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基于煤矿冲击地压灾害监测预警技术探究

2019-09-10张鹏

关键词:冲击地压技术探究

摘要:我国近几年经济发展过程中,各个行业都得到了飞跃式的发展,因此在各行业领域发展中,煤炭的需求量也随之增加,但是在煤炭的实际开采过程中,各式各样的矿难显为常见,因此,在煤矿开采过程中预设合理的监测预警方案是煤矿企业必不可少的,尤其是针对冲击地压灾难的避免,可以有效的减少煤矿开采过程中事故的发生。由此,本文通过工作实践经验对我国煤矿冲击地压进行分析,并针对这一系列情况提出相对技术策略。

关键词:冲击地压;煤矿灾害;监测预警;技术探究

冲击地压也被称为岩爆,其机理是非常复杂的,并且它可能突然发生也可以持续到几天或者几个月,加上地质和环境因素等影响,不同的矿体的冲击地压发生的形式也各不相同,所以很难使用单一的方法对一矿体进行准确的预警。但是随着我国煤矿开采的不断增加,越来越多的岩爆事故接连发生,所以国内外对冲击地压展开了针对性的研究,并且有了一定的研究成果,但是就目前情况来说,还是很难达到精准预测和有效防止这一情况的发生[1]。所以,我们需对冲击地压进行更深入的研究和分析,综合考虑冲击地压的发生因素,充分做好科学合理的监测预警措施,以增加煤矿工程工人的人身安全。

一、煤矿冲击地压的显著特征

冲击地压,是一种在岩体中聚积、弹变形势存在后,在一定条件下突然猛烈释放,造成的岩石崩裂的现象,是煤矿行业主要的安全隐患。这一灾难情况在全世界的煤矿領域都引起了充分的关注,并对冲击地压进行了研究分析,且在研究上得到了一些成效。但是因其机理的不确定性,使得对冲击地压预测的精准度依旧成为难以达成的目标。究其原因,主要是目前为止的科学技术水平,还不能达到对岩爆的规律得以深入了解和有效掌握,也就不能达到对其进行有效的监测。

不仅如此,还因不同地区的地质不同,煤矿的开采方式就存在着不同,也就使得存在的冲击地压的形式不同,因此对冲击地压进行监测预警的方式也有所不同。与此同时需要考虑的是,不同的监测设备在预测过程中得到的数据也不能完全相同,这也让相关人员在调研工作中遇到很多难题。所以,得到更准确的预测数据,让监测预警更加准确有效,才能在煤矿开采过程中实时有效的监测冲击地压[2]。减免矿难事故,是煤矿冲击地压相关研究人员的全部工作目标。

二、冲击地压发生机理

经研究人员多年研究,可以将冲击地压分为四种类型:①突发性:没有明显的征兆突然爆发,通常是煤柱的压力在外界因素下被破坏以及底板的鼓起,在顺价冲击的作用下形成的。或者是暂时没有听到任何响声或者岩石爆裂声,岩石突然坠下发生。②集中性:大部分都发证在新开采矿面的附近(也有个别发生在距离T作面较远的案例),常见的岩爆发生部分均是拱部或者拱腰部位,一般是开挖方式和支护顺序原因造成。③时间集中性和延续性:岩爆现象在歼挖后陆续出现,多数是在爆破后24小时内发生,普遍存在延续时间较长的现象,个别矿体延续达到1年以上时间,并且事先无明显征兆。④弹射型:发生岩爆时,岩石呈块体在岩洞和壁体内弹出,通常都是不规则片状,岩体碎小更容易造成人身伤害和坍塌的形成,也是煤矿监测预警中难以及时掌握的矿难形式。

总体来说岩爆都是煤岩体质因静载应力和震动应力的叠加作用下产生的,其差异因作用贡献不同而程度不同,但是不论程度大小都会引发矿难,所以,更有效的监测技术是为了更多人民的安全。

三、检测预警技术与方法

通过研究人员的实际调查研究发现,煤矿岩爆危险区域一般来说会同时产生猛烈矿震的区域,并且在抗震过程中产生的能量越多的情况下,就越容易发生冲击地压,因此通常可以对煤矿采取早期评价分析和实时监控相结合,通过对矿体动静叠加原理分析,针对煤矿具体情况设计震动场和应力场的综合预警,使用多数据参量以提高预警的综合效果[3]。所以,首先要对煤矿进行综合性分析,确定矿井中冲击地压是以静载为主型还是以动载为主型,然后再根据冲击地压的形态选择科学合理的监测方法进行综合监测,以达到综合监测预警的效果。

1、多参量监测预警

一般冲击地压是矿体受到震荡、应力以及声电等诸多因素影响,所以,在对煤矿进行检测预警时,需采用多参量综合监测的预警方式,通过多方数据对岩爆发生的可能性和危险性进行统一的判断,将矿灾危险进行等级式判断和预警,并根据等级的不同使用不同的预预案。

2、应力监测预警技术

煤矿在开采的前、中期,地质的不同与钻屑量原理和多因素耦合是造成冲击地压的主要危险性,所以在煤矿监测过程中应首要注意岩层运动机理,然后计算承压力与钻屑量和钻孔围岩应力之间的相互关系。通过对应力的实时分析来监测其变化规律,加强对其变化趋势的实时掌控,达到对危险区域和危险程度进行实时监测的目的。

3、电磁辐射监测技术

电磁辐射一般是在非均匀或变速及变形作用下煤矿岩体受荷载压力产生的电磁辐射,随着煤岩体变形速率的增加电磁辐射逐渐增大,由此煤矿体的应力与煤岩体的变形破坏有一定的耦合关系。所以在煤矿开采过程中,合理使用电磁辐射监测技术以达到对电磁辐射进行实时监控并达成有效预警。

4、电荷监测技术

煤矿开采过程中前兆信息最是难以识别和提取,电荷监测技术是针对矿体加载方式进行电荷感应测试,并根据感应数据微观煤岩体变形、破坏机制,同时可根据测试的电荷感应信号强度分析岩爆的发生几率,也是得到冲击压力前兆信息的监测技术。

结束语

综上所述,虽然我国煤矿冲击压力监测技术已经有了较好的发展,但是也在使用过程中也出现了诸多问题,由此,在煤矿开采过程中,不仅要对矿体进行实时的监测,也对矿山的地质和岩体进行等前期相关考察工作,并且相关人员在进行实时监测过程中,需要充分了解岩爆形成的原因,根据情况的不同采取相应的监测预警技术,提高预警的准确性,保障人身安全及财产安全。

参考文献

[1]王建亭.基于山东省煤矿冲击地压灾害的风险因素分析[J].江西煤炭科技,2019(4):16-19.

[2]齐庆新,李一哲,赵善坤,等.我国煤矿冲击地压发展70年:理论与技术体系的建立与思考[J].煤炭科学技术,2019(9):1-40.

[3]王永,刘金海,王颜亮,等.煤矿冲击地压多参量监测预警平台研究[J].煤炭工程,2018,50(4):19-21.

作者简介:张鹏,男,出生年月:1986年7月26日籍贯:河南省渑池县

毕业院校:平顶山工业职业技术学院;学历:大专;研究方向:冲击地压灾害防治与研究

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