电磁辐射技术在煤岩动力灾害监测预警中的应用

为了有效准确预测煤岩动力灾害,基于煤岩电磁辐射产生机理、特征和规律的深入研究,提出了煤岩动力灾害电磁辐射监测及预警方法,研制了KBD5型和KBD7型电磁辐射监测仪,并将电磁辐射技术广泛应用于煤岩动力灾害监测及预报,包括煤与瓦斯突出和冲击地压灾害的预测、采空区顶板稳定性监测、围岩应力分布及矿压观测、卸压带宽度确定等.     

电磁辐射法预测煤矿冲击地压

简述了电磁辐射法预测冲击地压的原理,并用KDB5本安型煤与瓦斯突出电磁辐射监测仪在徐州三河尖矿进行了实测。结果表明,采用电磁辐射法非接触预测冲击地压不需打钻,实施需要时间短,准确率高,而且能够监测工作面前方的煤岩体活动情况,是一种很有发展前途的预测预报方法。     

煤岩电磁辐射特性及其应用研究进展

综述了煤岩电磁辐射特性及其应用的研究现状，包括煤岩的力电效应、频谱特征、电磁辐射的影响因素、电磁辐射的产生机理等研究，以及电磁辐射在预测煤与瓦斯突出、冲击地压及评定煤岩体应力状态方面的应用现状，并对电磁辐射的研究及应用前景进行了展望.     

赵各庄矿3137工作面冲击地压监测方法研究

赵各庄矿3137工作面属于深部孤岛工作面,地应力集中,存在较大冲击地压危险性。本文采用钻屑法和电磁辐射法进行冲击地压监测,为本区域冲击地压的防治提供了保障。根据对3137工作面冲击地压监测方法的研究与应用,对下一步高复杂应力条件下煤层开采具有一定的指导意义,同时,对于具有类似条件下的煤层开采,具有相应的借鉴作用。     

掘进工作面瓦斯异常涌出的微震前兆特征分析与验证

为了探索煤与瓦斯突出的微震监测可行性,在贵州某矿11112掘进工作面开展了巷道掘进过程中瓦斯异常涌出的微震响应规律研究,寻求了微震、声发射、电磁辐射三者与敏感指标瓦斯浓度之间的内在关联特征。通过分析煤与瓦斯突出的微震监测预警机制,结合该掘进工作面的实测数据进行统计分析,得到如下结论:(1)微震技术内因(瓦斯压力)、外因(地应力等)的联合监测机制是瓦斯突出预警的前提和基础;(2)瓦斯异常涌出是煤与瓦斯突出的直接征兆,瓦斯涌出变化伴随有较明显的微震响应;(3)微震的震动频次、能量(震级)、分布规律等指标与瓦斯异常涌出之间存在关联规律;(4)以掘进工作面瓦斯涌出异常为参照,对比验证了震、声、电参量与瓦斯数据的内在联系。本文研究初步探索了基于微震监测的煤与瓦斯突出前兆特征挖掘及预警方法,对煤与瓦斯突出灾害的监测预警具有一定参考意义。     

新型瓦斯浓度测定系统

为了数字化监控矿井瓦斯浓度,研制了一种基于高性能ATmega8单片机的矿井瓦斯浓度测定系统,介绍了瓦斯浓度测定系统的信号采集原理和设计程序.系统通过实时采集瓦斯浓度传感器的变换电压,将其数字化为实际瓦斯浓度值,并经远程数据传送模块将数据传送到井上计算机监测平台进行处理.试验结果表明,该系统可以安全准确地采集瓦斯浓度数据和及时处理瓦斯浓度信号,具有瓦斯浓度状况监测、历史记录数据查询和数据分析等多种功能.     

SeisComP3地震监测软件系统及其在海啸预警系统建设中的应用

 SeisComP3 软件系统是近些年发展起来的一款免费的、部分开源的地震实时监测与自动处理系统。根据地震监测、大地震海啸预警等工作需求,本研究组应用SeisComP3 系统提供的实用工具进行辅助功能开发,实现地震数据的实时汇集、共享与自动处理,为大地震海啸预警提供及时、可靠的地震基本参数。同时,基于SeisComP3 系统地震自动定位结果和实时波形数据,应用W 震相方法快速反演海啸强震震源机制解,为海啸数据模拟程序提供实际发震断层面参数解,提高后续海啸数值预报的准确性。实际应用表明：SeisComP3 软件系统为海啸业务提供了重要的数据保障和科技支撑,促进了海啸预警预报工作的发展。     

瓦斯煤层冲击地压发生机理

为有效预测与防治瓦斯煤层冲击地压,揭示瓦斯煤层冲击地压发生机理,建立了发生判据,并对瓦斯煤层冲击地压与煤和瓦斯突出的区别进行了阐述。瓦斯煤层冲击地压是在地应力和瓦斯孔隙压力综合作用下发生的,是固流耦合作用下发生的煤层冲击地压。瓦斯煤层变形破坏受有效应力的支配,孔隙压力抵消了部分地应力作用。由于瓦斯对煤物理力学性质影响,既有减缓冲击地压强度的趋势,又有增加冲击地压频度的趋势。瓦斯煤层冲击地压与煤和瓦斯突出的孕育过程是相似的,但发生过程和能量来源有很大区别。     

基于单片机的井下瓦斯实时监测报警系统

设计了一种用于井下瓦斯气体实时监测报警系统.该系统运用单片机基本控制原理,实现对井下瓦斯气体的数据采集及显示,并将采集的数据转换为对应频率的脉冲信号,上传到监控主机,实现远程实时监控及预警.该监测报警系统的优点是:该装置采用红外遥控技术,不用打开设备即可完成数据的查询、仪表的校准及报警值的设定,适应防爆现场的要求;该装置具有超限声光报警、切断用电设备电源的功能,可有效预防爆炸或人员伤亡事故的发生;该装置的软硬件设计在Proteus的虚拟环境下进行了联合调试.     

冲击地压监测系统的实际应用

为了摸索煤矿因采深的逐步加大,造成煤矿冲击地压危险性增大的原因,进一步了解冲击地压发生的前兆,通过对ARAMIS M/E微震与ARES-5/E地音两套冲击地压监测系统的功能应用,数据整理、分析,大能量震动事件发生前煤岩层内破裂信号的接收对比分析,充分说明冲击事件的发生前,存在短期的应力变化阶段,及时对冲击事件的发生做出预测预报。     

基于支持向量机的矿压监测数据预测研究

冲击矿压具有非常复杂的行为特征,矿压监测数据隐含着冲击矿压系统参与演化的全部变量的信息,可以利用矿压监测数据对冲击矿压预测。文章首先对矿压监测数据进行混沌分析,构建混沌矿压监测数据的相空间,利用支持向量机建立矿压监测数据的预测模型。经与神经网络预测模型进行比较,文章所提出的基于支持向量机的矿压监测数据预测模型更加准确有效。     

梯度加载下岩爆试验的声发射特性

为了研究岩爆过程中声发射特性参数与岩爆破坏的关系,通过自主研发的岩爆模型试验装置,对大尺寸(1 000mm×600mm×400mm)试件进行岩爆模型试验。采用声发射监测装置,获取了不同加载梯度下岩爆模型试验过程中的声发射监测数据。结果表明:梯度加载过程中,试件的声发射事件数及能量在不同加载时刻有所不同,表现为极大的梯度变化;加载初期,声发射信号极少,岩爆瞬间突变增大,试件集聚的能量越大,更易发生瞬间强烈的岩爆现象;声发射定位点能够反映试件内部裂纹的动态演化过程,梯度加载过程中,声发射定位点的分布及数量能够直观展现岩爆破坏的程度。     

煤矿井下矿压监测系统

本文针对我国矿井顶板事故多发的情况,设计一套矿压综合检测系统,能快速准确反馈各种矿压信息,以采取措施加强顶板管理,保证煤矿的安全生产和运输。     

矿井冲击地压信息识别与预报方法的研究进展

随着煤炭工业的快速发展,煤矿采深逐年加大,矿井冲击地压对煤炭工业安全生产的威胁越来越严重,研究冲击地压监测前兆信息识别与预测方法对于防治矿井自然灾害具有重要意义.对冲击地压的发生机理、传统局部监测、现代地球物理系统区域监测方法与信息识别、预报等进行了总结,展望了今后的研究热点与方向.     

冲击地压现场监测方法分析与选择原则

冲击地压现场监测有许多种方法,如何根据不同矿井及煤层特点选择合适的现场监测方法与仪器设备,是工程实际中的难题之一。在大量调研的基础上,对各种监测方法的原理、仪器设备、优缺点及适用条件进行对比分析,按冲击危险区域类别(点域、局域、区域)将各种现场监测方法进行分类,给出了不同监测方法选择的依据;同时分析多种方法联合监测、综合分析的必要性,给出不同条件下合理组合的建议,并通过对不同特点冲击矿井的综合监测方法的应用效果进行了验证。最后,提出了综合监测时不同监测方法所监测结果的处理建议。     

岩爆结构面强度的弱化特征

岩爆破坏以其突发性与瞬间破坏性等特点,在工程中很难予以预防.本研究基于动力学与能量作用原理,通过固有振动频率等振动特征指标实现对边界剪切弹性系数的计算.在物理模型试验中,应用多普勒激光测振仪对岩爆体破坏全过程进行远程振动特征监测.试验得出,结构面强度的非协调弱化效应是岩爆发生的必要条件,结构面弱化的时空差异是发生瞬时性岩爆还是迟滞型岩爆的主要因素.当结构面弱化较慢时,则为迟滞型岩爆,反之,则为瞬时性岩爆.基于固有振动频率可识别岩体结构面的弱化速率,岩爆发生全过程中,结构面的总耗散能仅为赋存弹性能的0.06%,使得几乎所有的弹性动能都将转化为冲击动能,表现为岩爆体以高速的形式弹射出来.基于频率下降速率等监测数据分析,可识别岩爆结构面强度的非协调弱化特征.因此,增加固有振动频率等动力特征监测指标,无疑会进一步提高对岩爆孕育演化特征规律的认识,并在地下空间工程岩爆预警监测方面发挥重大作用.     

由煤岩变形冲击破坏所产生的电磁辐射

对岩石破裂所产生的电磁辐射现象的观测和研究 ,对于研究地震规律和矿山冲击矿压及其预报具有重要的意义。在实验室和现场条件下 ,采用 EAE- 0 4声电测试系统和KBD5电磁辐射监测仪对煤岩变形破裂过程中的电磁辐射进行了测定。试验和测试结果表明 ,煤岩体在变形、破坏过程中均产生电磁辐射现象 ;煤岩在冲击破坏前 ,电磁辐射强度一般在某个值以下 ,而在冲击破坏时 ,电磁辐射强度突然增加 ;而电磁辐射的脉冲数则随载荷的增加及变形破裂过程的发展而增大。依此规律 ,可以对冲击矿压危险性进行评价和预测预报。     

古城矿采煤工组面冲击地压防治研究

以五年时间内先后发生过35次冲击地压的古城煤矿为研究背景,结合古城煤矿条带式综采放顶煤开采特点,对采煤工作面冲击地压显现规律进行科学总结,提出行之有效的防治措施,经生产实践验证,在强化科学监测监控手段的基础上,采取合理的防治措施是解决该矿采煤工作面冲击地压的有效手段.     

深井硬岩矿山岩爆灾害防治研究

采用室内试验、数值计算和现场岩爆研究相结合的综合研究方法,以冬瓜山矿床开采为对象,对深井矿床开采岩爆防治进行了系统的研究.由矿岩力学试验,采用岩爆综合评判指标确定了矿岩的岩爆倾向性,指出岩爆倾向性具有本源性和诱导性两种属性;电镜试验、物理模型试验和现场岩爆研究发现岩爆主要由张拉断裂引起,具有明显的岩石破坏和工程施工异常性前兆;现场岩爆研究和数值计算表明岩爆危险区位于应力集中、能量贮存大及具有快速释放能力和条件的区域;从岩爆预防角度,采用数值分析方法以能量释放率为衡量指标,对采场结构参数、开采步骤等进行了优化;从减少能量贮存、控制能量释放、采用柔性支护和建立岩爆监测系统4个方面,得出了具体的岩爆防治措施.图3,表2,参11.     

东荣二矿回采巷道冲击矿压防治

为有效防治东荣二矿17#煤层回采巷道冲击矿压事故,结合矿压事故调查情况,分析了影响冲击矿压发生的主要因素,提出了探、测、控有机组合的深部回采巷道冲击矿压控制原理及防治技术。结果表明：开采深度超过发生冲击危险的临界深度、煤中赋存半岛煤柱、支护结构不合理等是该矿冲击矿压发生的主要原因。超前勘探、围岩观测、适时预测、质量监测、方案对症、施设当机等冲击矿压灾变控制技术及钻屑法预测、钻孔卸压、松动爆破解危等综合防治技术措施应用于该矿,防治效果良好。该研究为东荣二矿深部煤层开采的冲击矿压防治提供了技术保障。