煤矿冲击矿压灾害监测与治理技术

作者:系统管理员发布时间:2013-06-05浏览次数:2072

成果简介:

中国矿业大学长期进行煤矿冲击矿压灾害监测与治理研究。针对目前煤矿坚硬顶板区域冲击危险性预测及治理、煤柱区冲击危险的预测与治理等关键技术问题,以岩层运动与围岩应力场为基础,研究煤岩体强度弱化减冲理论,巷道围岩的强弱强结构效应,形成以综合指数法、矿震法、电磁辐射法和钻屑法为一体的冲击矿压矿震预测预报技术,以松散煤岩体为主的治理技术,以柔性蓄能为主的防冲支架与支护技术,从而建立煤矿冲击矿压防治理论与技术体系。研究成果位居世界先进水平。

(1)深入研究了煤层型冲击矿压发生的机理,提出了煤岩体弹塑脆性模型,建立了煤岩破坏的流变冲击模型和较为统一的冲击危险前兆信息识别模型。

(2)解释了煤岩体冲击破坏的脆性冲击和延时冲击现象,提出了煤岩冲击破坏的危险性评价方法和冲击矿压预测预报的电磁辐射监测技术,率先采用电磁辐射技术成功地预测冲击矿压危险,建立了相应的预测准则和技术。形成以综合指数法、矿震法、电磁辐射法和钻屑法为一体的冲击矿压矿震预测预报技术。

(3)建立了煤岩强度弱化减冲理论,巷道围岩的强弱强结构效应,设计试验了柔性防冲支架并在现场得到了试验应用,形成了独特的冲击矿压发生机理、电磁辐射仪器预测、松散煤岩体治理技术以及柔性防冲支架的整套理论与技术体系。

技术特点:

(1)研究揭示了煤矿冲击矿压预防的技术原理,建立了煤岩冲击破坏的理论模型,基于能量积聚与耗散过程提出了煤岩体强度弱化减冲原理。

(2)研制了电磁辐射连续监测预警冲击矿压技术与装备,建立了早期综合分析与即时预测相结合,区域、局部和点预测相结合的冲击矿压综合监测预报技术装备体系,实现了对冲击矿压危险性在时间和空间上的连续监测与预报。

(3)建立了煤矿冲击矿压危险性的统一预测模式和准则,提出了分级预测技术方法。

(4)提出了基于冲击矿压强度弱化减冲理论的冲击矿压防治技术方法,根据不同的冲击危险程度,采取不同的防治方案和治理措施,减弱或消除冲击危险;采用电磁辐射和钻屑法等检验冲击危险治理效果,直至冲击危险明显降低或消除。

知识产权及获奖情况:

具有自主知识产权,并进行了科技成果鉴定,曾获得国家科技进步二等奖

应用前景:

随着我国矿井开采深度和强度的不断增加,冲击矿压等煤岩动力灾害愈发严重。研究成果具有较好的普遍性和适用性所有具有冲击压、矿震等动力灾害的矿井都是潜在用户,随着矿井采深逐步增加,研究成果需求量将越来越大,并可以推向国际市场,其潜在的社会、经济效益巨大,具有广泛的应用前景与市场需求。

应用情况:

煤矿冲击矿压灾害监测与治理理论与技术先后在徐州三河尖、龙固矿、新汶华丰、兖州东滩、济宁二号矿、济宁三号矿、义马千秋矿、枣庄陶庄矿、田陈矿、古城矿、星村矿、平顶山十一矿、北京木城涧矿、微山崔庄矿、波兰KATOWICE、ZOFIOFKA矿等进行了现场治理和实施应用,在近距离冲击危险临近预测方面,预测准确率达到了70%以上,并进行了有效的解危,取得了良好的效果和巨大的社会经济效益。

合作方式:

技术服务

(1)实验室测定煤岩和顶-煤-底组合煤岩的物理力学特性、冲击倾向性、软化性等指标和电磁辐射特征。实验室试验研究分析震动信号的规律。

(2)采用冲击矿压危险性评定的综合指数方法,分块段确定矿井工作面的冲击矿压危险指数。对高冲击矿压危险工作面采用模拟方式确定重点区域,提出冲击矿压危险的早期与区域、局部分析预测。

(3)建立冲击矿压的微震监测系统,采用监测能量等分析方法,对开采过程中的冲击矿压危险区域进行监测预报,提出冲击矿压危险的即时与区域、局部预测。

(4)建立电磁辐射连续监测预警冲击矿压危险系统,采用便携式电磁辐射监测仪和连续监测系统,对工作面的冲击矿压危险区域提出即时与局部预测。并对监测到的高冲击危险区域,采用钻屑法进行即时点预测。进行分级预测冲击矿压危险。

(5)对高冲击矿压危险工作面进行监测预报,确定相应的预测指标和参数值;冲击矿压危险合理解危治理设计,确定相应的实施方案和相关参数。提供柔性蓄能为主的防冲支架与支护技术。

(6)从预防冲击矿压的角度,在工作面布置、煤柱的留设、开采顺序、开采方向,采煤方法以及工作面参数选择等方面进行分析,提出合理的防冲优化布置方案。