冲击地压实时监测预警技术及其应用
KJ24监测预警应用问题
KJ24监测预警应用问题问题一：KJ24钻孔应力计预警值确定的流程、方法。
（无法确定预警值，这两套系统在矿上无法得到实际应用，每天接收数据无法切实应用，贵方安装调试KJ24系统，在各矿应用过程中，肯定协助出过相关技术报告，集团检查一直要求做出预警值及完整的确定流程。
）答：冲击地压实时在线监测系统是基于钻屑法的基本原理，通过大量的现场监测数据和理论研究找出岩层运动、支撑压力、钻屑量与钻孔围岩应力之间的内在关系进而得到典型煤层条件下“钻屑量-绝对应力-相对应力”之间的关系，通过实时在线监测工作面前方相对应力场的变化规律，实现冲击地压危险区和危险程度的实时监测预警和预报。
采用钻屑法对初始预警值进行标定，从而确定预警阀值，当煤体应力超过预警阀值时系统将自动报警。
预警级别划分为绿色、黄色、红色三级，系统安装初期要根据周围矿井或工作面防冲经验确定一套预警值，初始理论预警值可设置如下：后期结合本工作面的实际情况利用钻屑法进行检验,找出应力预警值与临界钻屑量的关系，从而确定适合当前工作面的预警值。
具体方法如下：应力在线监测系统预报冲击地压的一般准则：（1）不发生冲击地压准则1：全绿色——所有测点均小于预警值2：一组黄色+过程判断——三天内无明显增加3：一组红色+过程判断——一天内无明显增加（2）发生冲击地压准则1：两组及以上红色预警——停产、卸压2：两组及以上黄色预警+钻屑量超限或动压明显——停产、卸压3：一组红色预警+过程判断——一天内明显增加且钻屑量超限或动压明显，局部冲击；变化小或下降，钻屑量不超限，不发生冲击。
（3）预警处理方法1：绿色预警当所有测点压力均处于绿色预警范围时，说明该区域内无发生冲击地压的危险性或卸压效果显著，只需进行常规钻屑量检验。
2：黄色预警出现一组黄色预警时需要下一检修班在预警点附近钻屑检验，若煤粉超量或动压明显则需要立即进行大直径钻孔卸压；若不超量且无明显动压显现，则只需加强该测点附近的应力观测；当黄色预警出现两组以上时则需要进行大直径钻孔卸压；3：红色预警监测区域内出现一组红色预警时，需要下一检修班在预警点附近进行大直径钻孔卸压及钻屑法检验，分析预警原因并采取相应措施；当红色预警出现两组以上时需要停产并分析原因，采取适当措施卸压直至达到安全范围；（4）冲击地压治理流程根据发生冲击地压的成因和机理，防治措施分为两大类：一类是防范措施；另一类是解危措施。
冲击地压监测预警方案(矿业公司适用)
冲击地压监测预警方案微震、地音监测及冲击地压的预测预报由防冲办负责，根据监测结果做好卸压解危措施的落实工作，确保安全生产。
监测过程中，如果工作面周围的地音监测异常指数超过预警指标，判定存在冲击地压危险，应及时进行解危治理。
（一）微震监测方案利用xxxx上09运顺外围系统周边的微震探头对xxxx上09运顺外围系统进行监测。
（二）地音监测方案。
xxxx上09掘进工作面各布设2个地音监测探头，当工作面距离最近探头110m的时候，将最远一组探头移至距迎头30m位置，以此方式循环移动传感器。
方式见图7-3.图7-3 xxxx上09工作面掘进期间地音探头布置示意图三、冲击地压预警指标（一）微震监测系统预警指标微震监测的能量分级预警指标按表7-3内容执行。
表7-3 微震能量分级预警指标危险等级指标及其取值范围无冲击危险1.一般：102～103J，最大Emax<5×103J；2.∑E<5×103J/每5m推进度；3.井下无震动。
弱冲击危险1.一般：102～104J，最大Emax<5×104J；2.∑E<5×104J/每5m推进度；3.有矿压显现。
中等冲击危险 1.一般：102～105J，最大Emax<5×105J；地音监测系统以地音活动偏差值及变化趋势作为危险性评价的主要依据。
1.冲击危险等级划分a级—无冲击危险。
b级—弱冲击危险。
此时应加强对冲击危险状态的监测及采掘作业的监督管理。
c级—中等冲击危险。
此时应实施冲击地压解危措施，降低冲击地压危险程度。
d级—强冲击危险。
此时应停止采掘作业，并撤离不必要的人员；制定防冲措施，检查防冲效果；直到危险等级降低后，才可继续进行采掘作业。
2.预警规则（1）单个地音通道连续至少两个班的危险等级达到c或d，判定该探头前后50m范围存在冲击危险，取较高等级作为该区域的冲击危险等级（c或d）。
（2）同一顺槽相邻两个通道在最近一个班同时达到c或d，判定这两个探头之间区域为冲击危险区，危险等级取较高等级。
对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术的几点思考
对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术的几点思考随着煤矿工作深入，煤矿冲击地压灾害成为矿工们面临的严重挑战。
为了有效预防和及时应对冲击地压灾害，监测预警技术至关重要。
本文将对煤矿冲击地压灾害监测预警技术进行几点思考和讨论。
一、传感器技术在煤矿冲击地压灾害监测预警中的应用传感器技术在煤矿监测预警中发挥着至关重要的作用。
传感器可以实时监测地压变形、震动等参数，通过数据分析和处理，提前发现地质构造紧张、裂隙扩张等可能引发冲击地压灾害的迹象，从而采取相应的预警措施。
在传感器技术方面，目前应用最为广泛的有应变、振动、声波等传感器，通过这些传感器监测地质构造和煤层变形，发现预警信号。
未来，随着传感器技术的不断发展，将有望实现更加精准和智能化的监测预警系统。
传感器监测到的大量数据需要进行有效处理和分析，以提取出有价值的信息，从而进行有效的预警。
数据处理与分析在煤矿冲击地压监测预警中发挥着至关重要的作用。
目前，已经有一些成熟的数据处理和分析技术应用于煤矿监测预警中，比如基于人工智能的数据挖掘、机器学习等技术，能够对传感器监测到的数据进行精准的分析，发现地质构造和煤层变形的规律和趋势，提前发现可能的冲击地压灾害风险。
未来，随着大数据、人工智能等技术的不断成熟和应用，数据处理与分析在煤矿冲击地压灾害监测预警中的作用将进一步凸显。
地质雷达技术是一种利用电磁波探测地下构造和地质体的技术，在煤矿监测预警中有着广阔的应用前景。
地质雷达技术能够穿透地表和地下松动层矿体，获取地下煤层和岩层的结构信息，发现煤层变形、岩层位移等迹象，为冲击地压灾害的预警提供重要依据。
随着地质雷达技术的不断发展和成熟，其在煤矿冲击地压灾害监测预警中的应用前景将更加广阔。
智能预警系统是指基于先进的传感器技术、数据处理与分析技术等，实现对煤矿冲击地压灾害的智能监测和预警。
智能预警系统能够全面监测煤矿地质构造和煤层变形的情况，通过对监测到的数据进行实时分析和处理，发现冲击地压灾害的迹象，及时发出预警信号，并给出相应的预警建议和措施。
煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治关键技术及示范应用
煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治关键技术及示范应用1、引言随着我国经济的快速发展和能源需求的不断增加，煤矿资源逐渐成为我国能源供应的主要来源之一。
然而，煤矿开采过程中，由于地质条件的限制以及采矿技术的限制，冲击地压现象时常发生，引起严重的矿山灾害。
因此，在煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治方面，研究关键技术，开展示范应用，对于保障煤矿生产安全具有重要意义。
2、冲击地压的概念冲击地压是指在采煤过程中，由于煤柱受到突出煤和后方煤体的影响而发生的一种地压现象。
由于受力突发且一般难以预测，往往会导致地表沉降、煤柱破坏以及矿井顶板垮落等严重后果。
3、冲击地压区域应力监测技术冲击地压区域应力监测技术是指通过对煤层应力进行实时监测，以便快速准确地预测冲击地压事件的发生，从而采取相应的防范措施。
目前，煤矿冲击地压区域应力监测主要采用的技术包括钢筋测力仪、综合地质仪器和数码测量等。
4、冲击地压源头防治技术冲击地压源头防治技术是指通过改变煤层力学性质或采矿参数，从源头上控制冲击地压事件的发生。
目前，煤矿冲击地压源头防治主要采用的技术包括压缩煤柱保护法、控制宽度采煤法和减小采高等。
5、关键技术的示范应用为了加强煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治技术的示范应用，我国部分煤矿开展了一系列的研究。
例如湖南龙山煤矿采用了数控综采面区域应力实时监测技术和综合地质仪器进行冲击地压预测和预防；山东金鼎煤矿引进了压缩煤柱保护技术，并结合井下综合地质工作实现了冲击地压源头的防控。
6、总结煤矿冲击地压是煤矿生产过程中不可避免的灾害之一，对于煤矿生产安全具有重要影响。
煤矿冲击地压区域应力监测与源头防治技术的关键技术研究及示范应用，可为煤矿生产安全提供有力保障，促进我国煤炭资源的可持续发展。
新立煤矿冲击地压监测技术与方法
新立煤矿冲击地压监测技术与方法摘要：根据新立煤矿三水平91#煤层目前冲击地压监测的相关条件，建立多手段和多参量的冲击地压综合监测体系。
其中微震监测可以对全井田范围进行冲击地压动载荷的实时监测，而钻屑法和电磁辐射监测法可以针对圈定的重点危险区域进行监测，其中电磁辐射监测法操作简单、用时少、效率高，有利于生产现场冲击危险区域的有效监控。
另外，钻屑法也可以作为一种检验手段，对监测效果进行验证或者在当前系统的监测盲区进行人工监测。
关键词：微震监测；钻屑法；电磁辐射对冲击地压进行监测，必须弄清其发生的能量来源。
根据冲击启动理论，冲击地压启动的能量来源主要分为两类，即采动围岩远场系统外集中动载荷和近场系统内集中静载荷。
系统外集中动载荷包括了远场的或近场的厚硬岩层活动、采掘爆破等产生的冲击波，以采场大面积坚硬顶板断裂或上覆高位坚硬顶板断裂、底板断裂、井下爆破产生的瞬间压缩弹性能为主；系统内集中静载荷指采动影响产生应力场后，以顶底板断裂前产生的集中弯曲弹性能和采场围岩中的集中压缩弹性能为主。
通常情况下，冲击地压主要采用三种监测手段对诱发冲击地压的载荷来源进行分源监测：①微震监测系统来监测大范围的煤岩层断裂所产生的动载荷，监测范围可覆盖到整个井田区域，适用于区域大范围远场监测，实现长期危险趋势预测。
②地音系统来监测小范围巷道围岩的微破裂，监测范围可覆盖到采掘工作面超前或滞后150m范围，适用于关键区域精细化监测及预警。
③采动应力监测系统来实时监测巷道煤帮中产生的集中静载荷连续变化情况，不受人为因素影响。
根据新立煤矿现在具备的条件，选择微震监测、电磁辐射监测和钻屑法监测作为联合预警的三种监测手段，根据安全生产条件变化适时补充应力在线监测系统。
1微震监测法微震监测法就是采用微震网络进行现场实时监测，通过提供震源位置和发生时间来确定一个微震事件，并计算释放的能量；进而统计微震活动性的强弱和频率，并结合微震事件分布的位置判断潜在的矿山动力灾害活动（冲击地压）规律，通过识别矿山动力灾害活动规律（冲击地压）实现危险性评价和预警。
综放工作面冲击地压综合防治安全技术措施
综放工作面冲击地压综合防治安全技术措施1. 引言综放工作面是煤矿开采过程中的重要环节，但由于冲击地压等因素的存在，对工人的安全构成了威胁。
为了提高综放工作面的安全性，并降低事故风险，需要采取一系列的综合防治安全技术措施。
本文将介绍一些常用的冲击地压综合防治安全技术措施，以提供参考。
2. 环境监测在综放工作面施工之前，应首先对其周围环境进行全面而准确的监测。
环境监测内容包括地质构造、地应力水平、地下水位等因素的调查。
通过环境监测，可以及早发现任何潜在的安全隐患，以便采取相应的措施进行防范。
3. 改良巷道支护技术巷道是综放工作面的重要组成部分，在冲击地压方面起着关键作用。
为了增强巷道的支护能力，减少冲击地压对工人和设备的影响，常采用的技术措施有：•硬岩巷道支护：采用钢支撑、喷射混凝土等方法，增强巷道的稳定性和承载力；•软岩巷道支护：采用锚杆、网片等材料，增加巷道的抗压能力；•综合支护：根据实际情况采取多种支护措施的综合应用，以提高巷道的整体稳定性。
4. 规范施工作业在综放工作面施工过程中，应严格按照相关规章制度进行作业，并严禁违章操作。
施工作业过程中，需要注意以下几点：•合理划分工作面：根据地质条件合理划定工作面的范围，以便更好地保证施工过程的安全；•定期检查设备：对综放工作面所使用的设备进行定期的检查和维护，确保其工作正常；•合理布置通风系统：通过合理布置通风系统，保证空气流通，降低冲击地压带来的危险；•定期进行培训：对参与综放工作面施工的工人进行定期培训，增强其安全意识和应急能力。
5. 科技应用随着科技的进步，一些先进的技术也被应用于综放工作面的冲击地压防治中。
这些技术包括：•激光测距技术：通过激光测距仪器实时监测巷道的变形情况，提前预警地压危险；•无人机巡检：利用无人机对综放工作面进行巡检，及时发现可能的安全隐患；•数据分析系统：通过建立综放工作面的数据分析系统，对冲击地压进行实时监测和分析，以指导安全管理决策。
煤矿冲击地压灾害及其控制技术
煤矿冲击地压灾害及其控制技术发布时间：2021-05-07T15:20:04.827Z 来源：《工程管理前沿》2021年1月第3期作者：权福国[导读] 随着浅部煤炭资源的枯竭，煤矿的开采深度逐步加深，权福国山东济宁运河煤矿有限责任公司山东省济宁市 272000摘要：随着浅部煤炭资源的枯竭，煤矿的开采深度逐步加深，地压大，水温高，深部岩石岩性改变等特点逐步突出显现，随之而来的各种动力灾害现象也显著增加。
根据巷道及工作面冲击震动破坏的原因和机理，现对煤矿冲击地压发生的情况进行了统计并分析了其特点，提出了冲击地压防治的有效技术手段和监测预警系统。
关键词：煤矿冲击地压；灾害；监测预警引言：冲击地压又叫作岩爆，是指岩体中积聚的弹性变形势能在一定的条件下猛烈地释放，导致岩石爆裂，并弹出碎片的现象，可以说岩爆是目前为止矿山安全事故多发的因素之一。
在发生岩爆的同时会产生剧烈的震动，不仅严重损坏井下巷道及设备，而且还会使地面上的建筑遭到极大的破坏。
该种灾害发生的时间可能是几天也可能是几个月，由于冲击地压非常复杂，所以一般很难用单一的方法对其进行监测，因此各种监测预警技术应该综合考虑多种因素才能达到安全预警的效果。
正文：一、冲击地压现象概述冲击地压是矿山井巷和采场周围煤岩体由于变形能释放而产生的以突然、急剧、猛烈的破坏为特征的动力现象。
冲击地压与岩爆、矿震、煤与瓦斯突出同属于煤岩动力灾害，但是它又明显不同于岩爆、矿震和煤与瓦斯突出。
冲击地压与岩爆最显著的差异在于构成结构体的岩性明显不同，冲击地压发生在煤矿井巷，而岩爆多发生在含脆性岩体的非煤矿山和井巷工程中，冲击地压的破坏程度、影响范围比岩爆要大的多。
冲击地压和岩爆常会导致矿震的发生，而矿震则不一定会导致冲击地压或岩爆的发生。
冲击地压与煤与瓦斯突出最大的不同在于前者没有气体的参与。
冲击地压的发生是有条件的，并非相同地质条件的矿井都会发生冲击地压，即使同一矿井，也不是所有的地区都会发生冲击地压。
对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术的几点思考
对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术的几点思考1. 引言1.1 煤矿冲击地压灾害监测预警技术的重要性煤矿冲击地压灾害监测预警技术的重要性在煤矿生产中起着至关重要的作用。
由于煤矿冲击地压灾害是造成煤矿事故和灾难的主要原因之一，及时有效地监测和预警这种灾害可以有效降低事故发生的概率，保护矿工的生命安全。
通过采用先进的监测预警技术，可以实时监测矿山地质运动情况，提前发现潜在的地质灾害隐患，预警相关部门和矿工采取必要的防范措施，减少事故的发生及损失。
煤矿冲击地压灾害监测预警技术的应用也有利于提高矿山生产效率，降低生产成本，增强安全生产意识，推动煤矿行业的可持续发展。
加强对煤矿冲击地压灾害监测预警技术的研究和应用具有极其重要的现实意义和深远影响。
1.2 煤矿冲击地压灾害现状煤矿冲击地压灾害是煤矿生产中常见的一种危险性灾害，通常指矿体岩层发生松动、位移或坍塌，对地面造成冲击或挤压作用，导致地面上的建筑物、设施或人员受到损害。
在煤炭开采过程中，矿井工作面产生的巨大采场压力会引起岩层应力的调整，导致地压变形和地质灾害的发生。
煤矿冲击地压灾害严重威胁着矿井的安全生产和相关人员的生命财产安全。
目前，我国煤矿冲击地压灾害监测预警技术还存在一些问题，比如监测手段单一，监测点位有限，预警响应速度慢等。
传统的监测手段主要依靠人工观察和采集数据，存在着监测不及时、准确性低等缺点，无法有效预防和控制煤矿冲击地压灾害。
发展先进的监测预警技术对于煤矿冲击地压灾害的防范和控制至关重要。
采用现代监测技术，借助物联网、人工智能和遥感技术等手段，实现对煤矿冲击地压灾害的实时监测和预警，可以提高预警的准确性和灵敏度，有助于及时发现灾害风险，采取有效措施保障煤矿安全生产。
【字数：274】2. 正文2.1 传统监测预警技术存在的问题1. 数据采集困难：传统监测预警技术往往依靠人工手动收集数据，这种方式效率低下且容易出现漏检、漏报情况。
由于煤矿工作环境的封闭性和危险性，很多地点无法直接到达，导致数据采集受限。
对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术的几点思考
对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术的几点思考1. 引言1.1 煤矿冲击地压灾害监测预警技术的重要性煤矿冲击地压灾害是煤矿生产中常见的一种地质灾害，严重威胁着矿工的生命安全和矿山的安全生产。
为了及时监测和预警煤矿冲击地压灾害，保障煤矿生产的安全和稳定，煤矿冲击地压灾害监测预警技术显得尤为重要。
煤矿冲击地压灾害监测预警技术的重要性不言而喻。
通过不断完善和创新监测预警技术，可以提高煤矿生产过程中的安全性和稳定性，减少煤矿冲击地压灾害带来的损失，为煤矿行业的可持续发展做出积极贡献。
1.2 煤矿冲击地压灾害的危害煤矿冲击地压灾害是煤矿生产过程中常见的一种灾害，它的危害主要表现在以下几个方面：1. 造成人员伤亡：煤矿冲击地压灾害往往会导致矿工被埋压、伤亡甚至死亡。
由于地压突发性强，瞬间就会对周围的工人造成严重威胁，因此及时的监测预警显得尤为重要。
2. 破坏矿井设备和工具：冲击地压的巨大压力会导致矿井内部设备和工具的损坏，进而影响矿井的正常生产运行。
这将不仅对煤矿的生产造成严重影响，还可能对整个矿区的安全产生威胁。
3. 影响矿山环境：冲击地压对地下空间的变化会使地表产生裂缝或塌陷，进而对周边环境造成污染和破坏。
这不仅对周边居民的生活造成影响，还可能对当地生态系统造成破坏。
4. 经济损失：煤矿冲击地压灾害会导致生产中断和矿山设备损坏，进而给矿区和相关企业带来巨大的经济损失。
由于灾害造成的人员伤亡和环境破坏也会产生额外的经济负担。
加强冲击地压监测预警技术研究显得尤为迫切。
2. 正文2.1 监测手段的种类及原理监测手段的种类及原理非常重要，可以帮助煤矿有效地监测地压灾害的情况并提前预警，从而减少灾害发生的可能性。
目前，常用的监测手段主要包括以下几种：1. 地表测量：地表测量是一种常见的监测手段，通过放置测点、测站等设备，定期进行测量，获取地表变形情况，从而判断地下岩层压力的变化情况。
2. Borehole监测：Borehole监测是在矿井内部钻孔设置监测仪器，实时监测岩层应力、变形等情况，通过长期观测数据的积累，可以准确地判断地压灾害的风险。
微地震监测系统在冲击地压预测预报中的应用
微地震监测系统在冲击地压预测预报中的应用摘要:微地震是一种小型的地震,在地下矿井深部开采过程中不可避免的发生岩石破裂和地震活动。
冲击地压是采矿诱发的矿井地震, 严重威胁着煤矿的安全生产。
微地震监测技术是一种新的地球物理探测技术,利用微地震监测系统是预测预报冲击地压的有效手段,分析微地震事件的分区性,指出应力积聚区域及冲击地压危险区域,成功预测了该工作面的冲击地压。
关键词:微地震监测手段冲击地压预测预报冲击地压,也称岩爆,它是在一定条件下一种岩体中聚积的弹性变形势能突然猛烈释放,导致岩石爆裂并弹射出来的现象。
冲击地压首次在英国南斯塔福煤田发生,所有采煤国家也都陆续出现冲击地压。
发生冲击地压的条件是岩体中有较高的地应力,岩石具有较高的脆性度和弹性,并且地应力超过了岩石本身的强度。
冲击地压具有突然性、瞬时震动性和破坏性,采煤井下生产安全和作业人员的生命安全受到严重威胁,现在已成为世界范围内矿井中最严重的自然灾害之一,对冲击地压进行预测的传统方法主要有采用微地震监测法,下面就谈谈自己对微地震监测系统对冲击地压预测预报的肤浅看法。
1 微地震监测技术以声发射学和地震学为基础的微地震监测系统,该方法集采矿学、地震学、信号采集与处理、信号传输等多学科知识于一体,是研究冲击地压、水害治理、煤与瓦斯突出等矿山灾害的有效手段。
通过观测分析矿井生产活动中所产生的微小地震事件来监测生产活动的影响效果及地下状态的地球物理技术。
地球物理学技术为研究小范围内信号微弱的微地震事件提供了技术支持。
2 微地震系统监测原理当地下岩石由于人为因素或应力作用下发生破裂、移动时,产生微地震和强大的声波向周围传播。
在地下岩土中布置微地震传感器,实现微震数据的自动化采集、传输和处理,利用定位原理确定岩石破坏发生的位置,且在三维空间上显示出来,记录这些微地震波的到达时间、传播方向等信息,利用恰当的计算方法可以确定岩石破裂点,即震源的位置。
(如图1所示)微地震监测技术能够根据震源分析地震破裂尺度和性质。
孤岛工作面冲击地压综合防治
孤岛工作面冲击地压综合防治摘要：本文旨在探讨孤岛工作面冲击地压综合防治的方法，以提高安全性和效率。
通过对孤岛工作面安全问题的分析，发现安全性严重受到地压影响，冲击地压的综合防治是改善安全性的重要方式。
因此，本文介绍了冲击地压的监测技术、预防措施和灾害处理策略等内容，以提高孤岛工作面的安全性和效率。
关键词：孤岛工作面、冲击地压、综合防治正文：一、孤岛工作面冲击地压问题孤岛工作面以其独特的地质环境而备受关注，但由于不可预见的地压特征，多年来一直受到各类安全事故的威胁。
地压的变化会造成落垮、井喷、裂缝等危害，加之台风、地震等恶劣天气条件的影响，孤岛工作面冲击地压问题更是难以避免。
二、冲击地压综合防治冲击地压综合防治体系一般分为监测、预防和灾害处理三部分。
1. 监测技术：孤岛工作面冲击地压监测主要采用空间信息技术来实现，如基于GIS的地压数据可视化分析技术，可以帮助实现实时监控。
2. 预防措施：孤岛工作面冲击地压的预防措施主要包括工作面参数的优化、加固标准的提高、新型技术的应用等。
3. 灾害处理策略：孤岛工作面冲击地压灾害处理策略应按照时间、地点和影响范围等要素，采取有效的应急预案，保障工作面的安全性。
三、结论从冲击地压的综合防治来看，监测技术为孤岛工作面的安全提供了基础；预防措施可以提高安全性，减少冲击地压对工作面的危害；灾害处理策略有助于确保工作面的安全性和效率。
由此可见，采取冲击地压的综合防治措施，能够有效改善孤岛工作面的安全性和效率。
四、冲击地压防治技术孤岛工作面冲击地压的防治技术主要包括数据监测技术、参数优化技术、加固技术和灾害应急处理技术。
1. 数据监测技术：数据监测技术是孤岛工作面冲击地压监测的基础，其中包括空间信息技术、三维立体技术以及遥感技术等，可以帮助监测工作面冲击地压的变化，并根据实时监测结果制定应急处理策略。
2. 参数优化技术：参数优化技术是指根据实际工作面情况，采用有效的参数调节技术对工作面参数进行优化，从而降低工作面冲击地压的危害。
冲击地压灾害的监测及治理技术
Ｈ 蒜 —
牛电高新技术仑 生
冲 击 地 压 灾 害 的 监 测 及 治 理 技 术
◇ 文 ／王洲 洲
【 要】 摘 冲 击 地压 是 我 国煤 矿 重 大 自然 灾 害之 一 。 本 文 分析 了 国 内外 冲 击 地压 监 测 、治 理 的 主 要技 术 方
当 再 出 是 国 民 经 济 发 展 的 保 证 。 比 较 强 烈 的 冲 击 地 压 里 氏 震 级 可 达 ５ ６ 磁 辐 射 法 进 行 日 常 监 测 。 监 测 到 某 确 定 地 点 有 冲 击 危 险 时 ， 采 — 如 则 级 。 当 于 一 次 相 当 规 模 的 地 震 ， 造 成 生 产 设 施 破 坏 ， 至 造 成 人 用 钻 屑 法 进 行 验 证 监 测 ， 果 煤 粉 量 超 标 ， 采 取 相 应 的 冲 击 危 险 相 可 甚 员 伤 亡 ， 为 严 重 的 是 ， 击 地 压 可 诱 发 突 水 、 大 瓦 斯 灾 害 等 并 发 治 理 措 施 。 因 此 ， 上 述 三 种 监 测 方 法 结 合 起 来 可 大 大 提 高 冲 击 危 更 冲 重 将
冲 击 地 压 又 名 岩 爆 、 爆 或 者 冲 击 矿 压 。 冲 击 地 压 的 机 理 十 分 监 测 范 围 大 ， 监 测 整 个 矿 井 。 且 可 实 现 实 时 监 测 。根 据 微 震 活 动 煤 可 并 复 杂 ， 前 仍 然 是 岩 体 力 学 研 究 中 的 难 点 之 一 。 随 着 我 国 煤 矿 开 采 目 威 胁越 来 越 大 。 深 度 的 日 益 增 加 ， 击 地 压 作 为 一 种 自 然 灾 害 ， 煤 矿 的 安 全 生 产 缺 点 是 由 于 存 在 一 定 的 定 位 误 差 。 此 不 能 实 现 准 确 的 局 部 监 测 。 冲 对 因 某 其 目 前 ， 国 对 煤 炭 资 源 的 需 求 量 非 常 大 。 续 、 定 的 煤 炭 产 先 利 用 微 震 法 确 定 冲 击 危 险 区 域 。 个 工 作 面 或 巷 道 ， 次 利 用 电 我 持 稳
冲击地压预防新技术及典型案例
房柱号
矿工死亡 受伤位置
采空区
两次冲击事故及人员伤亡位置
澳大利亚澳星煤矿冲击地压事故
2014年4月16日，澳大利亚澳星煤矿发生冲击地压事 故，2名矿工被埋死亡。
煤层
1 巷道宽5.5m，
高2~3m
2 锚杆、锚索联合
支护方式
采煤联合机
4
其它六个 矿工位置
3
冲击地压发 生地点，（2 人死亡位置）
冲出的煤体
4 3 2 1 0
应力集中区 破碎区
0 20 40
原岩应力区
100 120
-1 -2
80 测点距工作面距离/m 60
0
20
40
测点距工作面距离/m
60
80
100
120
工作面距离停采线110m
工作面见方期
冲击地压危险性的综合预警
14
4
1
11 4 3 16
6 7 43 8 16
5 3 3
5 14 3 10 1
产煤省市 冲击地压 显现省市
目前我国已有 177 个冲击地压矿井，分布 于20个省(市、自治区)。
冲击地压矿井数量逐年增加
冲击地压矿井增长趋势
随着时间，冲击地压矿井数量不断增加
二、冲击地压预测新技术
冲击地压危险性的宏观预测
50
强度
45
40
35
强度
强 度
冲击
煤炮
30
25
20
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冲击地压微震能量监测预警技术研究与探讨
第3期㊀山西焦煤科技㊀No.32021年3月㊀㊀Shanxi Coking Coal Science &Technology㊀㊀Mar.2021㊀㊃问题探讨㊃㊀㊀收稿日期:2021-01-17基金项目:国家自然科学基金项目(51874292);山东省深部冲击地压灾害评估工程实验室开放项目(鲁煤研开(2020)005号)作者简介:杨增强(1987 ),男,山西长治人,2018年毕业于中国矿业大学(北京),讲师,主要从事矿山压力与岩层控制㊁冲击地压等方面的研究,(E-mail)iceiceice185@冲击地压微震能量监测预警技术研究与探讨杨增强,李丰硕,任长乐(江苏建筑职业技术学院交通工程学院,江苏㊀徐州㊀221116)㊀㊀摘㊀要㊀为了研究埋藏较深的煤炭资源开采期间所面临的冲击地压显现难题,对典型的4种冲击地压从动静载叠加诱发冲击机理的角度进行了分析,并指出不同诱因的冲击地压的监测预警均可从能量的角度入手,防止因弹性应变能积聚过高而诱发冲击显现㊂通过对比传统监测与预警分析和优化后监测与预警分析关于微震能量分布演化规律情况,指明优化后监测与预警分析方法能够很好地对能量事件平均化分布集中区进行监测,并能实时分析集中区的演化规律以及其中能量的集中程度状况,起到了事前对冲击显现位置监测预警的效果㊂关键词㊀冲击地压;动静载;微震能量;监测与预警中图分类号:TD324㊀文献标识码:B㊀文章编号:1672-0652(2021)03-0004-04㊀㊀近些年,随着煤炭资源开采深度的逐年增大,出现了很多千米深井,尤其对于开采历史较为悠久的东北㊁山东㊁河南等地区,煤层开采深度普遍较大,这也导致开采期间将会面临更大的地应力影响㊂同时,由于地下条件的复杂多变,不仅面临高地应力威胁,同时还会伴随有断层构造㊁褶曲构造㊁覆岩特征㊁开采布局等因素的叠加影响[1-4].因此,有必要针对埋藏较深的煤层开采期间面临的冲击地压显现等难题进行监测预警研究,提前采取卸压防治措施,为深井煤炭资源的安全高效开采提供安全保障㊂1㊀典型冲击地压诱发机理井工开采期间,根据采掘位置空间上的相对关系以及地质构造的影响情况,可以将诱发冲击地压的原因归纳为典型的4种情况,见图1.基于动静载叠加诱发冲击地压机理可知,冲击地压是由静载荷(σj )和动载荷(σd )共同叠加作用下发生的㊂其中,静载荷(σj )又可以分解为水平方向静载荷(σx )和垂直方向静载荷(σy ).由此可知,图1a)所示的煤柱型冲击地压主要诱发因素为开采导致护巷窄煤柱体内承载较高的垂直方向静载荷图1㊀典型的4种冲击地压诱发机理模型图(σy ),此时窄煤柱体受较高的垂直方向静载荷作用而处于临界屈服状态,当采掘活动引起一定程度的轻微动载荷扰动,窄煤柱体将会发生瞬间失稳破坏而诱发冲击动力显现㊂图1b)所示的构造型冲击地压主要诱发因素为褶曲地质构造引起的水平方向静载荷(σx ),此时采掘空间周围煤体受较高的水平方向静载荷作用而处于临界屈服状态,当采掘活动引起一定程度的轻微动载荷扰动,采掘空间周围煤体将会发生瞬间失稳破坏而诱发冲击动力显现㊂图1c)所示的断层型冲击地压主要诱发因素为断层地质构造引起的动载荷(σd),此时采掘空间邻近断层开采致使断层活化而形成剧烈动载扰动,此时采掘空间周围煤岩体内若积聚有较高的静载荷,采掘空间周围煤体将会发生瞬间失稳破坏而诱发冲击动力显现㊂图1d)所示的顶板型冲击地压主要诱发因素为上覆厚硬顶板破断引起的动载荷(σd),此时采掘空间周围煤岩体内若积聚有较高的静载荷,将会在动载扰动下诱发冲击动力显现㊂综上所述,从动静载叠加诱发冲击动力显现的角度可知[5],煤柱型和构造型冲击地压的诱导因素为静载荷为主,动载荷为辅;而断层型和顶板型冲击地压的诱导因素为动载荷为主,静载荷为辅㊂基于诱发冲击显现的能量判据准则,当采掘周围煤岩体内积聚的弹性应变能高于其发生失稳破坏所需的最小弹性应变能时,煤岩体将会瞬间失稳诱发冲击显现,其表达式:U jd =(σj+σd)22EȡU min(1)式中:Ujd 动静载叠加作用下采掘空间周围煤岩体内积聚的弹性应变能大小,kJ;U min 采掘空间周围煤岩体瞬间失稳破坏所需最小弹性应变能大小,kJ;E 采掘空间周围煤岩体的平均弹性模量,MPa.可见,对于不同诱因的冲击地压的监测预警均可从能量的角度入手,实现对于采掘空间周围煤岩体内积聚弹性应变能较高的区域及时采取措施,防止因弹性应变能积聚过高而诱发冲击显现㊂2㊀微震能量监测预警技术近些年,随着微震能量监测预警技术在矿山企业的推广应用,具有冲击地压危险的矿井基本均安装有相配套的微震监测系统㊂微震能量监测预警体系的数据收集㊁传输与分析见图2.由图2可知,冲击地压矿井现场安装的井下矿山微震灾害监测系统能够实时地将井下采掘活动中产生的微震能量信号收集起来,并对数据进行初步㊁实时的分析,初步对井下作业环境的安全情况进行判定㊂后续收集到的微震能量信号将会通过专用互联图2㊀微震能量监测预警体系图网络传输至矿山地震远程监测与研究中心,再分类传输至相关专业分析人员处,通过对数据的汇总分析,提出相应的预警措施,并将信息反馈给矿山企业㊂可见所构建的微震能量监测预警体系能够实现数据的远程分析,进而能够实时针对矿山开采期间存在的安全隐患进行针对性㊁专业性的分析,为矿山企业安装微震能量监测系统的高效利用奠定了基础㊂3㊀微震能量监测与冲击预警分析3.1㊀传统监测与预警分析方法以鹤煤集团某矿为工程背景,通过该矿井内安装的微震检波器实现对于煤层开采活动期间煤岩体破裂所产生的弹性应力波的接收㊂该矿井内目前正在开采的四水平1号工作面周围的微震检波器布置情况见图3.1号工作面开采期间,于2016年10月15日发生了一起严重的冲击地压事故,造成了服务巷道大范围严重的破坏㊂关于 10.15 冲击地压事故发生前采用传统方法监测的微震能量演化规律见图4.由图4可知,传统方法监测的微震能量分布演化规律不明显,只能通过微震检波器对开采活动期间煤岩体破裂所产生的弹性应力波进行接收和常规的定位计算,最终确定每一次煤岩体破裂时微震能量事件的大小和位置,所获得的监测结果存在分析困难㊁难以精准识别危险区等问题㊂图4只对微震能量大于102J的事件进行了统计,其中图4a)所示10月10日的微震能量事件不大于103J,整体微震能量事件较小㊂图4b)所示10月11日的微震能量事件中存在3㊃5㊃2021年第3期杨增强等:冲击地压微震能量监测预警技术研究与探讨㊀图3㊀微震检波器布置平面图图4㊀传统方法监测的微震能量分布演化规律图次在104J 范围内的中等强度微震能量事件,但紧随着图4c)所示10月12日的微震能量事件中并无在104J 范围内的中等强度微震能量事件继续增加的趋势㊂图4d)所示10月13日的微震能量事件中又出现1次在104J 范围内的中等强度微震能量事件㊂后续图4e)所示10月14日的微震能量事件中又出现2次在104J 范围内的中等强度微震能量事件,在104J 范围内的中等强度微震能量事件存在继续增加的趋势㊂图4f)所示10月15日的微震能量事件中存在2次在105J 范围内的高强度微震能量事件,并伴随有10.15 冲击地压显现的发生㊂由上述 10.15 冲击地压事故发生前的每日微震能量事件分布演化规律看不出较明显的规律性,微震能量事件分布主要集中于1号工作面回采位置前方,最终因为10月15日的2次高强度微震能量事件影响而于工作面回采位置前方超前段巷道内诱发冲击地压事故㊂对于事故原因的分析可知,这次冲击显现属于图1b)所示的构造型冲击地压(此时工作面回采位置位于向斜构造影响区),其诱发因素主要以静载荷为主,动载荷为辅㊂可见,采用传统方法监测的微震能量分布演化规律对于冲击地压发生所起到的监测预警效果较差,难以实现对于冲击危险区域的识别目的,并且对于微震能量后续的分布演化规律也不易判定,适合事后分析事故原因而不适用于事前监测预警㊂3.2㊀优化后监测与预警分析方法针对传统监测与预警分析方法存在的诸多缺陷,提出将能量平均化分布来提高微震能量分布演化规律的辨识度㊂关于对能量进行平均化分布的过程,可根据Frankel 等基于空间光滑地震活动性模型采用点源进行地震危险性分析的理念,将震源简化为点源,并以定位误差作为统计滑移半径,其数值由定位误差数值仿真方法计算获得[6].关于微震能量事件平均化分布的计算模型见图5.由图5可知,针对微震能量事件平均化分布计算模型,以任一微震能量为中心点划分网格,假设网格各节点之间的距离为S ,以定位误差作为统计滑移半径的大小为r ,则相应的尺寸条件应该满足下式:㊃6㊃山西焦煤科技2021年第3期图5㊀微震能量事件平均化分布计算模型示意图S 2()2+S 2()2ɤr 2(2)㊀㊀变换不等式可知:S ɤ2r(3)㊀㊀其相应的核心计算公式:ρj =lgðt i ɪ(t 0,t 1]E tiS j+ðt i ɪ(t 1,t 2]E tiS j+ +(ðt i ɪ(t n -2,t n -1]E tiS j+ðt i ɪ(t n -1,t n ]E tiS j)(4)式中:ρj 第j 区域的累积能量密度,即采场统计区域之一,lg(J /m 2);E ti 在(t n -1,t n ]时间间隔内发生在统计网格单元中的微震总能量,J;S j 统计区域的面积,m 2.同样针对 10.15 冲击地压事故发生前采用优化后监测的微震能量演化规律见图6.由图6可知,优化后监测的微震能量分布演化规律较传统方法监测的微震能量分布演化规律要显著㊂图6中只对微震能量大于102J 的事件进行了平均化分布,其中图6a)所示10月10日的微震能量事件平均化分布云图中开始出现能量事件平均化分布集中区,但是集中区面积较小且集中程度较低㊂图6b),c),d),e)所示的微震能量事件平均化分布云图中能量事件平均化分布集中区面积开始变大且集中程度越来越高㊂图6f)所示的微震能量事件平均化分布云图中能量事件平均化分布集中区中集中程度最高的位置处发生了 10.15 冲击地压显现㊂可见,通过优化后监测的微震能量演化规律能够很好地对能量事件平均化分布集中区进行监测,并能实时分析集中图6㊀优化后监测的微震能量分布演化规律图区的演化规律以及其中能量的集中程度状况,起到了事前对冲击显现位置监测预警的效果㊂4㊀结㊀论1)针对典型的4种冲击地压从动静载叠加诱发冲击地压机理的角度进行了分析,指出煤柱型和构造型冲击地压的诱导因素以静载荷为主,动载荷为辅;而断层型和顶板型冲击地压的诱导因素以动载荷为主,静载荷为辅㊂2)基于诱发冲击显现的能量判据准则,当采掘周围煤岩体内积聚的弹性应变能高于其发生失稳破坏所需的最小弹性应变能时,煤岩体将会瞬间失稳诱发冲击显现㊂因此,对于不同诱因的冲击地压的监测预警均可从能量的角度入手,采用微震能量监测预警技术㊂3)传统方法监测的微震能量分布演化规律较为不明显,监测预警效果较差,难以实现对于冲击危险区域的识别目的㊂根据Frankel 等基于空间光滑地震活动性模型优化后监测与预警分析方法能够很好地对能量事件平均化分布集中区进行监测,并能实时分析集中区的演化规律以及其中能量的集中程度状况,起到了事前对冲击显现位置监测预警的效果㊂(下转第11页)㊃7㊃2021年第3期杨增强等:冲击地压微震能量监测预警技术研究与探讨参㊀考㊀文㊀献[1]㊀俞启香.矿井通风难易程度的统计分析与分级[J].中国矿业学院学报,1985,14(3):82-92.[2]㊀赵以蕙.矿井通风系统的评价方法[J].中国矿业学院学报,1985(3):81-86.[3]㊀胡朝仕,王德明,周福宝,等.矿井通风难易程度评价指标的探讨[J].煤矿安全,2009,40(10):89-92.[4]㊀马㊀砺,雷昌奎,李珍宝.矿井等积孔评价通风难易程度指标探讨[J].矿业安全与环保,2015,42(5):116-119.[5]㊀刘㊀辉,杨胜强,许㊀芹,等.矿井通风难易程度的准确划分及应用[J].河南理工大学学报(自然科学版),2017,36(4):026-031.Research on Accurately Verification of Difficulty in Mine VentilationGAO Zhisong㊀㊀Abstract ㊀In order to evaluate the difficulty of mine ventilation more scientifically and accurately,the mainreasons for the failure of the current coal mines to evaluate the difficulty of mine ventilation using isocratic holes are bining with the Muirger method to evaluate the difficulty of mine ventilation,the relationship betweenthe air volume of the ventilation system and the resistance of mine ventilation,a new method for accurately dividingthe difficulty of modern mine ventilation is proposed,and the accuracy of the new evaluation method are verified indifferent types of mines.The results show that the new method of dividing the difficulty of mine ventilation can moreaccurately and reasonably define the difficulty of mine ventilation.Key words ㊀Mine ventilation difficulty;Equal volume holes;Mine ventilation resistance;Ventilation system(上接第7页)参㊀考㊀文㊀献[1]㊀岳鹏飞.综放工作面回风巷超前段破坏及控制技术[J].山西焦煤科技,2017,41(1):42-45.[2]㊀窦林名,何学秋.冲击矿压防治理论与技术[M].徐州:中国矿业大学出版社,2001.[3]㊀成晋峰.褶曲构造区沿空巷道底板冲击机理及防治[J].山西焦煤科技,2020,44(6):31-34.[4]㊀杨增强.复杂地质构造区诱发冲击矿压机理及防控研究[D].北京:中国矿业大学,2018.[5]㊀延㊀安.动静载叠加扰动作用对巷道围岩冲击破坏研究[J].山西焦煤科技,2016,40(Z1):28-31,36.[6]㊀王桂峰,窦林名,蔡㊀武,等.冲击地压的不稳定能量触发机制研究[J].中国矿业大学学报,2018,47(1):190-196.Research and Discussion on Monitoring andEarly Warning Technology of Microseismic Energy for Rock BurstYANG Zengqiang ,LI Fengshuo ,Ren Changle㊀㊀Abstract ㊀In order to study the problems of rock bursts during the mining of deeply buried coal resources,thefour typical rock bursts are analyzed from the perspective of the shock mechanism induced by the superposition ofdynamic and static loads,and the rock bursts with different inducements are pointed out.The monitoring and earlywarning can be started from the perspective of energy to prevent the shock from being induced due to the excessiveaccumulation of elastic strain energy.By comparing traditional monitoring and early warning analysis and optimizedmonitoring and early warning analysis on the evolution of microseismic energy distribution,it is pointed out that theoptimized monitoring and early warning analysis method can monitor the evenly distributed concentrated area of energyevents,and can analyze and concentrate in real time.The evolution law of the area and the degree of energyconcentration in it have played a role in monitoring and warning the impact of the impact in advance.Key words ㊀Rockburst;Dynamic and static loads;Microseismic energy;Monitoring and early warning㊃11㊃2021年第3期高志松:准确划分矿井通风难易程度探究。
CRMS II煤矿冲击地压实时监测系统在滕东生建煤矿的应用
１我国 冲击 地压现 状 近 年来 ，随着 我 国煤矿 生 产 能力 的提 高 、开采 强度 的增 大 ，开采深 度 的增 加 ，冲 击地压 事故 的发生频 率和 强度 越来 越大 ，冲 击地压 灾害 已经成为 制约 煤矿安全 生产 的重要 因素之～ 。冲击地 压 的灾害给 国家和矿 井带 来了极 大 的危害和经 济损 失，它 不仅损 失了大量 的煤炭 资源 ，而且还危 及井 下人员
应 用 技术
Ｉ ■
Ｃ Ｍ Ｉ Ｒ ＳＩ煤矿 冲击地压实ｚ 张胜泉
（ 山东省滕 州市鲍沟 镇滕 东生建煤 矿 山东 滕州 ２７ ２ ） ７５ １ ［ 摘 要］ 击地 压灾害 是制 约煤矿 安全 生产 的重要 因素之 ～ 。Ｃ Ｍ Ｉ 冲 Ｒ ＳＩ煤矿 冲击 地压 实时监 测系 统是～ 套配合 钻屑 法实 现冲击 地压 预警监 测 的 自动化 煤 安 系统 。文章 中 阐述 了系 统 的 原理 、 功能及 安装 方法 ，并且 通 过对 现 场 的监 测应 用 分析 ，证 明该 系统 对 冲击 地 压煤 矿 的有 效监 测 预 警有 着 积极 的作用 。 ［ 关键 词］ 冲击 地压 指标 体系 实 时监测预警 中图分 类号 ：Ｄ ２ Ｔ３ ４ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ： ０ ９ ９ ４ （ ０ ０ ３ — ６ ６ ０ １ ０ — １Ｘ ２ １ ） ６ ０ ５ — ２
和设 备的安 全 ，因此 如何对 冲击地 压危害 发生 的位置及 时 间进 行快速 、准确 预测 预报 就显得 十分迫 切 。山东省滕 东生建 煤矿 经冲击 地压倾 向性鉴定其 ３ 下煤 层及顶板 具有强 冲击性 ，基 于这一严 重威胁 ，滕东 生建煤矿 引进 了北京 科技 大学矿 山微 震研 究中 心研发 的 Ｃ Ｍ Ｉ 煤矿 冲击 地压 实时监 测系 统 。 Ｒ Ｓ Ｉ ２系统 简 介 ２ １ 系统原理 本 系统 基于 钻屑 法 的基 本原 理 ，通过矿 压 理论 、现场 监 测总 结 出支承 压力 分布 、钻 属量与钻 孔应 力三者 的关系 理论从 而研究 预测预报 技术 和关键 阂值 的确定 方法 。 ｓ ｃ Ⅱ煤 矿冲 击地压 实时监测 预警系 统 的理 论基础 ， “ 是 当 量钻 屑量预报 冲击地 压 的机 理 ” 。该机理 指 出：在有冲击 危险 的区域 ， 发生 在 冲击 地压之 前，采动 应力存 在逐步 增加 的过程 ，且应力 必须达 到煤体破 坏极 限时，才有可 能发 生冲击地 压，而此 时钻 屑量将超 过额定 的安全 指标 ，因此， 应力 增量 的变化 规律 与钻 属量存 在相 关性 ，通过监 测应 力增 量 的变化 规律 ， 相 当于间接地 得到 了钻屑量 ，故将 应力增 量称 为当量钴 屑量 。由于应 力增量 可 以实现实 时在线监 测 ，因此 ，可 以通过 监测应 力增量 ，实现冲 击地 压的监 测预 警 。 ２ ２ 系统功能 Ｃ Ｍ Ｉ 矿冲 击地 压 实时监测 系 统具 有 以下功 能： Ｒ ＳＩ煤 １ 、能够实 时监 测工作 面超前 应 力变化 动态 ，能后 实时显示 危 险区 的位 置 、危 险性 、发展趋 势 ； ２、能够 监 测和 检 验 已有 卸压 工 程 的有 效性 和 卸 压效 果 ； ３、能 够 监 测巷 道 周围 应 力 场的 变 化状 态 。 ３滕 东生 尊煤 矿ＣＲ ＳＩ煤矿 冲 击地 压实 时监 测 系统 的安 装 Ｍ Ｉ Ｃ Ｍ Ｉ Ｒ Ｓ Ｉ煤矿 冲 击地 压 实时 监测 系统 主 要包 括 压力 传感 器 、井 下监 测 主 、通讯 网络 和地面 主机 ，这里重 点介绍 压力传 感器 的布置 。根 据滕 东生建 煤矿 的实际情 况 ，北京 科技大 学技术 人员和滕 东 生建煤矿 工程技 术人员共 同 讨论 ，并制定 出 了冲击 地压 监测系 统的安装 方案 ，方案 中确定将 测区布 置在 滕东 生建煤矿 ３下 １７工作面前 方 ２０米的 区域范 围 内，轨 道顺槽 和运输 顺 ０ ５ 槽共 安装 ２ Ｏ组，每组 有 ８ 和 １ 米深 的传感 器组成 ，共计 ４ 个通道 ，每个 米 ４ Ｏ 监测 点相互 间隔 ２ ５米 （ 据 井下条 件 的变化 。可 以适 当缩 小距 离组 与组之 根
微震监测在冲击地压监测中应用
ISS微震监测技术在监测煤矿顶板塌落及预警中的应用盛虞MDL/优赛科技地下空间测量技术推介会2009年5月21日，北京微震和微震监测技术（Micro-seismic Monitoring Technology） 微震：局部范围内岩石在断裂时以地震波形式产生的震动。
微震监测技术：利用监测岩体微震活动的发生、发展、以及通过对微震源的定位和分析，以判断、评估和预报监测范围内岩体的稳定性。
矿山微震里氏震级范围-123456711989 Newcastle 地震5.8级里氏震级矿山微震灵敏度510152040751002-44-66-1212-2020-35-1.5-1.0-0.50.0微震监测系统组成微震检波器（本质安全型）GSi微震仪（本质安全型，功率＜120mW） 数据通讯（RS232、RS485、PSK协议或光纤）与计算机系统数据处理软件及图像显示分析软件微震检波器ISS第五代全自动数字微震控制器普通型微震控制器煤矿用本质安全型微震控制器数据通讯方式和距离RS485每根电话线可接三只GSi微震控制器最大距离2400米，GSi间距最大1200米PSK由4芯线点到点接到每个GSi微震控制器最大距离5000-7000米根据信号电缆质量GSi微震控制器通讯示意ISS GSx最新无线微震裂缝计数技术GSx技术特点：•自记式微震（裂缝）记录器，本质安全型；•记录器包括了拾震器、信号处理器、电池等；•多只GSx记录器可形成无线微震监测网；•采用无线传输模式，传输距离为100米；•可在没有电源供应和通讯网络的条件下实行监测；•可与GS监测网连接将数据传送到处理中心。
•配有闪光报警功能，可安装在作业面附近。
•磁铁吸附安装方式，便于重复应用。
GSx最新无线微震裂缝计数技术GSx最新无线微震裂缝计数技术GSx最新无线微震裂缝计数技术可回收检波器测得的高质量微震记录图线图像显示与分析软件过滤后的微震事件空间分布微震数据空间等值图表示高精度微震监测数据高精度微震监测数据地质结构面活动性的微震监测识别（1）Lynch R.（2005）The located seismic events would tend tolie on a particular group of geologicalstructures if those structures wereresponsible for the fracturing, andso a search for statistically significantplanes of weakness in the seismic data isuseful. When this procedure is applied tothe Navachab data, a plane sub-parallel tothe slope is indicated –Figure 5.Since this plane has a very similar dipand position to the major J2 joint set, it isassumed that these structures are slipping,resulting in the recorded seismicity.地质结构面活动性的微震监测识别（2）Moonee 煤矿顶板塌落与诱发风爆事故1998年1月22日悉尼《每日电讯报》：17名矿工在煤矿爆炸中受伤Moonee矿微震监测系统Moonee矿微震监测系统4只三向28Hz检波器，永久性安装于顶板10 米深的钻孔中，检波器间距100m。
煤矿矿压与冲击地压的监测与技术
煤矿矿压与冲击地压的监测与技术煤矿工作面所面临的矿压和冲击地压问题是煤矿安全生产中的重要难题。
矿压和冲击地压的监测与技术是煤矿安全管理的关键环节之一。
本文将围绕煤矿矿压与冲击地压的监测和技术方面展开探讨，并介绍一些常用的监测和控制技术。
1. 矿压和冲击地压的定义矿压是指煤矿开采过程中，由于矿体围岩受到的应力超过其强度极限而发生的变形和破坏现象。
冲击地压是指矿体层理面倾斜、岩层发生变形产生的突然释放能量，引起矿压突增的现象。
矿压和冲击地压的发生会导致煤矿采空区变形、煤柱破坏、巷道变形和支护失效等问题，严重威胁着煤矿工人的安全。
2. 矿压和冲击地压的监测技术矿压和冲击地压的监测技术是预防和控制矿压和冲击地压的关键手段。
目前，常用的矿压和冲击地压监测技术主要包括压力差法、变形法、声发射法和应力监测法等。
2.1 压力差法压力差法是通过测量巷道两侧的压力差来判断巷道周围岩土体的稳定性。
通过安装巷道两侧的压力测点，可以实时监测巷道周围的压力情况。
当压力差超过一定范围时，表明巷道周围的岩土体已经受到了较大的压力，需要采取相应的支护措施。
2.2 变形法变形法是通过测量巷道变形来判断巷道周围岩土体的稳定性。
常见的变形监测方式包括收缩尺、压力板和位移钢筋等。
这些监测设备能够实时测量巷道的变形情况，一旦发现巷道发生较大的变形，就可以及时采取支护措施，避免矿压和冲击地压带来的危害。
2.3 声发射法声发射法是通过检测岩石中的微小应力产生的声波信号来判断巷道周围岩土体的稳定性。
声发射装置可以实时监测岩石中产生的声波信号，并通过分析声波信号的特征来评估巷道周围的稳定程度。
这种监测方法可以提前预警矿压和冲击地压的发生，为采取措施提供参考。
2.4 应力监测法应力监测法是通过测量岩体中的应力分布情况来判断巷道周围岩土体的稳定性。
常用的应力监测器包括应变仪、锚索和岩体应力测压仪等。
这些监测设备可以实时测量巷道周围岩土体中的应力情况，并提供准确的监测数据，为采取控制措施提供依据。
冲击地压灾害综合监测预警技术
冲击地压灾害综合监测预警技术摘要：煤矿冲击地压是矿井开采过程中的一种极其复杂而难以预测的一种矿山动力学现象，导致其发生的不确定性因素很多，其使得采煤作业的安全等风险提高。
为保障煤矿开采的安全性，需要使用综合监测预警技术来对其进行准确的预警，以保证煤矿的安全生产。
鉴于此，本文将在分析冲击地压的概念以及冲击地压形成机理的基础上，对冲击地压灾害综合监测预警技术进行分析，并通过案例进行举例说明。
关键词：冲击地压；综合监测预警技术；应用案例1冲击地压1.1冲击地压的概念冲击地压指是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。
冲击地压是煤矿面临的主要安全隐患之一。
轻微的冲击地压仅有剥落岩片，无弹射现象，严重的可测到4.6级的震级，烈度达7-8度，使地面建筑遭受破坏，并伴有很大的声响。
冲击地压可瞬间突然发生，也可以持续几天到几个月。
发生冲击地压的条件是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性度和弹性，在这种条件下，一旦地下工程活动破坏了岩体原有的平衡状态，岩体中积聚的能量释放就会导致岩石破坏，并将破碎岩石抛出。
1.2冲击地压形成机理随着煤矿开采强度不断增加，开采深度不断加大，地层内的应力分布较浅部开采有着很大的不同。
煤岩体中积聚能量的不断释放，造成煤层的不稳定，时常发生不同种类的矿震。
当煤岩体中积聚的弹性能突然释放时，就会造成煤岩体的破坏，发生冲击地压。
能量释放理论在煤矿开采中分析其冲击地压形成机理时经常用到，其主要是能量的释放，造成应力的不均衡分布，使得煤矿开采中的煤层应力结构发生改变，表1为煤炭开采中的冲击地压机理的分析的汇总表。
煤炭开采中冲击地压主要分成上述三类，在井巷或采掘工作面，当应力分布发生改变时，时常诱发剧烈的振动，导致煤矿冲击地压的发生，成为煤矿开采过程中的主要威胁之一，其安全防治成为煤矿开采中的重要任务。
从中可以看出，三类形成机理的危害程度不同，应该针对不同的类别作出合理的防治方案，确保实施过程的安全性，从而有效并有序的开展煤矿冲击灾害的防治。
对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术的几点思考
对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术的几点思考煤炭是我国能源的重要组成部分，也是重要的商品燃料。
然而，由于煤炭开采对于地下构造和地质条件的扰动，常常会引发地压灾害。
煤矿冲击地压灾害是一种常见的有害事件，通常发生在深井工作面或井巷系统中。
如何准确、快速地监测煤矿地压灾害、形成反应，并进行预警，是一个极具挑战性的技术问题。
近年来，国内外研究人员对于煤矿冲击地压灾害监测预警技术开展了大量的研究工作。
主要涉及地质探测、应变测量、智能感知、数据挖掘、大数据分析等诸多领域。
研究成果和实践经验表明，借助先进的科技手段和方法，可以有效地提高煤矿的安全生产水平，防止煤矿冲击地压灾害的发生。
二、应当根据不同的情况选择不同的监测手段针对煤矿冲击地压灾害的监测手段较多，其中包括地声监测、地温监测、地应力监测、微震监测、应变监测、岩石应力监测、地面形变监测、动态监测等多种方法。
然而，任何一种方法都无法单独满足煤矿实际的监测需求，应当根据地质条件、采矿方式以及煤矿冲击地压灾害的特征和规律，选择合适的监测手段，兼顾监测的全面性与精确性。
三、数据处理与分析是煤矿冲击地压灾害监测预警技术的“瓶颈”目前，国内外研究人员已经开展了大量的煤矿冲击地压灾害监测技术研究，已经形成了成熟的监测技术体系。
然而，在实际应用中，仍然存在着一些问题亟待解决。
其中，最突出的问题是监测数据处理与分析的“瓶颈”问题。
由于煤矿冲击地压灾害的特殊性，监测数据的特征较为复杂，存在多层次、多维度、时空关联性强、数据量大等特点。
如何对大量的数据进行自动化处理、提取有效信息，形成科学合理的预警模型，具有重要的理论和实际意义。
煤矿冲击地压灾害监测预警技术的研究属于交叉学科领域，需要融合地质学、地球物理学、计算机科学、机械工程、控制科学等多个学科的力量。
研究人员需要通过跨学科交流、协作，共同解决监测预警技术中存在的难题，为煤炭行业的安全生产作出更大的贡献。
综上所述，煤矿冲击地压灾害监测预警技术的研究和应用，对于保障煤炭行业的安全生产、保护人民群众的生命财产安全具有极为重要的意义。
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2) 冲击地压局部实时监测与预警技术 。煤层 的冲击倾向性和支承压力带特征是冲击地压预警的 主要依据 。冲击倾向性是煤体的固有属性 , 可根据 试验确定 。针对具有冲击倾向性的煤层开采 , 冲击 地压监测与预警的重心集中在支承压力带特征 , 即 支承压力峰值的大小及其至煤壁的距离 。因此 , 基 于以上分析 , 可通过对煤体采动期间的煤体采动应 力的监测 , 并将各项指标与常规的钻屑指标进行对 比分析 , 以确定冲击危险预警指标 。冲击地压的局 部实时监测预警体系如图 2所示 。
2010年第 8期
层 、163下 02工作面 , 北距井田边界 20 m。该工作 面所采煤层为山西组 3下 煤层 , 结构较简单 , 煤层 整体为南北厚中间薄 , 厚度 0170 ～5182 m , 平均 厚度 5115 m , 第 1终采线与第 2 切眼间存在 3下 煤 层冲 刷 区 , 南 北 长 230 m , 东 西 宽 0 ～ 9312 m。 163下 00工作面开采条件十分复杂 , 工作面采用长 壁综采放顶煤一次采全高全部垮落采煤法 。采深已 至 - 630 m 以下 , 且回采区域有多处断层 , 对回采 产生很大的影响 , 易形成应力集中区 , 具备了发生 冲击地压的力学条件 。 2) 工作面冲击地压监测预警方案 。由于济三 煤矿 163下 00工作面北段冲击危险性非常高 , 根据 该工作面开采地质条件 , 其冲击危险的局部监测预 警方案具体实施如下 : ① 在工作面开采之前 , 应 用覆岩空间结构理论对 163下 00工作面冲击地压进 行早期预测 , 确定监测预警的重点区域 ; ② 在工 作面布置完成后 , 根据早期确定的重点区域 , 采用 冲击地压实时在线监测预警系统对重点区域进行监 测 , 实施实时在线监测预警 ; ③ 采用钻屑法验证 上述 方 法 的 预 警 效 果 , 并 对 局 部 点 进 行 检 验 性 预警 。 基于覆岩空间结构理论 , 163下 00 工作面冲击 地压监测预警重点区域确定为工作面基本顶初次来 压时 (推进长度约 60 m ) 、单工作面见方时 (推进 长度约 260 m ) 、双工作面见方时 (推进 长度 约 460 m ) 等几个覆岩运动阶段 。由此确定的 163下 00 工作面主要危险区域如图 3所示 。
1 冲击地压局部实时监测预警技术
1) 预警基本原理 。冲击地压局部 (点 ) 区域 内的实时监测预警的基本原理主要是揭示覆岩运 动 、支承压力 、钻屑量与钻孔围岩应力之间的内在 关系 , 其监测的参数是煤体中的垂直应力 。随着工 作面的推进 , 采空区上方顶板岩层产生运动 、垮 落 , 整个采空区上覆岩层的自重应力转移至采空区 周围 , 导致采空区周围 (包括工作面前方 ) 垂直 应力升高 , 即支承压力分布范围及峰值将逐渐增 大 , 直到覆岩破断高度达到其最终破断高度 。岩层
图 5 采集和预警参数设定窗口
预警参数包括黄色预警的应力值和红色预警的 应力值 。黄色预警表示冲击地压发生的可能性显著 增加 , 其 预 报 指 标 值 为 : 5 m ( 12 MPa ) 、 10 m (14 M Pa) 、15 m (16 M Pa) 、20 m ( 18 M Pa) ; 红 色预警表示冲击地压发生的可能性达到危险等级 , 其预 报 指 标 值 为 : 5 m ( 14 MPa ) 、 10 m ( 16 MPa) 、15 m (18 MPa) 、20 m (20 MPa) 。预警参 数设置好之后系统会自动根据阈值进行冲击地压黄 色预警或红色预警 (图 5b) 。 4 ) 冲击地压实时监测预警技术的应用 。自 2009年 3月 26日在 163下 00工作面开始试生产 , 4 月初正常生产 , 利用该系统准确地监测到了工作面 基本顶初次放顶 、常规周期来压等情况 , 并及时准 确预测预报了应力异常情况 。 根据实时监测结果 , 得出了 163下 00工作面北 部区域走向超前支承压力显现的峰值位于工作面前 方 25 m 左右 , 超前支承压力的影响范围达 100 m; 倾斜方向上显示的分别是 5, 10, 15 和 20 m 处的 超前支承压力显现 , 而 5 m 处的相对应力值明显低 于 10和 15 m处 , 曲线到 20 m 处趋于平缓 , 倾向 超前支承压力显现的峰值约位于煤体深度 10 m 处 。 图 6为 39号测站孔深 15 m 处监测的当工作面 推至 148 m 时 , 工作面前方 216 m 处测站监测的工 作面基本顶来压 (4月 13—15日 ) , 应力异常升高 段 (5月 1—4 日 ) 的应力变化情况 。监测结果与 常规矿压监测及钻屑法监测完全吻合 , 尤其是 5月 1日就提前监测出应力异常地点 , 系统发出冲击危 险的红色预警 , 使得现场提前采取解危措施和站岗 警戒措施 , 有效避免了一次冲击地压事故的发生 。
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2010年第 8期
煤炭科学技术
第 38卷
机箱的 2个专用接头接入 。每根主电缆连接到主交 换机的对应接线盒上 。监测系统如图 4所示 。
图 4 冲击地压在线监测系统示意
3) 冲击危险实时监测系统的监测参数设定 。 163下 00工作面冲击危险监测系统的设定参数主要 包括采集参数和预警参数 。采集参数包括采集通道 数量和系统巡航时间 , 如图 5a所示 , 即同时可以 显示相邻 10组应力计 , 40个通道的数值 。系统巡 航时间根据监测的需求将系统巡航时间设置为 60 s, 若遇到需要重点监测的区域或者应力急剧变化 的情况 , 则可根据实际情况进一步调整 。
图 3 163下 00工作面主要冲击危险区域
因此 , 对工作面前方冲击危险重点监控区域布 设煤体应力在线监测系统 。共布置 20 组钻孔应力 计 , 沿煤层走向布置 , 组内两相邻钻孔之间的距离 为 115 m , 每组布置 4 个 , 孔深分别为 5, 10, 15 和 20 m , 监测距离沿走向长为 400 m。 井下监测主机安放位置约在距第 1切眼 255 m 处 , 井下光缆和供电电缆铺设到此处 , 通过主交换
第 38卷第 8期
2010年 8月
煤炭科学技术
Coal Science and Technology
Vo l138 No18 Aug. 2010
冲击地压实时监测预警技术及其应用
桂 兵 1 , 张广文 1 , 张士斌 1 , 于正兴 2 , 姜福兴 2 , 董晓宁 1
(11兖矿集团 济宁三号煤矿 , 山东 济宁 272169; 21北京科技大学 土木与环境工程学院 , 北京 100083)
( 1. J in ing N o13 M ine, Yanzhou Coal M in ing Group, J in ing 272169, China; 2. School of C ivil and Environm ent Eng ineering, U n iversity of S cience and Technology B eijing, B eijing 100083, Ch ina) Abstract: In order to enhance the monitoring and measuring of the p ressure bump in the coal m ining face with the high bump ing danger, the relationship between the drilling cutting equivalent and the coal related stress was p roposed based on the overburden strata movement theory and a p ressure bump on - line monitoring system for the medium and later p re - warning and regional p re - warning was developed. The site app lication results showed that the system could have a dynam ic monitoring and measuring to the coal stress variation in different borehole dep th and could be effectively to have a real time on - line monitoring and p re - warning to the site p ressure bump danger status. The system could p rovide the scientific basis to timely take the p revention measures and the regional danger releasing measures to the coal m ining face w ith the high bump dangers for the safety m ining. The p ractices showed that the on - line monitoring and p re - warning tech2 nology of the p ressure bump would be favorable to the safety m im ing of the coal m ining face w ith the high bump danger. Key words: p ressure bump; high bump ing danger; on - line monitoring and p re - warning; system composition; support p ressure
桂 兵等 : 冲击地压实时监测预警技术及其应用
运动决定了支承压力的峰值大小及位置 。因此 , 可 通过监测支承压力的变化情况反演岩层的运动情 况 。而钻孔应力计测得的是相对应力 , 为支承压力 与绝对钻孔围岩应力的综合作用的结果 。以济宁三 号煤矿为例 , 典型相对应力值和绝对应力值的关系 如图 1所示 。可见 , 钻孔应力计揭示的支承压力峰 值附近的应力变化情况一般小于绝对应力 , 但两者 具有类似的变化趋势 。基于上述分析 , 可得出结 论 , 即以钻孔应力计监测相对应力来代替钻屑法进 行冲击地压监测预报 。