煤矿开采过程中底板突水预警系统及方法

摘要

一种煤矿开采过程中底板突水预警系统及方法，其属于矿井水文地质和采矿工程领域。该预警系统包括微震监测系统、数值计算系统、虚拟现实系统、网络传输系统和预警预报分析中心。微震监测系统中传感器网络的空间阵列布置是影响微震监测数据可靠性和有效性的关键，减小了震源定位误差。在虚拟的三维地质环境中，地质体的显示可以更为直观、清晰、准确，更有助于分析人员深刻地认识和分析工程区地质体的形成、演变和发展；对于进一步揭示隐伏地质构造的几何形态，判断断层运动规律，弄清地层接触关系，深入研究地学规律，都有启发和帮助。通过微震监测数据、应力分析结果以及三维地质力学模型的无缝连接与显示，实现对底板突水的实时监测和预警。

权利要求

1.煤矿开采过程中底板突水预警系统，其特征在于：该系统包括微震监测系统、网络传输系统、虚拟现实系统、数值计算分析系统和预警预报分析中心；

所述微震监测系统用于现场24小时连续采集微震数据,并且监视微震监测系统是否正常运行，所述微震数据包括对开采过程中采场围岩受应力扰动损伤、破坏、结构面活化过程中能量、时空位置信息的定位；微震监测系统包括微震监测硬件和微震监测软件；微震监测硬件包括微震监测设备、现场数据控制中心和远程数据分析中心；

所述网络传输系统用于微震监测设备将采集到的微震数据通过GPRS网络及时发送到远程数据分析中心的服务器，实现对微震数据的及时管理和分析；现场数据控制中心计算机采用固定的IP地址或固定的域名，各个数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或域名来访问该主机，进行数据通信；现场数据控制中心服务器通过RS232接口与HIT GPRS DTU终端相连，现场监控点服务器将微震监测点采集到的数据通过数据传输模块，将数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络；现场数据控制中心服务器采集的数据经GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终传输到远程数据分析中心IP地址上；远程数据分析中心服务器采用公网方式接入Internet，实现中小容量的数据采集应用和GPRS远程无线传输拓扑；

所述虚拟现实系统用于对整个采矿过程的三维虚拟显示，包括工作面推进、工作面推进过程中围岩的应力变化、声发射或微震的三维空间分布；

所述数值计算分析系统用于对地质力学模型进行计算分析，对采动诱发的高应力区进行模拟分析与预测，实现与微震数据的互馈分析，初步标定对突水危险区域；

所述预警预报分析中心综合分析微震监测系统、网络传输系统、虚拟现实系统、数值计算分析系统的结果，建立基于微震监测和数值模拟的煤矿底板突水预警方法，实形成基于微震监测和数值模拟的实时煤矿底板突水危险性系统；

所述微震监测设备包括检波型传感器、配有电源并具备信号波形修整功能的Paladin传感器接口盒、Paladin地震记录仪、Paladin主控时间服务器、软件运行监视卡Watch-Dog；

微震监测软件包括用于信号实时采集与记录的Paladin标准版监测系统配备HNAS软件、用于事件的三维可视化的SeisVis软件、用于波形处理及事件重新定位的WaveVis软件、用于震源参数计算的ProLib软件、Spectr波谱分析软件、用于数据过滤及报告生成的DBEidtor软件、用于数据存档的Achiever软件、用于远程网络传输与三维可视化MMS-View软件；

所述网络传输系统包括网络传输硬件和网络传输软件，网络传输硬件包括GPRS MODEM、15pin转9pin+4pin电话语音的RS-232电缆、天线、 供电仙韵稍匹配器；网络传输软件包括用户手册及软件序列号；

所述虚拟现实系统包括虚拟现实硬件和虚拟现实软件；虚拟现实硬件包括主动立体投影机、立体眼镜、红外线信号发射器、画面融合矫正机、两面墙投影幕及机械结构、交换机、零中断电源控制机、线材、G-Motion光学追踪摄像头、图形管理工作站、四台图形渲染工作站；虚拟现实软件包括G-Motion光学追踪软件、RFPA虚拟现实接口程序、DVS3D虚拟现实显示及交互软件；

所述数值计算分析系统包括数值计算分析硬件和数值计算分析软件；数值计算分析硬件为计算机，数值分析软件包括用于微震数据显示的MMS-View显示系统、用于局部二维地质力学模型的应力场、渗流场分析的RFPA-2D流固耦合分析版和用于整体三维地质力学模型的应力场、渗流场分析的RFPA-3D流固耦合分析版；

所述微震监测系统用于现场24小时连续采集微震数据,并且监视微震监测系统是否正常运行；所述网络传输系统用于传输微震监测设备将采集到的微震数据；所述虚拟现实系统用于对显示采矿过程中工作面推进、工作面推进过程中围岩的应力变化、微震的三维空间分布；所述数值计算分析系统用于对地质力学模型进行计算分析，对采动诱发的高应力区进行模拟分析与预测，实现与微震数据的互馈分析；所述预警预报分析中心基于微震监测和数值模拟的煤矿底板突水预警方法，形成基于微震监测和数值模拟的实时煤矿底板突水危险性系统；

所述煤矿开采过程中底板突水预警系统通过所述微震监测采集系统采集开采过程中采场围岩受应力扰动损伤、破坏、结构面活化过程中所产生的时间、空间位置和能量信息；

并通过所述网络传输系统传输至所述虚拟现实系统和所述数值计算分析系统；所述虚拟现实系统，基于微震信息对采矿过程中引起围围岩的损伤和破坏现状进行三维展示；所述数值计算分析系统，通过将微震数据转化为损伤变量，从而导致岩体参数的折减，实现与微震数据的互馈分析，确定现阶段采矿引起的围岩应力分布和岩体损伤破坏区域的空间分布情况的现状；根据工作面的采掘计划，所述数值计算分析系统预测未来的围岩应力分布和岩体损伤破坏区域的空间分布情况，并将预测结果反馈至所述虚拟现实系统，进行三维显示；

所述预警预报分析中心基于至所述虚拟现实系统的三维显示，并采用煤矿底板突水预警方法对工作面的突水危险性进行预报预警。

2.根据权利要求1所述的煤矿开采过程中底板突水预警系统的预警方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）确定具有突水危险灾害的煤矿和工作面；

（2）根据煤矿和工作面的水文地质条件，制定微震监测方案，该方案中包括传感器的布置与安装及线路的布设，以保证测点在主要监测范围之内具有空间阵列结构，降低直线和平面布置几率为优化原则，优化传感器网络布置方案；

（3）根据确定的微震监测方案，建立并调试微震监测系统；

（4）对微震监测系统收集的数据信息进行处理并分析顶板、底板微震监测结果；

（5）通过对底板微震监测结果分析：a、确定底板破坏深度和破坏层位，由此判断底板关键层；b、确定监测区是否有隐性断层的存在；c、确定底板可能形成潜在突水通道的出水点；

（6）建立基于微震监测的煤矿底板稳定性评价方法：采用底板涌水量异常法、B值法、视应力与视体积判断法和能量判断法来评价潜在突水通道的出水点是否发生突水灾害；所述能量判断法中的阀值是通过分析顶板微震事件的产生的规律来确定；

（7）根据对底板微震监测结果分析得到的底板关键层和可能存在的隐性断层信息确定基于RFPA-flow模拟的数值方案：采用RFPA-flow软件对水压力对底板突水的影响、强度关键层厚度对底板突水的影响、隔水层厚度对底板突水的影响、强度关键层和隔水层的厚度组合情况对底板突水的影响和断层对底板突水的影响进行数值模拟，确定底板发生突水灾害的水文地质条件；

（8）将基于微震监测的煤矿底板稳定性评价方法与基于RFPA-flow模拟的底板发生突水灾害的水文地质条件相结合，实现对底板突水的实时监测和预警。

说明书

煤矿开采过程中底板突水预警系统及方法

技术领域

[0001] 本发明涉及一种煤矿开采过程中底板突水预警系统及方法，其属于矿井水文地质和采矿工程领域。

背景技术

[0002] 煤矿突水监测是矿井地球物理勘探方法为主。该技术主要是利用井巷工程更加靠近地质和水文地质体的特点，在井下进行不同岩土体组分的物性差异、电性差异、磁性差
异、传播性差异等的监测和研究。现阶段，在煤矿突水监测中应用较广泛的有三种：矿井电
阻率法、矿井瞬变电磁法和矿井底板破坏裂隙带探测法。近年来国内用于巷道顶、底板构造
和水文地质条件探查的矿井电法技术发展较快，将高密度电阻率法、断面测深技术和三维
电阻率成像技术引入煤矿井下，发明了“方波读数法”、减小接地电阻等压制井下强地电干
扰的方法，解决了井下施工的技术难题。1998年起，中国矿业大学开始从事矿井瞬变电磁法
的试验、应用工作。矿井瞬变电磁法是一类非接触式探测技术，属于时间域电磁法。矿井底
板破坏裂隙带探测法是应用物探、注（放）水等手段来观测底板破坏情况。应用较多的是注
（放）水法、地质雷达、震波 CT 成像技术、直流电阻率法。近年来中国矿业大学窦林名等采
用分析岩石破坏时产生的电磁辐射信号的方法来监测底板岩石破坏情况。这些方法或因为
理论不够完善，或因为理论现场实际情况过于复杂，并且是在煤矿工作面开采之前进行的
静态探测，而非随着工作面开采的进行的实时探测，从而使煤矿底板突水的监测和预警成
为难题。

[0003] 微震监测技术是一种对岩体在变形破坏过程中所产生的微破裂进行定时、定位的一种监测技术。当岩石中的裂纹产生、扩展、摩擦时，内部积聚的能量便以应力波的形式释
放，产生微震事件，并通过P波和S波的形式传播。微震监测系统通过地震检波器或加速度传
感器就可以将接受的波形转化成电信号并经数据采集系统转换成数据信号，借助专业化的
数据处理软件，就能够实现在三维空间中实时准确地确定岩体中微震事件发生的时间、位
置、量级（即时空强)，从而对岩体受力破坏的活动范围、稳定性及其发展趋势做出定性、定
量评价。因此，采用微震监测对突水通道的形成进行监测，并结合水文地质资料对底板突水
进行监测是可行的。

发明内容

[0004] 本发明所要解决的技术问题是提供一种煤矿开采过程中底板突水预警系统及方法，该系统可提供有效的煤矿底板突水预警方法，对煤矿开采过程中的底板突水灾害进行
预警，以便采取相应的措施，有效防止煤矿底板突水事故的产生。

[0005] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

[0006] 该系统包括微震监测系统、网络传输系统、虚拟现实系统、数值计算分析系统和预警预报分析中心；所述微震监测系统包括硬件部分和软件部分；硬件部分微震监测设备、现
场数据控制中心和远程数据分析中心；微震监测设备包括检波型传感器、配有电源并具备
信号波形修整功能的Paladin传感器接口盒、Paladin地震记录仪、Paladin主控时间服务
器、软件运行监视卡Watch-Dog；软件部分包括Paladin标准版监测系统配备HNAS软件（信号
实时采集与记录）、SeisVis软件（事件的三维可视化）、WaveVis软件（波形处理及事件重新
定位）、ProLib软件（震源参数计算）、Spectr波谱分析软件、DBEidtor软件（数据过滤及报告
生成）、Achiever软件（数据存档）、MMS-View软件（远程网络传输与三维可视化）等组成的整
套监测系统，如图2所示。微震监测系统用于现场24小时连续采集微震数据,并且监视微震
监测系统是否正常运行，所述微震数据包括对开采过程中采场围岩受应力扰动损伤、破坏、
结构面活化过程中能量、时空位置信息的定位；

[0007] 所述网络传输系统包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：（1） GPRS MODEM；（2） RS-232电缆一根(15pin转9pin+4pin电话语音)；（3） 天线一根；（4） 供电仙韵稍仙韵
稍匹配器一个。软件部分包括：（1）软件、用户手册及软件序列号一份；（2）为了防止来自系
统内外的有意和无意的破环，所有数据全部采用美国军方C2加密算法进行传输。监测中心
计算机需要一个固定的IP地址或固定的域名，各个数据采集点采用GPRS模块通过IP地址或
域名来访问该主机，从而进行数据通信。现场数据控制中心服务器通过RS232接口与HIT 
GPRS DTU终端相连，现场监控点服务器将微震监测点采集到的数据通过数据传输模块，将
数据进行处理、协议封装后发送到GPRS无线网络。现场数据控制中心服务器采集的数据经
GPRS/GSM网络空中接口功能模块同时对数据进行解码处理，转换成在公网数据传送的格
式，通过中国移动的GPRS无线数据网络进行传输，最终远程数据分析中心IP地址。远程数据
分析中心服务器采用公网方式接入Internet，如ADSL拨号/电信专线宽带上网等，可以实现
中小容量的数据采集应用，GPRS远程无线传输拓扑，如图3所示。网络传输系统用于微震监
测设备将采集到的微震数据通过GPRS网络及时发送到远程数据分析中心的服务器，实现对
微震数据的及时管理和分析；

[0008] 所述虚拟现实系统包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：（1）主动立体投影机；（2）立体眼镜；（3）红外线信号发射器；（4）画面融合矫正机；（5）两面墙投影幕及机械结
构；（6）交换机；（7）零中断电源控制机；（8）线材；（9）G-Motion光学追踪摄像头；（10）一台图
形管理工作站；（11）四台图形渲染工作站。软件部分包括：（1）G-Motion光学追踪软件；（2）
RFPA虚拟现实接口程序；（3）DVS3D虚拟现实显示及交互软件；虚拟现实系统用于对整个采
矿过程的三维虚拟显示（包括工作面推进、工作面推进过程中围岩的应力变化、声发射或微
震的三维空间分布），从而使地质体的显示可以更为直观、清晰、准确，更有助于分析人员深
刻地认识和分析工程区地质体的形成、演变和发展，进一步揭示隐伏地质构造的几何形态，
判断断层运动规律，弄清地层接触关系，深入研究地学规律，为合理地、有重点地进行加固
与支护提供依据。

[0009] 所述数值计算分析系统包括硬件部分和软件部分；硬件部分包括：高性能计算机。软件部分包括：（1）MMS-View显示系统（微震数据显示系统）；（2）RFPA-2D流固耦合分析版
（局部二维地质力学模型的应力场、渗流场分析系统）；（3）RFPA-3D流固耦合分析版（整体三
维地质力学模型的应力场、渗流场分析系统）。数值计算分析系统用于对地质力学模型进行
计算分析，对采动诱发的高应力区进行模拟分析与预测，实现与微震数据的互馈分析，初步
标定对突水危险区域；

[0010] 所述预警预报分析中心通过综合分析微震监测系统、网络传输系统、虚拟现实系统、数值计算分析系统的结果，建立基于微震监测和数值模拟的煤矿底板突水预警方法，实
形成基于微震监测和数值模拟的实时煤矿底板突水危险性系统。煤矿开采过程中底板突水
预警系统的预警方法，包括以下步骤：

[0011] （1）确定具有突水危险灾害的煤矿和工作面；

[0012] （2）根据煤矿和工作面的水文地质条件，制定微震监测方案，该方案中包括传感器的布置与安装及线路的布设，以保证测点在主要监测范围之内具有空间阵列结构，降低直
线和平面布置几率为优化原则，优化传感器网络布置方案；

[0013] （3）根据确定的微震监测方案，建立并调试微震监测系统；

[0014] （4）对微震监测系统收集的数据信息进行处理并分析顶板、底板微震监测结果；

[0015] （5）通过对底板微震监测结果分析：a、确定底板破坏深度和破坏层位，由此判断底板关键层；b、确定监测区是否有隐性断层的存在；c、确定底板可能形成潜在突水通道的出
水点；

[0016] （6）建立基于微震监测的煤矿底板稳定性评价方法：采用底板涌水量异常法、B值法、视应力与视体积判断法和能量判断法来评价潜在突水通道的出水点是否发生突水灾
害；所述能量判断法中的阀值是通过分析顶板微震事件的产生的规律来确定；

[0017] （7）根据对底板微震监测结果分析得到的底板关键层和可能存在的隐性断层信息确定基于RFPA-flow模拟的数值方案：采用RFPA-flow软件对水压力对底板突水的影响、强
度关键层厚度对底板突水的影响、隔水层厚度对底板突水的影响、强度关键层和隔水层的
厚度组合情况对底板突水的影响和断层对底板突水的影响进行数值模拟，确定底板发生突
水灾害的水文地质条件；

[0018] （8）将基于微震监测的煤矿底板稳定性评价方法与基于RFPA-flow模拟的底板发生突水灾害的水文地质条件相结合，实现对底板突水的实时监测和预警。

[0019] 1）微震监测系统

[0020] 在被监测煤矿组建微震监测系统，微震监测系统的硬件部分：由检波型传感器、配有电源并具备信号波形修整功能的Paladin传感器接口盒、Paladin地震记录仪、Paladin主
控时间服务器、软件运行监视卡Watch-Dog等其它硬件设施组成。软件部分: Paladin标准
版监测系统配备HNAS软件（信号实时采集与记录）、SeisVis软件（事件的三维可视化）、
WaveVis软件（波形处理及事件重新定位）、ProLib软件（震源参数计算）、Spectr波谱分析软
件、DBEidtor软件（数据过滤及报告生成）、Achiever软件（数据存档）、MMS-View软件（远程
网络传输与三维可视化）等组成的整套监测系统；根据被监测工作面的具体情况进行传感
器及线路的布设，同时对地震传感器进行优化布置；重点监测工作面底板的活化情况，传感
器网络的空间阵列布置是影响微震监测数据可靠性和有效性的关键因素，理论上来说，震
源定位误差越小越好，这就要求必须选择若干个传感器网络布置方案进行比较，以获取尽
可能小的定位误差。优化原则为：保证测点在主要监测范围之内，具有空间阵列结构，降低
直线和平面布置几率。

[0021] 2）数值计算分析系统

[0022] 硬件组成：高性能计算机10台。软件组成：（1）MMS-View显示系统（微震数据显示系统）；（2）RFPA-2D流固耦合分析版（局部二维地质力学模型的应力场、渗流场分析系统）；（3）
RFPA-3D流固耦合分析版（整体三维地质力学模型的应力场、渗流场分析系统）。

[0023] 3）虚拟现实系统

[0024] 该系统放置在分析预报中心，虚拟现实系统可实现对整个采矿过程的三维虚拟显示（包括工作面推进、工作面推进过程中围岩的应力变化、声发射或微震的三维空间分布）。
在虚拟的三维地质环境中，地质体的显示可以更为直观、清晰、准确，更有助于分析人员深
刻地认识和分析工程区地质体的形成、演变和发展；对于进一步揭示隐伏地质构造的几何
形态，判断断层运动规律，弄清地层接触关系，深入研究地学规律，都有启发和帮助。三维地
质模型更有利于认清地质问题的空间分布特征，趋利避害，为合理地、有重点地进行加固与
支护提供依据。

[0025] 4）网络传输系统

[0026] 网络传输可解决监测点分散，分布范围广的问题，微震监测设备可将采集到的微震数据和告警信息通过GPRS网络及时发送到远程微震监测分析服务器，实现对微震监测的
及时管理和分析，可以大大提高微震信息分析处理和预警的工作效率。基于GPRS技术的远
程无线数据传输模块具有可靠性高、实时性强、监控范围广、扩容性强、速度快、使用费用低
等特点。本系统具有极高的系统安全保障和稳定性。可以防止来自系统内外的有意和无意
的破环，所有数据全部采用美国军方C2加密算法进行传输，其产品构成如下：（1） GPRS 
MODEM一只；（2） RS-232电缆一根(15pin转9pin+4pin电话语音)；（3） 天线一根；（4） 供电
仙韵稍仙韵稍匹配器一个；（5） 软件一份；（6） 用户手册一份，软件序列号一个。

[0027] 5）预警预报分析中心

[0028] 预警预报分析中心主要由微震数据分析工作室、地质力学模型计算分析工作室和虚拟现实系统工作室三个工作室组成。可将微震监测数据通过网络传输系统汇总至该中
心、地质力学模型应力场计算分析、以及上述二者在虚拟现实机器上的显示（微震监测数
据、应力分析结果以及三维地质力学模型的无缝连接与显示），通过技术分析人员的分析，
从而做出对突水危险性的评价，供管理人员的决策提供参考。因此是突水预警分析平台的
中枢、决策中心。

[0029] 本发明的有益效果：该预警系统包括微震监测系统、数值计算系统、虚拟现实系统、网络传输系统和预警预报分析中心。微震监测系统中传感器网络的空间阵列布置是影
响微震监测数据可靠性和有效性的关键，减小了震源定位误差。在虚拟的三维地质环境中，
地质体的显示可以更为直观、清晰、准确，更有助于分析人员深刻地认识和分析工程区地质
体的形成、演变和发展；对于进一步揭示隐伏地质构造的几何形态，判断断层运动规律，弄
清地层接触关系，深入研究地学规律，都有启发和帮助。通过微震监测数据、应力分析结果
以及三维地质力学模型的无缝连接与显示，实现对底板突水的实时监测和预警。

附图说明

[0030] 图1为微震监测系统网络拓扑图。

[0031] 图2 为系统软硬件组成系统软硬件组成。

[0032] 图3为GPRS远程无线传输拓扑图。

[0033] 图4为基于微震监测和数值模拟的煤矿底板突水预警方法示意图。

具体实施方式

[0034] 实施例1

[0035] （1）安装微震监测系统，根据被监测工作面的具体情况进行传感器及线路的布设，同时对地震传感器进行优化布置；微震监测系统的硬件部分：由检波型传感器、配有电源并
具备信号波形修整功能的Paladin传感器接口盒、Paladin地震记录仪、Paladin主控时间服
务器、软件运行监视卡Watch-Dog等其它硬件设施组成。软件部分: Paladin标准版监测系
统配备HNAS软件（信号实时采集与记录）、SeisVis软件（事件的三维可视化）、WaveVis软件
（波形处理及事件重新定位）、ProLib软件（震源参数计算）、Spectr波谱分析软件、DBEidtor
软件（数据过滤及报告生成）、Achiever软件（数据存档）、MMS-View软件（远程网络传输与三
维可视化）等组成的整套监测系统；根据被监测工作面的具体情况进行传感器及线路的布
设，同时对地震传感器进行优化布置；重点监测工作面底板的活化情况，传感器网络的空间
阵列布置是影响微震监测数据可靠性和有效性的关键因素，理论上来说，震源定位误差越
小越好，这就要求必须选择若干个传感器网络布置方案进行比较，以获取尽可能小的定位
误差。优化原则为：保证测点在主要监测范围之内，具有空间阵列结构，降低直线和平面布
置几率。

[0036] （2）建立数值计算分析系统；该系统的硬件组成：高性能计算机10台。软件组成：（1）MMS-View显示系统（微震数据显示系统）；（2）RFPA-2D流固耦合分析版（局部二维地质力
学模型的应力场、渗流场分析系统）；（3）RFPA-3D流固耦合分析版（整体三维地质力学模型
的应力场、渗流场分析系统）。

[0037] （3）建立虚拟现实系统；该系统放置在分析预报中心，虚拟现实系统可实现对整个采矿过程的三维虚拟显示（包括工作面推进、工作面推进过程中围岩的应力变化、声发射或
微震的三维空间分布）。在虚拟的三维地质环境中，地质体的显示可以更为直观、清晰、准
确，更有助于分析人员深刻地认识和分析工程区地质体的形成、演变和发展；对于进一步揭
示隐伏地质构造的几何形态，判断断层运动规律，弄清地层接触关系，深入研究地学规律，
都有启发和帮助。三维地质模型更有利于认清地质问题的空间分布特征，趋利避害，为合理
地、有重点地进行加固与支护提供依据。

[0038] （4）建立网络传输子系统；网络传输可解决监测点分散，分布范围广的问题，微震监测设备可将采集到的微震数据和告警信息通过GPRS网络及时发送到远程微震监测分析
服务器，实现对微震监测的及时管理和分析，可以大大提高微震信息分析处理和预警的工
作效率。基于GPRS技术的远程无线数据传输模块具有可靠性高、实时性强、监控范围广、扩
容性强、速度快、使用费用低等特点。本系统具有极高的系统安全保障和稳定性。可以防止
来自系统内外的有意和无意的破环，所有数据全部采用美国军方C2加密算法进行传输，其
产品构成如下：GPRSMODEM一只；RS-232电缆一根(15pin转9pin+4pin电话语音)；天线一根；
供电仙韵稍仙韵稍匹配器一个；软件一份；用户手册一份，软件序列号一个。

[0039] （5）建立预警预报分析中心；建立基于微震监测和RFPA-flow模拟在底板突水预警方法，其具体方法如下：

[0040] 1）确定具有突水危险灾害的煤矿和工作面；

[0041] 2）根据煤矿和工作面的水文地质条件，制定相应的微震监测方案（微震监测系统的选择，线路及传感器的布置与安装等）；

[0042] 3）根据确定的微震监测方案，建立并调试微震监测系统；

[0043] 4）对微震监测系统收集到的数据信息进行处理并分析顶、底板微震监测结果；

[0044] 5）通过对底板微震监测结果分析：①、确定底板破坏深度和破坏层位，由此判断底板关键层；②、确定监测区是否有隐性断层的存在；③、确定底板可能形成潜在突水通道的
出水点；

[0045] 6）建立基于微震监测的煤矿底板稳定性评价方法——底板涌水量异常法、B值法、视应力与视体积判断法和能量判断法，来评价潜在突水通道的出水点是否发生突水灾害。
其中能量判断法中的阀值是通过分析顶板微震事件的产生的规律来确定；

[0046] 7）根据底板关键层和可能存在的隐性断层确定确定基于RFPA-flow模拟的数值方案。

[0047] 8）采用RFPA-flow对如下四个方面方面进行模拟：①、水压力对底板突水的影响；②、强度关键层厚度对底板突水的影响；③、隔水层厚度对底板突水的影响；④、强度关键层
和隔水层的厚度组合情况对底板突水的影响；⑤、断层对底板突水的影响。最终确定底板发
生突水灾害的水文地质条件；

[0048] ９）预警预报分析中心主要由微震数据分析工作室、地质力学模型计算分析工作室和虚拟现实系统工作室组成。可将微震监测数据通过网络传输系统汇总至该中心、地质力
学模型应力场计算分析、以及上述二者在虚拟现实机器上的显示（微震监测数据、应力分析
结果以及三维地质力学模型的无缝连接与显示），将基于微震监测的煤矿底板稳定性评价
方法与基于RFPA-flow的底板发生突水灾害的水文地质条件相结合，从而实现对底板突水
的实时监测和预警。

[0049] 表1 微震监测系统硬件配置清单

[0050]栏目 明细 数量
A 传感器  
1 单轴15赫兹检波型传感器 30个
B Cable and Optic Fiber，Twist-Pair/电缆，网线  
1 矿用光缆 2000米
2 矿用3芯带屏蔽通信电缆，截面0.75mm2-1.00mm2 20000米
3 带RJ45的网线 20米
C MMS微震仪  
1 帕拉丁(V.2)-24位地震波采集器，6通道，包含PAL-帕拉丁采集软件。 5件
2 采集仪，分站盒，包含传感器接口终端，DIN 导轨，本安隔离栅，AC/DC 交换器等 5件.
D 地面数据采集与处理服务器    
1 主机处理电脑（进程监视器） 1台
2 数据存储、传输服务器 1台
3 数据采集处理工作站，配备win XP,MS ffice,HNAS-Hyperion 网络采集软件，HSS 标准版16处理与分析软件，以及软件安装与配置。  1套
4 FRT-View可视化分析软件，以及软件安装与参数配置。 1套
E Installation Tool Kit/安装工具  
1 SIK-10-传感器安装工具包 1件