冲击地压监测预警理论与技术
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
煤矿冲击地压危险性预测技术与装备
提纲
一、技术背景 二、冲击地压危险性预测预警理论基础 三、冲击危险性评价技术与装备 四、冲击地压实时监测预警技术与装备 五、冲击地压防治效果检验技术源自装备 六、冲击地压分源权重综合预警平台
单位简介
• 1957年建所隶属煤炭部，“煤炭科学研究总院北京开采研究 所”在上市公司名称为“天地科技股份有限公司开采设计事 业部”。
理研究，李玉生提出了冲击地压发生的“三准则”机理。
• 七五期间，主持起草了煤炭工业部部标准“煤层冲击倾向指数测定方法”， 并在国际范围首次研制了KS系列膨胀枕式应力传感器。
• 八五期间首次尝试将地震波层析成像方法应用于煤矿冲击地压危险性评价。 • 九五期间，起草了煤岩冲击倾向性测定方法的两部煤炭行业标准。提出了冲
• “煤炭工业矿山压力情报中心站冲击地压分站” • “中国煤炭学会岩石力学与支护专业委员会” • “煤矿开采损害技术鉴定委员会” • “煤炭工业开采信息中心站” • “煤炭开采矿压与岩层控制工程中心”等专业学术机构挂靠
单位。
• 现有核心员工458人，其中研究员69人、副研究员78人、博士 生导师15人，博士（后）38人，硕士生导师27人，硕士126人 ，事业部曾经培养出刘天泉、范维唐、康红普、王国法等中 国工程院院士。
提纲
一、技术背景 二、冲击地压危险性预测预警理论基础 三、冲击危险性评价技术与装备 四、冲击地压实时监测预警技术与装备 五、冲击地压防治效果检验技术与装备 六、冲击地压分源权重综合预警平台
二、冲击地压危险性预测预警理论基础
冲击地压
动静加载型
纯静载自发冲击
加载过程冲击
卸荷过程冲击
加载过程:材料失稳，导致工程结构体结构动力失稳的结果。 卸荷过程:结构稳定性遭到破坏，导致工程结构体材料动力失稳。
Ed Edd Ud ES EC (+) 0
Ed E`d Ud ES EC (+) 0
Ed Ud EC (+) 0
二、冲击地压危险性预测预警理论基础
（1）动、静载荷叠加型冲击地压的两种型式.
集中动载荷 冲击启动区 集中静载荷
二、冲击地压危险性预测预警理论基础
一、岩石力学方法
1. 钻屑法
苏、波、联邦德国、中、日、法、
预
2. 煤岩体变形测量 3. 煤岩体应力测量
中、联邦德国、波、法、匈、美、 日、中、美、匈
测
4. 地质构造形迹分析
中
5. 孔径（底）冲头挤压法
苏、波
冲
6. 岩饼法
苏、法、中
击
7. 地质动力区划法
俄、乌、中
地
二、地球物理方法
压
1. 微震监测 2. 流动地音法
（2）纯静载荷冲击地压的两种型式。
卸荷过程
开挖基础静载荷卸荷过程冲击力学模型
δ0max
CB EΩ0
集中静载荷 巷道两帮应力曲线
A
δ'0max E'Ω0
击地压厚煤层综放开采技术。齐庆新提出冲击地压发生的“三因素”机理。
• 十五期间，开发了冲击地压危险性评价的数量化理论法。 • 十一五期间对原两项行业标准升级为国家标准，开发了冲击地压危险性评价
的动态权重法。引进波兰ARAMIS微震等监测系统。开发了KJ21A冲击地压应 力在线监测系统。
• 十二五为快速发展时期，引进波兰ARESE 地音系统，ARP2000地面微震， PASAT 便携式微震仪。从冲击地压物理过程剖析出发，对机理、类型、评价 、监测与防治进行了系统研究，潘俊锋提出了冲击地压的“冲击启动理论” 并开发形成了集团队建设，理论研究，技术开发，产品销售，工程治理“五 位一体”的煤矿冲击地压理论与科学防治成套技术体系。
1
以结果性的灾害显现特征为监测目标，没有从冲击地压发生 机理角度来考虑诱发冲击地压的载荷来源。
2
简单提出“综合监测”,“强监测”,没有考虑冲击地压不同 载荷源在空间及尺度上分布的差异，易产生盲区，无的放矢。
3
多种监测系统同时运用出现预警结果互相矛盾时，各预警指 标权重如何选择，难以判断，无法指导现场抢险避灾决策。
• 煤炭科学研究总院博士后流动工作站和采矿工程专业博士、 硕士学位授予点。
冲击地压研究历史与发展
• 冲击地压研究近60年，为全国最早研究单位，原煤炭部矿山压力情报中心站 冲击地压分站。
• 早在1958年起，即第二个五年计划就在门头沟矿开展了冲击地压探索研究。 • 六五期间，重点从国外引进冲击地压监测方法与技术，并开展了冲击地压机
• 社会兼职： • （1）2013年7月起，兼任第七届 中国岩石力学与工程学会 动力学专业委员会
委员。 • （2）2016年11月起，兼任 国家安全生产专家组成员。 • （3）2017年5月起，兼任中国煤炭学会 煤矿动力灾害防治专业委员会，副主任
委员。 • （4）2018年9月起，兼任中国煤炭学会 岩石力学与支护专业委员会，委员。
个人简介
潘俊锋，博士，研究员，硕士生导师 ，中国煤炭科工集团首席科学家。 《煤矿安全规程》、《煤矿防治冲击地压细则》、《防治煤矿冲击地压规 定》、《陕西省冲击地压防治十条规定》、国家标准等主要起草人。
• 荣誉称号： • （1）2012年10月，获“中国科学技术发展基金会 孙越崎青年科技奖”。 • （2）2013年12月，获“中国煤炭工业 杰出青年科技工作者”称号。 • （3）2014年9月，获“中国岩石力学与工程学会 青年科技奖” 。 • （4）2018年12月，获“全国杰出工程师青年奖” 。
的
3. 锤击波速法
4. 地电法
方
5. 地磁法
法
6. 重力法 7. 超声法
8. 地音法
9. 声发射法
10.电磁辐射法
三、经验类比分析法
波、苏、联邦德国、中、日、 波、中、美 波、苏 苏、波 苏 苏 中、苏、波 波、美、中 中、波 中
大部分国家
2. 造成冲击地压不能够精准防治的主要原因是监测预警能力差 • 目前冲击地压监测现状及问题
1.精准防治是煤矿冲击地压灾害防治面临的重大技术难题
开拓、准备、回采 数万米巷道，工作 面卸压工程量巨大。
预测范围
强支护不能防治， 降低灾害显现程度， 增加支护费用
评价载荷
卸压破坏围岩，增 加维修费用
优化方案
2. 造成冲击地压不能够精准防治的主要原因是监测预警能力差
监测预警方法名称
主要应用国家
提纲
一、技术背景 二、冲击地压危险性预测预警理论基础 三、冲击危险性评价技术与装备 四、冲击地压实时监测预警技术与装备 五、冲击地压防治效果检验技术源自装备 六、冲击地压分源权重综合预警平台
单位简介
• 1957年建所隶属煤炭部，“煤炭科学研究总院北京开采研究 所”在上市公司名称为“天地科技股份有限公司开采设计事 业部”。
理研究，李玉生提出了冲击地压发生的“三准则”机理。
• 七五期间，主持起草了煤炭工业部部标准“煤层冲击倾向指数测定方法”， 并在国际范围首次研制了KS系列膨胀枕式应力传感器。
• 八五期间首次尝试将地震波层析成像方法应用于煤矿冲击地压危险性评价。 • 九五期间，起草了煤岩冲击倾向性测定方法的两部煤炭行业标准。提出了冲
• “煤炭工业矿山压力情报中心站冲击地压分站” • “中国煤炭学会岩石力学与支护专业委员会” • “煤矿开采损害技术鉴定委员会” • “煤炭工业开采信息中心站” • “煤炭开采矿压与岩层控制工程中心”等专业学术机构挂靠
单位。
• 现有核心员工458人，其中研究员69人、副研究员78人、博士 生导师15人，博士（后）38人，硕士生导师27人，硕士126人 ，事业部曾经培养出刘天泉、范维唐、康红普、王国法等中 国工程院院士。
提纲
一、技术背景 二、冲击地压危险性预测预警理论基础 三、冲击危险性评价技术与装备 四、冲击地压实时监测预警技术与装备 五、冲击地压防治效果检验技术与装备 六、冲击地压分源权重综合预警平台
二、冲击地压危险性预测预警理论基础
冲击地压
动静加载型
纯静载自发冲击
加载过程冲击
卸荷过程冲击
加载过程:材料失稳，导致工程结构体结构动力失稳的结果。 卸荷过程:结构稳定性遭到破坏，导致工程结构体材料动力失稳。
Ed Edd Ud ES EC (+) 0
Ed E`d Ud ES EC (+) 0
Ed Ud EC (+) 0
二、冲击地压危险性预测预警理论基础
（1）动、静载荷叠加型冲击地压的两种型式.
集中动载荷 冲击启动区 集中静载荷
二、冲击地压危险性预测预警理论基础
一、岩石力学方法
1. 钻屑法
苏、波、联邦德国、中、日、法、
预
2. 煤岩体变形测量 3. 煤岩体应力测量
中、联邦德国、波、法、匈、美、 日、中、美、匈
测
4. 地质构造形迹分析
中
5. 孔径（底）冲头挤压法
苏、波
冲
6. 岩饼法
苏、法、中
击
7. 地质动力区划法
俄、乌、中
地
二、地球物理方法
压
1. 微震监测 2. 流动地音法
（2）纯静载荷冲击地压的两种型式。
卸荷过程
开挖基础静载荷卸荷过程冲击力学模型
δ0max
CB EΩ0
集中静载荷 巷道两帮应力曲线
A
δ'0max E'Ω0
击地压厚煤层综放开采技术。齐庆新提出冲击地压发生的“三因素”机理。
• 十五期间，开发了冲击地压危险性评价的数量化理论法。 • 十一五期间对原两项行业标准升级为国家标准，开发了冲击地压危险性评价
的动态权重法。引进波兰ARAMIS微震等监测系统。开发了KJ21A冲击地压应 力在线监测系统。
• 十二五为快速发展时期，引进波兰ARESE 地音系统，ARP2000地面微震， PASAT 便携式微震仪。从冲击地压物理过程剖析出发，对机理、类型、评价 、监测与防治进行了系统研究，潘俊锋提出了冲击地压的“冲击启动理论” 并开发形成了集团队建设，理论研究，技术开发，产品销售，工程治理“五 位一体”的煤矿冲击地压理论与科学防治成套技术体系。
1
以结果性的灾害显现特征为监测目标，没有从冲击地压发生 机理角度来考虑诱发冲击地压的载荷来源。
2
简单提出“综合监测”,“强监测”,没有考虑冲击地压不同 载荷源在空间及尺度上分布的差异，易产生盲区，无的放矢。
3
多种监测系统同时运用出现预警结果互相矛盾时，各预警指 标权重如何选择，难以判断，无法指导现场抢险避灾决策。
• 煤炭科学研究总院博士后流动工作站和采矿工程专业博士、 硕士学位授予点。
冲击地压研究历史与发展
• 冲击地压研究近60年，为全国最早研究单位，原煤炭部矿山压力情报中心站 冲击地压分站。
• 早在1958年起，即第二个五年计划就在门头沟矿开展了冲击地压探索研究。 • 六五期间，重点从国外引进冲击地压监测方法与技术，并开展了冲击地压机
• 社会兼职： • （1）2013年7月起，兼任第七届 中国岩石力学与工程学会 动力学专业委员会
委员。 • （2）2016年11月起，兼任 国家安全生产专家组成员。 • （3）2017年5月起，兼任中国煤炭学会 煤矿动力灾害防治专业委员会，副主任
委员。 • （4）2018年9月起，兼任中国煤炭学会 岩石力学与支护专业委员会，委员。
个人简介
潘俊锋，博士，研究员，硕士生导师 ，中国煤炭科工集团首席科学家。 《煤矿安全规程》、《煤矿防治冲击地压细则》、《防治煤矿冲击地压规 定》、《陕西省冲击地压防治十条规定》、国家标准等主要起草人。
• 荣誉称号： • （1）2012年10月，获“中国科学技术发展基金会 孙越崎青年科技奖”。 • （2）2013年12月，获“中国煤炭工业 杰出青年科技工作者”称号。 • （3）2014年9月，获“中国岩石力学与工程学会 青年科技奖” 。 • （4）2018年12月，获“全国杰出工程师青年奖” 。
的
3. 锤击波速法
4. 地电法
方
5. 地磁法
法
6. 重力法 7. 超声法
8. 地音法
9. 声发射法
10.电磁辐射法
三、经验类比分析法
波、苏、联邦德国、中、日、 波、中、美 波、苏 苏、波 苏 苏 中、苏、波 波、美、中 中、波 中
大部分国家
2. 造成冲击地压不能够精准防治的主要原因是监测预警能力差 • 目前冲击地压监测现状及问题
1.精准防治是煤矿冲击地压灾害防治面临的重大技术难题
开拓、准备、回采 数万米巷道，工作 面卸压工程量巨大。
预测范围
强支护不能防治， 降低灾害显现程度， 增加支护费用
评价载荷
卸压破坏围岩，增 加维修费用
优化方案
2. 造成冲击地压不能够精准防治的主要原因是监测预警能力差
监测预警方法名称
主要应用国家