冲击地压多参量智能化监测分析及预警研究

针对张双楼煤矿冲击地压成因复杂、预警监测单一造成的预警准确率低的问题,基于冲击地压智能化预警平台,对张双楼煤矿冲击地压现状及监测预警效能进行分析。在智慧矿山理念背景下,以“应力场-能量震动场-变形场”为监测预警框架,从引发冲击地压的内因和外因两个维度出发,提出了以应力、震动波、钻屑量和地音值为参量的多参量监测预警方法,结合参量分析技术对冲击地压发生前各监测数据变化特征进行系统全面评价,为张双楼煤矿冲击地压预警与科学及时解危提供依据。现场应用结果表明,多参量监测预警方法的综合预警能力及准确度显著优于单一指标预警系统,为矿井安全开采和智能化矿井建设提供了参考借鉴价值。

深部地质构造区冲击地压时空监测预警技术

针对郭家河煤矿1309工作面复杂地质构造开采条件,根据微震监测数据,分析工作面开采期间矿震频次、能量变化及震源时空演化特征,获取工作面开采期间冲击地压危险前兆信息;针对性提出了将矿震时空演化中长期动态预警与冲击变形能短临时空预警相结合的冲击地压监测预警方法:通过矿震时空演化指标对工作面冲击危险做出周期性动态评价,预测下一时段的强矿震及动力显现位置,并进行后续卸压效果检验;冲击变形能指数在时序上实时反映监测区冲击危险状态,并实时预测工作面动力显现与强矿震发生时间,提供及时的冲击危险预警信息,指导现场采取相应防治对策,实现对郭家河煤矿深部地质构造应力集中区冲击地压危险区域的动态探测与(半)定量预警。

冲击地压靶向精准监测预警和防控实践研究

针对永陇公司崔木煤矿防冲工程的系统性、监测预警的准确性、方案措施的针对性不足等问题,利用应力场、能量场、震动场等时空融合监测方法,建立符合崔木煤矿地质与生产技术条件的冲击危险动态监测预警、防控和检验一体化的防冲体系,并在构造复杂、有较大冲击风险的22311工作面进行工程实践。结果表明:多场耦合监测技术能够为崔木煤矿冲击地压危险区域识别、预警和解危措施实施提供有效依据。通过定量识别冲击危险状态及其等级,在空间域上靶向定位危险区域,并在预警区域开展卸压、解危措施,成功解除了22311工作面的冲击地压隐患,减少了监测与治理的盲目性,保证了工作面安全高效开采。研究成果对冲击地压防控技术的发展及指导现场安全生产具有重要的现实意义。

矿井冲击地压危险监测预警技术研究

本文研究煤矿冲击地压监测预警技术,介绍监测预警技术主要方法,分析监测预警技术的多种模式,并对其应用进行研究,探讨其发展趋势。

工作面区域应力判定及冲击地压多源监测预警研究

为了进一步提高冲击地压监测预警的准确性,基于微震监测、声发射、电磁辐射等采集到的恒大煤矿1366工作面多源监测数据,进行工作面精准震源定位、区域应力判定和冲击地压多源监测预警。研究确定冲击地压监测预警多源敏感指标,确定应力集中区域,判断冲击地压危险等级,并提出合理有效的卸压措施。研究表明:①根据多源监测信息对工作面大能量微震事件的响应结果,确定了微震频次、能量等微震敏感指标;②基于震动波CT反演,确定了不同区域的应力分布情况,明确了应力集中区域;③根据不同指标响应的情况判断了冲击地压危险性等级,可以对冲击地压危险性进行迅速准确的判断;④根据微震频次、能量和应力分布情况,准确判断了工作面危险区域,提出了合理有效的卸压措施,防止冲击地压灾害的发生。通过对恒大煤矿1366工作面冲击地压微震、声电等多源监测信息的深度分析,提高了冲击地压监测预警的准确度和效率,保证了煤矿作业的安全。

砚北煤矿冲击地压风险智能判识与多参量综合监测预警云平台的应用

随着煤炭机械化、自动化、智能化开采技术的快速发展,矿井生产强度与开采深度日益加大,冲击地压事故的发生日趋频繁,严重威胁矿井安全生产及人员生命安全。冲击地压矿井在我国辽宁、山东、陕西、内蒙古、新疆、甘肃、河南、江苏等产煤省区均有存在,现已成为威胁我国井工煤矿安全开采的主要灾害之一。

冲击地压实时监测预警技术及发展趋势

通过分析国内外冲击地压监测预警理论、技术和装备现状以及我国煤矿在冲击地压预警领域存在的问题,提出了提高冲击地压监测预警水平的关键途径,即正确确定冲击地压类型、判定冲击危险区域和确定相应的监测预警方法及关键指标。介绍了冲击地压发生"时间-空间-强度"实时在线监测预警系统的技术架构,以及以"高精度微地震监测和冲击地压(应力动态)实时在线监测预警系统"为主、其他手段为辅的实时监测预警系统在多个煤矿的应用情况。提出了"危险区域-危险程度"一体化监测,实时远程监测为主、人工抽样检验为辅和以治理为目的的监测是冲击地压实时监测预警技术的发展趋势。

坚硬顶板型冲击地压发生机理及监测预警研究

针对坚硬顶板条件下冲击地压发生频率高、强度大、破坏范围广等问题,以华丰煤矿1411工作面为工程背景,采用理论分析研究了坚硬顶板型冲击地压发生机理,分析了坚硬顶板型工作面的声发射及应力前兆信息特点,最后进行了现场实践。研究结果表明:坚硬顶板型冲击地压以能量及应力判据为主,冲击地压前兆信息主要有2个特点,即能量增大和应力突变;坚硬顶板悬空长度大,导致煤体内部集中应力持续升高,若积聚的大量弹性能不能有效安全释放,可能会导致冲击地压的发生;采用声发射和应力监测手段可及时得到坚硬顶板工作面回采过程中煤体应力及能量动态发展情况,从而对冲击危险进行预警。结合现场条件,设计采用大直径钻孔和深孔断顶爆破进行卸压解危,卸压前后最大钻粉量由4 kg/m降为3 kg/m、应力集中系数由2.03降1.72,且支承压力峰值向深部转移,煤体应力集中得到明显释放,卸压效果较好。

冲击地压层次化监测及其预警方法的研究与应用

为能有效地预警冲击地压灾害,总结了冲击地压常用监测方法及其优缺点,指出了目前冲击地压监测所存在的问题,并以其发生机理为基础,建立了冲击地压层次化监测的应用模型,认为采用互补性较强的层次化监测模式,可综合彼此的特点,弥补各自的不足。结合大同忻州窑煤矿现场实例,认为微震监测技术可在矿井全局范围内实时监测冲击危险区域以及掌握其动态发展情况;通过电磁辐射监测的配合,能动态了解采掘空间近场围岩应力的变化情况,从而确定更小的局部危险区,加上钻屑法的具体地点检测可进一步判定冲击危险程度。并较为全面、深入地研究了微震、电磁辐射及钻屑量预警冲击地压的分析方法。实践证明:具有互补性较强的层次化监测技术能够在空间内形成"全局—区域—局部"的全方位监测,在时间上可达到"实时—连续—动态"的监测目的,能有效预警冲击地压灾害。

基于当量钻屑法的冲击地压监测预警技术研究及应用

针对济三煤矿现场监测数据,通过分析和数值计算,建立钻屑量、支承压力以及钻孔应力的关系,在此基础上,研制冲击地压实时监测预警系统。通过应力测量代替钻屑量作为冲击地压危险性主要监测指标和实时监测工作面前方应力场的变化规律,实现冲击地压危险区及危险程度的实时连续监测预警。自主开发的分析预警软件可以实时显示随工作面推进的支承应力动态云图和测点应力柱状图,设定报警阈值,以判断危险区域及其危险程度,预报发生冲击地压的可能性。通过多个冲击危险矿井的应用,表明该系统能准确地预报冲击危险区及其危险程度,实现高冲击危险工作面的安全开采。

煤矿冲击地压灾害监测预警技术研究

为合理选用监测预警方法以便进行高效的冲击地压防治,通过工程与文献调研、理论分析、现场实践等方法,分析总结了我国煤矿冲击地压发生特征、影响因素、发生机理、监测预警手段等。结果表明：冲击地压大多发生在巷道,破坏范围一般为90～150 m,且矿震能量越大、距离巷道及采场越近,其诱冲可能性越高;冲击地压发生机理一般为静载应力集中和矿震动载扰动叠加作用的结果;冲击地压的监测预警主要从静载应力场和震动场两方面,单一监测方法难以实现对冲击地压的精确预测,而联合多种方法涉及震动场和应力场的多参量综合监测预警技术较为科学。

冲击地压实时监测预警技术及其应用

为了加强对强冲击危险工作面冲击地压的监测,根据覆岩运动理论提出了钻屑当量与煤体相对应力之间的关系,研制了属于中后期预警和局部预警的冲击地压在线实时监测系统。通过现场应用,结果表明:该系统能够动态监测不同孔深的煤体应力变化,能有效地对现场冲击危险状况进行实时在线监测和预警,使强冲击危险工作面及时采取防范措施和局部解危措施。实践证实冲击地压在线监测预警技术有助于强冲击危险工作面的安全开采。

我国煤矿冲击地压监测预警技术的现状与展望

总结分析了我国冲击地压监测预警的主要方法和技术特点,提出了冲击地压矿井的4种主要监测预警模式,指出了目前我国冲击地压矿井的监测预警模式在监测理论、方案设计、监测目标、设备搭配等方面存在的问题,提出了我国冲击地压监测预警技术的发展趋势:预警模式设计分源、空间层次化;监测点布置信息动态反馈调整;监测设计实施精细化、精度化;预警结果综合权重分析。

地音监测技术在常村煤矿冲击地压预警中的应用

为了研究地音监测技术对煤矿冲击地压的预警情况,基于ARES-5/E地音监测系统的监测数据,分析了常村煤矿8个月内煤炮的地音预警结果。研究结果表明:地音监测对有破坏的煤炮的预警率为100%,漏报率为0;地音监测对有震感的煤炮的预警率为90%,报准率为53%,漏报率为10%。因地音监测系统的监测范围小,仅能对监测探头附近区域的煤炮作出预警,故预警准确度与煤炮的显现程度呈正比。

冲击地压电磁辐射连续监测预警软件系统

针对冲击地压监测过程中电磁辐射等信号数据量大、缺少深度分析及预警功能等问题,根据冲击地压的特点及前兆信息特征开发了冲击地压电磁辐射射连续监测预警软件系统,包括数据转发软件、服务器软件及终端软件。软件系统可对电磁辐射、瓦斯等信号进行监测与分析,具有数据存储、实时显示、历史数据查询、数据趋势分析、统计分析、预警和报表等功能,采用临界值法和动态趋势法预警,实现了对冲击地压的实时监测和预警。软件系统的应用结果表明:软件系统界面直观,功能实用性强,易于操作,运行稳定,在冲击地压和煤与瓦斯突出监测预警、矿压观测等方面具有广泛的应用前景。

煤矿冲击地压监测预警技术新进展

为促进冲击地压监测预警水平的提高和监测预警新技术的推广,阐述了6种冲击地压监测预警技术分类方法及相应分类结果,探讨了冲击地压监测预警在监测参量、预警阈值、测点布置、数据分析等4个方面存在的困难,指出了冲击地压监测预警在监测范围、监测参数、监测方式、预警参量等4个方面的技术要求,分析了震动场、应力场联合监测技术和"全频广域"震动监测技术,最后介绍了"全频广域"震动监测技术应用案例。结果表明,震动场、应力场联合监测技术和"全频广域"震动监测技术在监测范围、监测参数、监测方式和预警参量等方面能够满足冲击地压监测预警技术要求,具有广阔的应用前景。

冲击地压综合监测预警平台在常村煤矿的应用

常村煤矿2016年引进北京科技的冲击地压综合监测预警平台,平台整合了矿山已有的几种监测设备,实现其联合监测预警。平台极大提高了分析数据的效率,减少了人工分析数据的工作量,保证了监测数据的及时收集和分析,有利于及时对冲击地压发生做出预警判断,保障矿山安全生产。

综放面冲击地压实时在线监测与预警技术

通过冲击地压实时在线监测与预警技术的实施，很好的监测了提前采取的解危方案的效果，以及该工作面回采期间重点危险区域的应力变化情况，并有效地进行了危险地点的提前及时预警预报，保证了工作面回采期间的安全。

冲击地压灾害综合监测预警技术研究及应用

以陕西省宝鸡市崔木煤矿3#煤层为工程背景,根据矿井冲击地压显现特征,研究分析地层应力场、裂隙场的时空演化规律及冲击地压监测预警指标的基础上,探索冲击地压多参量联合预警算法,建立冲击地压多参量监测预警模型,开发了多参量实时在线联合监测预警冲击地压软件,实现在时序上定量描述监测区域的冲击危险状态,在空间上定量反应监测时段内的冲击危险区域及等级,提高现场冲击地压预警准确性和时效性,全面提升煤矿冲击地压灾害判识和应对能力,实现科学治理灾害,为矿井安全生产提供了保障。

复合厚煤层巷道掘进冲击地压机制及监测预警技术

针对我国西部矿区复合厚煤层工作面掘进期间煤粒弹射现象频繁、震动持续时间长、冲击破坏范围集中在掘进工作面附近的特点,以新疆硫磺沟煤矿复合厚煤层巷道掘进为工程背景,采用现场调研、理论分析和现场监测等方法,对复合厚煤层掘进工作面煤粒弹射和冲击地压发生机制及监测预警技术进行了研究。复合厚煤层掘进工作面频繁发生煤粒弹射和冲击地压的主要原因是巷道开挖后围岩中软煤部分会快速卸荷破坏产生煤粒弹射现象,软煤破坏后导致硬煤局部产生剪应力集中,当应力集中程度超过硬煤极限强度时,硬煤发生剪切失稳破坏,进而诱发掘进工作面冲击地压。现场监测结果表明,复合厚煤层掘进工作面冲击前后煤体应力及锚杆索压力监测无明显征兆,地音监测能够捕捉到冲击地压信息,但复合厚煤层工作面掘进期间频繁煤粒弹射产生的众多小能量震动事件严重影响了地音监测预警结果的准确性。据此提出了基于“地音大事件”概念的监测预警方法,即只监测对掘进工作面冲击地压有明显影响的大能量地音事件,这些地音事件具有的明显特征为发生的总频次相对较低,但总能量较高,根据统计分析,将(4-5)04胶带巷掘进工作面能量大于1000 mV的地音称之为地音大事件。通过与原预警方法进行对比,基于“地音大事件”概念的预警方法预警准确率更高,也更符合现场实际情况。