1）任务来源

陕西彬长矿业集团有限公司自选项目。

2）应用领域及技术原理

该技术主要应用领域是褶皱-顶板复合型冲击地压条件下冲击地压防控。

本项目主要针对彬长胡家河矿褶皱构造区坚硬顶板条件下开采频繁发生的冲击地压显现，围绕其诱发机理的特殊性及监测预警与防范控制的复杂性，综合采用理论分析、实验室实验、数值模拟、现场工业性试验等研究手段，系统研究典型冲击地压多参量信息判识预警与防治研究。技术原理如下：

（1）典型冲击地压多参量数据的归一化与综合判别

胡家河矿配备了多种冲击地压监测设备及方法，如微震、地音、钻孔应力、矿压、钻屑等，对已安装的ARAMIS-ME微震监测数据利用效果较好，但限于研究经验的不足，对ARES-5/E地音系统及应力系统监测数据的利用效率较低，亟待开展相关研究，提高预警能力。

（2）冲击地压多尺度多参量前兆信息基础研究

研究表明，岩石的非均匀性是冲击地压存在前兆的根源，煤岩变形局部化和岩石与其周围环境的相互作用分别是形成冲击地压的内因和外因。当地下工程开挖时，地应力场必然受到扰动，从而诱发岩石的微破裂。因此，微破裂是开挖扰动情况下应力场演化的一种显现形式，对于冲击地压的监测预警而言，可以通过监测微破裂来间接获得扰动应力场信息，找到高应力存在的位置，进而达到监测预警冲击地压的目的。因此需开展冲击地压多尺度多参量前兆信息理论，由小尺度模型（煤岩样）研究到中尺度模型（相似模拟模型）模拟，最终得到大尺度矿山开采的冲击前兆信息。

（3）冲击地压多参量时空监测预警技术体系构建

冲击地压的发生复杂多样，不同条件下可能存在不同的前兆模式，单一监测参量只能从某一个角度侧重反映冲击地压危险，同时各参量又都包含冲击地压发生的某些信息，甚至很多参量还存在物理内涵的重复。总之，冲击地压的监测预警是一个多维空间的信息描述问题，单一参量要表达这一信息多维空间有相当难度，更不用说考虑孕震体系物理化学过程中的非线性变化，所以单一参量预测效能达到一定程度后将很难再继续提高。因此，有必要从多参量信息的角度研究冲击地压的前兆识别和监测预警。

（4）煤矿冲击地压危险监测预警软件及冲击地压多参量实时在线监测平台开发

现场各监测设对应的预警模式、准则各不同，同时各设备监测参量的量纲和权重均存在很大的差异，因此，如何综合利用各参量信息，统一各参量指标的异常指数并最终确定多参量综合预警结论，以便于指导现场解危工作，是当前冲击地压监测预警的重要课题。

同时，各设备及对应的方法获得的数据格式、处理模式、表征方式及其量纲各有不同，亟须开发一套能够对接各类监测数据的软件平台，实现预警工作的高效化、标准化。

3）研究成果及性能指标

陕西彬长矿业集团有限公司、中国矿业大学通过现场测试、理论分析和数值模拟实验完成了课题要求的全部内容，获得了典型冲击矿压多参量信息判识预警与防治技术基本参数，具体研究成果有：

（1）提出了褶皱区坚硬顶板条件下的冲击地压动静载叠加诱冲原理，并以此归纳了针对性的冲击地压的多参量监测预警思路。

（2）构建了冲击地压的多参量时空监测预警体系。

（3）建立了冲击地压的多参量预警指标体系及其权重分配层次结构；提出了用于确定指标临界值的归一化方法、用于构建综合指标的综合异常指数方法、以及用于确定指标权重的R值方法；建立了微震活动性多维信息综合预警指标和微震时空强多维信息综合预警指标，进一步结合地音和矿压监测预警指标，整体形成了冲击地压的多参量综合预警方法及其危险分级判别准则。

4）成果的创造性和先进性

（1）建立了煤岩变形破坏过程中的“应力场-震动场”多参量归一化监测预警模型，揭示出冲击地压动力灾害的多物理场响应规律及前兆敏感信息，提出了冲击地压动力灾害的多参量实时监测预警判别方法和归一化无量纲综合预警模型。

（2）建立了冲击地压的多参量监测预警指标体系及其权重分配层次结构，提出了以冲击变形能指数、微震活动性多维信息、微震时空强多维信息、地音、矿压等为主的冲击地压时序综合预警指标，以及震动波CT、冲击变形能积聚速率等为主的空间预警指标。

（3）开发了冲击地压远程在线综合监测预警平台，实现了矿端原始监测数据的实时上传与标准化存储管理、监测预警信息的智能提取与Web实时显示、以及综合预警分析与报表制作。

5）应用情况

本项目研究成果具有很好的普遍性和适用性，为相似类型矿井提供了坚实的理论和实践基础，研究典型冲击矿压多参量信息判识预警与防治技术，不仅有助于监测预警矿井冲击，保证矿井生产安全，而且可以推向国际市场，其潜在的社会、经济效益巨大，应用前景十分广泛。