基于电磁辐射实现对煤矿的实时监测预报

煤岩动力灾害发生时会发出大量的电磁辐射波。利用仪器KBD7可以实时监测煤与瓦斯突出,从而实现对灾害的预报与防范。     

电磁辐射技术在红菱矿煤与瓦斯突出预测中的应用

电磁辐射法是一种很有前途的煤岩动力灾害预测预报方法,利用KBD7电磁辐射监测仪对红菱矿西区掘进工作面进行了连续实时监测,并和常规预测指标进行了对比。现场数据说明,电磁辐射指标和常规指标对应很好,电磁辐射法能够实现对煤与瓦斯突出的实时监测预报。     

煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的确定及应用

阐述了非接触电磁辐射法预测煤与瓦斯突出等动力灾害现象的原理,系统地分析了煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的影响因素．认为电磁辐射预测临界值的确定与煤岩地质情况、煤岩内应力分布、煤岩电性参数、煤中瓦斯状态和煤岩含水率等因素有关;临界值确定的具体方法是通过常规预测方法与电磁辐射方法同步测定的．     

浅谈电磁辐射在煤矿中的应用

综述了煤岩电磁辐射的产生机理和应用的研究现状,以及电磁辐射在预测冲击矿压、煤与瓦斯突出等煤岩灾害动力现象及其检测煤岩动力灾害防治措施的效果并对电磁辐射的研究及应用前景进行了展望。     

矿区煤岩动力灾害内在关联性分析

通过鹤岗矿区南山煤矿生产面利用电磁辐射技术对煤岩动力灾害进行预测、预报,分析煤与瓦斯突出与冲击地压的内在关联并现场验证,为煤岩动力灾害的防治提供理论依据及预报方法.     

煤岩动力灾害电磁辐射监测仪及其应用

基于受载煤岩体的电磁辐射特性及规律,研制了具有电磁信号接收、数据处理、数据存储、通讯和灾害预报等功能的煤岩动力灾害电磁辐射监测仪,开发了基于Windows系统的具有数据通讯、参数设置、数据处理及分析和动态预报等功能的软件．该仪器在预测煤与瓦斯突出时,有突出危险煤层的电磁辐射水平远高于无突出危险煤层;在预测冲击地压时,矿压大的地方,电磁辐射较强,有冲击危险的区域,电磁辐射异常,表现为电磁辐射水平明显增强或变化剧烈．表明电磁辐射法预测煤与瓦斯突出和冲击地压等煤岩动力灾害危险性是可行的,研制的电磁辐射监测仪实现了非接触预测,省时省力,对生产影响较小,稳定性好,准确率较高．     

煤与瓦斯突出电磁辐射在线监测装置

最近 ,中国矿业大学和兖州矿业 (集团 )公司开展了“煤与瓦斯突出电磁辐射在线监测系统”的研究 ,根据矿井生产的需要在井下设置若干台电磁辐射监测仪 ,可以预测预报采掘工作面的煤岩破裂电磁辐射信号特征及煤岩破裂冲击地压的信号特征 ,有望实现煤与瓦斯突出电磁辐射远程在线监测及预测预报煤与瓦斯突出的情况。电磁辐射监测仪是由天线、前频电路、主频电路、A/D转换、V/F转换、网络接口电路等组成的 ,以嵌入式网络单片机为核心处理器 ,能够就地显示煤与瓦斯突出的实时电磁辐射强度、电磁辐射脉冲数信号及通过FFT变换来获得的电磁辐射信…     

三软煤层煤与瓦斯突出电磁辐射预测

为了研究电磁辐射技术在三软煤层中预测煤与瓦斯突出的可行性,以煤岩流变破坏电磁辐射试验研究为基础,采用KBD5监测仪在所选矿井进行了动态跟踪监测,然后将测试结果与常规预测指标对比分析.煤岩蠕变破坏试验表明,接近煤岩破坏阶段,电磁辐射信号明显增强.从三软煤层煤与瓦斯突出现场测试结果得出,电磁辐射强度与所选矿井采用的钻孔瓦斯涌出初速度q和R值指标具有较好的正相关对应关系,即电磁辐射指标和煤与瓦斯突出危险性常规预测指标之间具有较好的对应关系.可以应用电磁辐射技术预测三软煤层采掘工作面的煤与瓦斯突出危险性.     

煤岩破裂电磁辐射预测技术研究进展

目前电磁辐射法是预测煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害的先进技术,能够实现非接触、无损、实时监测,但其准确性和高效性有待提高。通过对国内外专家学者研究的整理,以综述的形式,从电磁辐射研究对象、产生机理、频谱特性等几个方面对煤岩破碎电磁辐射预测技术的研究进展进行分析总结。分析讨论后发现电磁辐射法在产生机理、低频信号、频谱特性及影响因素定量化分析、实验室尺度与工程尺度下电磁辐射变化规律的相关性等方面依旧存在不足,并针对其不足提出电磁辐射技术未来的研究方向。     

矿井煤岩动力灾害电磁辐射预警技术

利用煤岩破坏力电耦合模型、煤与瓦斯突出和冲击矿压发生的不同特点及现场测试的大量数据，得到了两种灾害的电磁辐射预警临界值系数和动态变化趋势系数的确定方法.研究表明:煤岩动力灾害电磁辐射预警可以采用脉冲数和强度两个指标同静态临界值和动态趋势相结合的方法进行预警，电磁辐射可以将动力灾害危险分为无危险、弱危险和强危险的3级预警方案，对不同的预警级别可以采用对应的防治措施.     

采动过程中煤岩电磁辐射影响因素研究

电磁辐射法是一种能够有效预测预报煤岩动力灾害的地球物理方法,利用KBD7电磁辐射监测仪对红菱矿1200,1204工作面回风巷煤岩采动过程进行了连续监测,探讨了采动过程中煤岩电磁辐射机理,并分析了电磁辐射信号与采掘工艺、地质构造及防突措施等影响因素的关系。     

电磁辐射技术在演马庄矿防突中的应用

为了提高预测煤与瓦斯突出的准确性,减少预测的工程量,采用KBD5和KBD7两种电磁辐射监测仪,对焦作演马庄矿煤与瓦斯突出掘进工作面进行了电磁辐射测试.结果表明,在动力现象发生前,电磁辐射监测仪可以提前捕捉到煤体前方的应力异常变化情况,可以准确预测煤与瓦斯突出等动力现象的发生,为及时采取措施防治突出提供了依据.     

煤岩流变电磁辐射耦合理论研究

煤岩是一种流变介质，大量的实验研究表明煤岩受载能够产生电磁辐射。在煤岩流变及煤岩受载与电磁辐射对应规律的研究基础上，提出了煤岩流变电磁辐射耦合理论，并给出煤岩流变电磁辐射耦合方程，最后提出了流变参数选取方法及煤岩流变电磁辐射耦合方程的计算方法。为使用电磁辐射法预测煤与瓦斯延迟突出提供了理论基础。     

瓦斯压力在线监测技术在揭煤巷的应用研究

有效监测预警是煤矿瓦斯突出灾害防治的重要环节,我国大多数煤矿主要采用不连续的直接指标法和连续的间接指标法对瓦斯突出灾害进行监测预警,现场缺少瓦斯突出灾害连续直接监测技术。为了获得揭煤巷煤层瓦斯抽放过程中的瓦斯压力变化特征,设计了以连续监测、直接监测为核心的煤矿瓦斯突出灾害实时监测预警系统,采用分区布置多测点实时监测方法,验证了该系统的可靠性和监测数据的准确性,获得了瓦斯压力与抽放时间关系规律。研究表明:煤层瓦斯压力变化与抽放时间、瓦斯解吸状态相关,随着抽放时间延长,煤层瓦斯压力总体上呈降低趋势;随着瓦斯解吸量的增加,煤层瓦斯压力总体上呈升高趋势;随着抽放时间延长,抽放区域瓦斯压力为0.07~0.20 MPa,已低于突出临界值0.74 MPa,验证了煤层瓦斯抽放时间是防治瓦斯突出灾害的重要指标。研究可为煤矿瓦斯突出灾害有效监测预警和防治提供理论基础和技术手段。     

煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构

煤矿进入深部开采后,煤岩体物性、应力、瓦斯等因素发生显著改变,开采覆岩扰动范围及动静载荷显著增大,矿井群联动致灾效应与大型地质体控制效应显现,冲击地压、煤与瓦斯突出灾害并存甚至相互转化,煤矿深部开采煤岩动力灾害防控已成为当前亟待解决的问题。针对我国煤矿深部煤岩动力灾害孕灾条件复杂且尚不清楚,相互转化机制不清,快速探测手段、科学有效的防控技术与装备缺乏的现状,凝练了深部开采煤岩动力灾害防控的关键科学技术问题,提出了多尺度分源防控深部煤岩动力灾害的思想,确定了深部开采煤岩动力灾害防控技术的攻关方向,构建了煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术架构,最终将形成我国煤矿深部开采煤岩动力灾害多尺度分源防控理论与技术体系,为我国煤矿深部开采冲击地压、煤与瓦斯突出和复合煤岩动力灾害有效防控提供理论支撑和技术途径。     

深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害发生机理

为了探索深部矿井冲击地压、瓦斯突出复合灾害机理，为复合灾害的有效监测与防治提供理论基础，通过试验研究和理论研究相结合的研究方法，研究了瓦斯对煤岩体力学性质和冲击倾向性的影响，建立了圆形巷道冲击地压、瓦斯突出复合灾害模型并进行了解析分析，探讨了冲击地压和煤与瓦斯突出的诱导转化机理。结果表明:随着瓦斯压力的增大，煤岩体强度降低，弹性模量减小，峰值应变减小，冲击倾向性降低;煤岩体应力存在一个临界值，当煤岩体应力超过临界煤岩体应力时，系统失稳发生冲击地压、瓦斯突出复合灾害;冲击地压、瓦斯突出复合灾害的临界煤岩体应力随瓦斯压力的增加而减小，随煤岩体强度的增大而增大，随冲击倾向性的增大呈现先减小后增大的趋势;冲击地压诱导瓦斯突出多发生在煤岩体中存在含气封闭断层等储气构造或煤层底板含有高弹性模量岩层(夹层)等情况，瓦斯突出诱导冲击地压多发生在软硬煤相间、相互包裹的煤层或突出过程中破碎煤岩体的抛出形成较大的空顶面积等情况。     

成庄矿煤岩破坏电磁辐射特性及其应用研究

利用电磁辐射信号采集试验系统,研究了晋煤集团成庄矿煤岩在单轴压缩、拉伸、剪切破坏条件下的电磁辐射和声发射特性。试验结果表明,煤岩变形破坏过程中有电磁辐射信号产生,受载煤岩产生的电磁辐射与变形破裂过程紧密相关,基本成正比关系;经过与同步测试的声发射信号相比,发现电磁辐射信号更丰富。现场利用煤岩破坏的电磁辐射监测技术可以定量研究工作面推进基本顶来压、顶板周期来压的动态变化规律。     

煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害一体化研究

随着煤矿向深部开采,一些矿井动力灾害既表现出煤与瓦斯突出的部分特征,又有冲击地压的部分特征,2种动力灾害互为共存、互相影响、相互复合,难以界定为单一灾害类型,为此提出煤与瓦斯突出、冲击地压复合动力灾害的概念。通过复合动力灾害一体化理论研究,揭示了复合动力灾害发生的统一机理,据此建立了统一失稳判别准则;基于现有动力灾害分类所存在问题,将动力灾害划分为4种类型,在此基础上,针对矿井复合动力灾害类型创新研发了钻屑法多指标一体化检测及煤体温度、煤体电荷实时连续监测设备,形成了复合动力灾害一体化分类分级预测技术;同时,提出了瓦斯抽采、深孔爆破断顶-破煤-断底卸压、煤层注水等消减瓦斯内能、释放煤岩弹性能的复合动力灾害一体化防治技术。     

煤与瓦斯突出综合预警系统在严重突出矿井的建设

为了提升煤与瓦斯突出矿井防突水平和抗灾能力,以事故预警理论为指导,从瓦斯灾害防治实验室和预警平台2方面为示范矿井建设了煤与瓦斯综合预警系统。通过预警系统建设,形成了适合矿井实际特征的煤与瓦斯突出综合预警指标体系和规则库模型,从煤层及瓦斯赋存特征分析、采掘空间安全情况分析、钻孔施工效果分析、日常预测指标发展趋势、瓦斯涌出特征实时跟踪、超掘(采)动态监控等方面实现了煤与瓦斯突出灾害的在线监测、超前预警和过程化控制。现场应用表明,预警系统具有较高准确性,能捕捉分析矿井瓦斯突出灾害的潜在隐患和预兆,能为矿井防突提供决策依据和技术保障,并促进矿井的精细化、规范化管理和信息化交流。     

石门对掘揭开急倾斜煤层突出与爆破增透消突技术

针对煤岩介质材料力学性质的非均匀性特点及变形破裂过程中透气性的非线性变化特性，应用基于含瓦斯煤岩破裂过程固-气耦合动力学模型开发的RFPA^2D－Flow软件，系统模拟了石门对掘揭开急倾斜煤层煤与瓦斯突出动力灾害演化过程，从细观的角度分析了突出过程中的应力演变、裂隙发展和瓦斯运移规律。数值模拟和突出实例分析表明：高瓦斯压力和梯度、严重应力集中和叠加、不可忽视的揉搓煤体自重应力以及瞬间爆破应力冲击是造成突出的综合性原因。介绍了利用深孔预裂控制爆破技术的石门揭煤消突试验，结果表明，该技术爆破孔的增透半径大于3 m，在防治高瓦斯低透气性煤层石门揭煤突出和实现安全快速揭煤方面效果较好。