掘进巷道分区特征多参量联合监测与防冲实践

根据掘进巷道冲击地压分区理论,研究了迎头滞后区域不同分区(塑性圈动态演化区与塑性圈稳定区)的冲击特征。提出了监测分区特征的多参量联合监测方案,并以纳林河二号矿井31120沿空掘进巷道为工程背景,展开现场实测。联合监测结果表明,31120工作面沿空掘进巷道迎头后方0~150 m,巷道围岩结构处于破裂调整状态,将此范围划分为塑性圈动态演化区;迎头后方150 m范围外,围岩结构趋于稳定,将此范围划分为塑性圈稳定区。进一步,选取与掘进关联性高的塑性圈动态演化区内的地音数据,对31120沿空掘进工作面合理推进速度展开分析。分析结果表明,31120工作面沿空巷道掘进期间掘进最大进尺不应超过15 m/d。研究成果可指导掘进巷道冲击地压监测及防控。

地音监测技术在冲击地压矿井中的应用

为研究地音监测数据和冲击地压危险的内在关联,分析了矿压显现期间地音监测数据的变化规律。结果表明:稳定状态下煤岩体地音事件的频次值和能量值具有较好的一致性;当频次值和能量值变化趋势不一致时,表明煤岩体开始集聚弹性变形能,地音事件异常持续时间越长,发生冲击失稳的可能性越大;当相邻多个传感器的数据出现同步变化时,表明煤岩体集聚能量的范围和程度增大,可能发生大范围冲击显现。

时间序列ARIMA模型在煤矿地音监测系统中的应用

针对目前微震监测系统在冲击地压临震预警存在滞后性的问题,应用地音监测系统对冲击地压进行监测,同时进行了时间序列ARIMA模型在数据预测方面的研究。研究采用四通道ARES-5/E地音监测系统进行连续数据监测,首先对地音多通道监测数据进行数据清洗,剔除随机与干扰数据;然后对数据进行平稳性检验与数据差分分析;接着建立ARIMA数据模型并对模型进行相关性估计,识别模型参数后再对模型的有效性进行检验,通过检验后的模型对地音数据进行预测与识别。通过对石拉乌素矿地音设备监测的长期数据进行多层次提取并预测发现,时间序列ARIMA模型在中短期地音数据预测方面具有显著优势。

基于地音监测的冲击后危险性实时评价技术研究

在冲击地压发生后,附近区域煤岩体内的应力重新分布,在应力重新分布的过程中仍有发生二次冲击地压的风险。针对冲击地压发生后现场危险性的实时评价难题,采用实验室岩石单轴压缩实验和现场实测,分析研究了岩石试件破坏后声发射现象变化规律和冲击地压发生后地音活动规律,依据分析结果提出了采用MK趋势预警法的Z值作为冲击地压发生后危险性实时评价指标:当Z值大于0时,表明现场仍具有二次冲击地压的风险,当Z值降低至0时则表明本次冲击地压结束。通过在胡家河煤矿和孟村煤矿的应用,结果表明,Z值的变化规律能够反应冲击地压现场危险程度的变化规律,进而确定冲击地压影响结束的时间。

地音监测技术在煤矿冲击地压预警中的应用研究

为了研究地音监测技术对煤矿冲击地压的预警情况,基于KJ623地音监测系统的监测数据,分析了某煤矿8个月内煤炮的地音预警结果。本文以地音监测技术作为研究对象,首先,详细分析煤矿冲击地压监测预警方法,然后,结合案例对地音监测技术在煤矿冲击地压预警中的应用进行详细分析,旨在为更多煤矿监测单位提供技术指导,助力我国煤矿行业的可持续发展。

声速和声压同步测量实验的设计与实现

针对声速测量实验中多关注时间(相位)而忽略信号幅值的不足,依托常用的水声探测设备在水箱中搭建信号测量装置。利用示波器得到直达声的时间差和电压峰峰值,基于时差法的测量原理计算水中声速并进行电声转换,实现声速和声压的同步测量。结果表明声速和纯水中理论声速的相对误差为2.0%,声压级差和球面波声传播理论声压级差的相对误差约为6.0%。该实验设计加深了对声压、灵敏度等抽象概念的理解,训练了学生利用Excel进行数据处理的能力。

基于微震和地音监测的冲击危险性综合评价技术研究

采用微震和地音监测系统对千秋煤矿煤岩震动信息进行了联合监测,研究确定了千秋煤矿评价冲击危险性的微震和地音指标。根据微震和地音系统不同的监测对象和监测区域,建立了千秋煤矿基于微震和地音监测的冲击危险性联合评价模型,提高了冲击地压的预测水平。

检定声级计有关性能用猝发声的研究

在相关标准中,规定检定声级计有关性能用的猝发声必须‘零起零落”。本文通过实验验证指出,猝发声“零起零落”与否,对声级计的检定结果有明显影响,但其差别远小于相应客差的1/10,这一差别对计量检定要求来说是很小的,可忽略不计。因而,在声级计检定中没有必要强调猝发声必须“零起零落”。

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。

岩浆泡破裂引发地震的模式——以吉林松原2013年地震群为例

2013年10月31日,吉林省松原前郭尔罗斯蒙古族自治县(44.60°N,124.18°E)发生震级为5.5级地震,此后的40d内发生了700多次地震,其中5级以上地震5次。松原地区近年来地震活动频繁,2014年1月以来又发生4级以上地震9次、5级以上地震1次,震中处于松辽盆地油气田开采区,地震活动序列十分特殊。为了揭示松原地震的发震机制与发震模式,研究深部地质过程与地震的关系,根据此次实测的通过震中25km长的大地电磁测深剖面,结合地热梯度、He同位素比值(~3 He/~4 He)、CO_2碳同位素、地震序列等资料的综合分析,发现震中地区存在两个位于不同深度的低阻体,地震发生与地幔深部岩浆活动有关;据此提出了一种新的地震发生模式——岩浆泡破裂发震模式,描述了来自地幔的基性岩浆通过向上侵入、在脆-韧性转换带附近聚集形成岩浆泡、岩浆泡破裂及岩浆泡上覆岩层中聚集能量引发岩层破裂产生地震的过程,并使来自地幔的无机成因的CO_2气在储层中形成CO_2气藏。该模式可以解释许多发生在大陆内部地震和深源地震的发生机制。

基于声音识别的煤矿重特大事故报警方法研究

煤矿瓦斯与煤尘爆炸会产生爆炸声,煤与瓦斯突出会产生煤炮声、支架发出的嘎嘎声和破裂折断声等,冲击地压会产生巨大的岩石破碎声响和震动等,煤矿透水会发出“嘶嘶”的水叫声、大量透水会产生水流声等,煤矿顶板冒落会发出顶板断裂声、煤岩落地撞击声、支护损毁声等。针对煤矿重特大事故声音特点,提出了煤矿井下瓦斯与煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、冲击地压、水灾、顶板冒落等事故报警方法:各事故声音的时域和频域特征与其他声音不同,可通过矿用防爆拾音设备和系统实时监测声音,通过声音智能分析和声音频率、幅度、短时能量等特征参数分析感知事故并报警;通过监测和分析不同监测地点声音强度特征、声音发生的先后关系和防爆拾音设备损坏的先后关系等判定事故发生地点;根据各事故特点提出了多信息融合分析的灾害识别方法,减小工作面落煤、爆破作业、采煤设备、掘进设备、运输提升设备、供电设备、乳化液泵、水泵和局部通风机工作等产生的声音干扰。论述了不同拾音设备的优缺点,矿用拾音设备宜采用麦克风阵列;研究了适用于煤矿重特大事故的声音识别分类器。

冲击矿压危险源及其层次化辨识

冲击矿压发生存在冲击矿压危险源,给出了冲击矿压危险源概念;通过对微震监测技术、地音监测技术以及采动应力监测技术应用效果的对比分析,提出冲击矿压危险源的辨识是冲击矿压防治的前提;冲击矿压危险源辨识技术存在各自适用范围,对于冲击矿压危险源的搜索定位必须实现层次化。

地音监测技术在冲击矿压预测预报中的应用

基于ARES-5/E地音监测系统在我国煤矿的应用,介绍了地音监测技术的原理,以及地音监测结果的分析方法。通过对地音监测结果的分析,预测煤岩动力灾害。地音监测系统的现场应用表明,系统对监测区域的危险性做到了准确评价。

地音监测技术在煤矿冲击地压预警中的应用研究

为研究地音监测技术在预测煤矿冲击地压的地音信号特点,借助于冲击启动理论,提出了根据不同的冲击启动及冲击显现的位置,将地音预警信号划分为3种类型,并结合力源载荷情况,对3种类型进行细化,重点研究了第1种类型下的集中动载荷型地音信号特点,利用KJ623煤矿用冲击地压地音监测系统的监测数据,分析了新疆某煤矿450B_(3+6)工作面、甘肃某煤矿47208工作面的地音信号特点。研究结果表明:在第1种预警类型集中动载荷下,当地音能量和频次稳定在正常数值周围时,工作面处于安全状态;当数值突然升高至一异常数值(能量约20000 min^(-1),频次约40 min^(-1)),且持续较长时间(一般大于8 h)时,工作面处于危险状态。研究为符合条件的顶板型、断层型等冲击地压类型的地音监测预警提供了参考。

新钢DN800焦炉煤气放散塔鸣爆的原因分析与处理

阐述新钢焦炉煤气DN800可调自动放散塔发生鸣爆的原因及处理方法。

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。

采矿地球物理方法预测冲击矿压

冲击矿压是严重威胁矿井安全生产的动力灾害。随着矿井开采深度的不断增加,冲击矿压的危险和危害也日趋严重。本文主要介绍了微震法、地音法、电磁辐射法预测冲击矿压的原理及实际应用,为有冲击矿压危险的矿井的决策者和工程技术人员提供一些参考。

LM3S9B96处理器的地音监测变送器设计

冲击地压对矿井安全生产危害十分大,而地音监测系统能够对冲击地压进行较为准确的预测。针对目前地音监测系统组网方式和实时性的不足,设计了基于LM3S9B96处理器的地音变送器。地音变送器的工作过程如下:首先将地震检波器采集到的地音信号放大和A/D转换,再采用lwIP协议把采样数据上传到上位机。地音变送器的这种数据传输方式不受距离的限制,从而解决了传输问题,同时该地音变送器具有较高的采样精度和良好的实时性。

特厚煤层区段煤柱宽度变化区冲击危险性分析及防治实践

为了分析特厚煤层区段煤柱宽度变化区的冲击危险性,以大佛寺煤矿40103回风巷煤柱宽度变化区域为研究对象,通过统计分析巷道掘进过程中煤柱宽度变化前后的微震、地音监测数据,以及锚杆、锚索轴力变化情况,分析煤柱宽度变化对冲击危险性的影响规律,得出煤柱宽度变化后冲击危险性升高的原因,提出弱化静载荷源、增强煤柱稳定性和提高支护强度等冲击地压防治措施。现场监测结果表明,采取的针对性防治措施大幅降低了冲击危险性,取得了良好的防控效果,保障了掘进工作面煤柱宽度变化后的安全生产,可为类似开采技术条件下的区段煤柱区域冲击地压防治提供技术参考。

自由液面处双悬停气泡破裂声特性研究

通过流场-声场同步测试实验,观测自由液面处双悬停气泡几近同时破裂,引起液面波动的瞬态流动行为与声学特性。利用短时傅里叶变换提取了声音信号的时-频谱图,同步分析了气泡破裂过程图像和声压图谱。结果表明,双悬停气泡相继破裂,气泡Ⅰ射流形成和气泡Ⅱ体积急剧收缩的时刻重叠,存在高于单气泡破裂0.5 Pa的声压激增现象,该声压峰值均大于单气泡破裂、体积急剧收缩、射流引起的声压幅值。双悬停气泡破裂引起的液面波动相向传播重叠时刻,也存在明显的声压峰值。其中,气泡Ⅰ射流形成和气泡Ⅱ体积急剧收缩重叠时刻的声信号中心频率约为1078 Hz;双悬停气泡破裂引起的液面振动波叠加时刻具有两个频域峰值,中心频率分别为1242 Hz和2063 Hz。