一种非金属矿开采安全风险识别预警方法与流程

本发明涉及矿山安全监测领域，涉及到一种非金属矿开采安全风险识别预警方法。

背景技术：

1、非金属矿山开采过程中，顶板垮落、片帮、冒顶是最频发、危害性极强的地质安全灾害，极易造成设备损毁、人员伤亡与开采中断，传统监测手段仅依靠单一指标判别风险，难以捕捉岩体破坏早期前兆信息，存在预警滞后、漏警频发等突出问题，行业亟需一套能够兼顾内部微破裂演化与宏观顶板变形的多参量协同风险识别预警技术。

2、然而，现有技术存在以下问题：1、现有非金属矿山顶板安全监测方法，大多仅依赖单一物理量如仅看位移量，或者将多个参数进行简单加权融合，没有考虑到利用位移梯度张量和累积视体在时间上的超前-滞后相位关系来捕捉岩体破坏的演化进程，导致在位移尚未明显变化时无法识别危险。

3、2、现有技术对微震参数和位移参数采用固定权重或简单加权方式进行融合，未考虑在不同损伤演化阶段、不同岩体破裂尺度分布状态下，微震参数与位移参数的可靠性和敏感性存在显著差异，无法根据实时微震活动稳定程度动态调整预警判别标准，可能因微震噪声而误触发预警。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术的不足，提供一种非金属矿开采安全风险识别预警方法。本发明通过微震累积视体积构建损伤加速指数、顶板位移梯度分析空间偏转变化量，搭建多维状态空间，结合地震矩稳定系数修正判别边界，实现非金属矿顶板岩体损伤全过程精准自适应风险预警。

2、为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：本发明提供一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，包括：获取历史设定时间窗口内的各次微震事件破裂点的分布，获取各采样时间点的累积视体积，基于各采样时间点的累积视体积分析当前累积损伤加速指数。

3、采集顶板各钻孔沿孔深各测量点的位移数据获取顶板垂向位移梯度，基于顶板垂向位移梯度确定空间展布平面，分析空间展布平面的空间偏转变化量。

4、基于累积损伤加速指数和空间偏转变化量构建多维联合分析状态空间，获取各采样时间点的状态点向量，基于状态点向量分析相变判别边界。

5、获取历史设定时间窗口内的地震矩释放速率序列，基于地震矩释放速率序列确定稳定系数，基于稳定系数修正相变判别边界。

6、基于当前累积损伤加速指数和空间偏转变化量，结合修正后的相变判别边界确定是否进行预警。

7、相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：（1）本发明通过获取历史设定时间窗口内的各次微震事件破裂点的分布，获取各采样时间点的累积视体积，基于各采样时间点的累积视体积分析当前累积损伤加速指数，实现在位移未明显变化时识别早期深部损伤前兆。

8、（2）本发明通过采集顶板各钻孔沿孔深各测量点的位移数据获取顶板垂向位移梯度，基于顶板垂向位移梯度确定空间展布平面，分析空间展布平面的空间偏转变化量，将顶板变形监测从单点监测升级为全域空间变形分析，精准反映应力转移和破裂扩展规律，提升了顶板变形空间特征的识别能力。

9、（3）本发明基于累积损伤加速指数和空间偏转变化量构建多维联合分析状态空间，获取各采样时间点的状态点向量，基于状态点向量分析相变判别边界，将微破裂演化信息与宏观变形信息在统一的状态空间中联合分析，提升了失稳前兆识别的客观性和全面性，有效减少了漏警。

10、（4）本发明通过获取历史设定时间窗口内的地震矩释放速率序列，基于地震矩释放速率序列确定稳定系数，基于稳定系数修正相变判别边界，能够根据实时微震活动的稳定程度动态调整预警判别标准，有效削弱爆破、机械振动等外界干扰因素引起的微震噪声，降低了虚假预警的发生概率，提升了预警体系的环境适配能力。

11、（5）本发明基于当前累积损伤加速指数和空间偏转变化量，结合修正后的相变判别边界确定是否进行预警，适配岩体不同损伤阶段两类监测指标灵敏度差异，兼顾早期微破裂识别与临失稳变形捕捉，整体提升非金属矿顶板预警时效性与判别精准度，保障人员安全作业。

1.一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，所述各采样时间点的累积视体积的获取方法包括：

3.根据权利要求1所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，所述累积损伤加速指数的分析方法包括：

4.根据权利要求1所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，其中空间偏转变化量包括空间展布平面的倾角变化量和倾斜方位角变化量，所述的空间偏转变化量的获取方法包括：

5.根据权利要求4所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，所述空间展布平面倾角和倾斜方位角的确定方法包括：

6.根据权利要求5所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，所述各采样时间点的状态点向量的获取方法包括：

7.根据权利要求1所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，所述相变判别边界的分析方法包括：

8.根据权利要求1所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，所述稳定系数的分析方法包括：

9.根据权利要求8所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，所述相变判别边界的修正方法包括：

10.根据权利要求9所述的一种非金属矿开采安全风险识别预警方法，其特征在于，所述是否进行预警的判定方法如下：