道稳定性安 全评价指标S如下： ΔA为测试单位周期内微震事件数， k为抗剪强度， 即岩石最大剪应力与岩石破坏峰值 应力之比。 6.根据权利要求1所述的一种采空区稳定性预测方法， 其特征在于， 在步骤6 中， 根据巷 道采空区巷道稳定性 安全评价指标S， 确定巷道采空区安全分级预评价标准如下： 所述安全分级预评价标准与预警系统配合使用， 根据评价的等级采取不同的预防、 治 理方案。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 114399088 A 2一种矿山采空区稳定性预测方 法 技术领域 [0001]本发明属于采矿工程安全评价技术领域， 具体涉及一种矿山采空区稳定性预测方 法。 背景技术 [0002]采空区失稳作为矿山安全重大安全风险之一， 具有突发性、 潜伏性和大规模破坏 性等特点， 严重威胁到矿山的安全生产和人员的生命安全。 特别是在附近频繁的采矿爆破 作用下更容易造成采空区围岩的累积损伤， 进而导致采空区发生岩爆等失稳现象， 然而这 些损伤往往是由微小的破裂萌生、 发展、 贯通等一系列微破坏共同使然的。 地下开采残留的 大量采场、 硐室、 巷道没有及时处理， 形成结构复杂的采空 区， 而且随着开采深度的增加， 采 空区坍塌的隐患逐步增大。 目前处理采空区的方法极为有限， 存在的隐患众多。 因此， 基于 不同手段的监测仪器， 对尚未处理的采空区稳定性和 安全状况进行预测， 能够对采空区潜 在危险提前做出预判， 采取措施防患于未然非常必要。 微震监测 技术作为工程上监测深部 岩石变化最广泛的手段之一， 可以实时监测岩 体内部裂隙运动 情况， 其具有远程监测、 全方 位检测、 高精度等特点， 根据微震事 件的发生数量和能量可以识别岩层失稳的前兆信息 。 发明内容 [0003]本发明的目的在于提供一种矿山采空区稳定性预测方法， 该方法通过试验获得采 空区岩石试样的最大剪应力和在不同围压条件 下的岩石破坏峰值应力， 通过试验数据建立 岩石破坏峰值应力与围压之 间的关系模型， 并结合考虑监测微震事件数量对采空区稳定性 的影响， 建立采空区稳定性 安全评价指标， 从而实现对 采空区岩石稳定性做出提前 预判。 [0004]本发明的目的是通过以下技 术方案实现的： [0005]本发明的一种矿山采空区稳定性预测方法， 其特 征在于， 包括如下步骤： [0006]步骤1、 对巷道采空区不同类型的岩石取样， 制备岩石试样； [0007]步骤2、 试验获取巷道采空区岩石的最大剪应力； 试验获取巷道采空区岩石的不同 围压w条件下岩石破坏峰值应力σc； [0008]步骤3、 建立岩石破坏峰值应力σc与围压w的关系模型； [0009]步骤4、 布置巷道采空区围岩微震监测点并获取监测信息； [0010]步骤5、 建立巷道采空区巷道稳定性 安全评价指标S； [0011]步骤6、 进行 巷道采空区安全分级预评价。 [0012]在步骤2中， 试验获取巷道采空区岩石的最大剪应力是对岩石试样进行三轴压缩 试验， 即对岩石试样进行带围压装置的霍普金森试验， 得到不同围压条件下岩石试样发生 破坏的岩石破坏峰值应力σc试验数据。 [0013]在步骤3中， 通过不同围压条件下岩石试样发生破坏的岩石破坏峰值应力σc试验 数据， 建立岩石破坏峰值应力σc与围压w的关系式， σc＝aw2+bw+q， 并通过σc和w的试验数据 拟合得到拟合常数a、 b、 q；说　明　书 1/4 页 3 CN 114399088 A 3