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煤礦沖擊礦壓災害監測與治理技術

2013-06-05 發布人:系統管理員 點擊數:

成果簡介:

中國礦業大學長期進行煤礦沖擊礦壓災害監測與治理研究。針對目前煤礦堅硬頂板區域沖擊危險性預測及治理、煤柱區沖擊危險的預測與治理等關鍵技術問題,以巖層運動與圍巖應力場為基礎,研究煤巖體強度弱化減沖理論,巷道圍巖的強弱強結構效應,形成以綜合指數法、礦震法、電磁輻射法和鉆屑法為一體的沖擊礦壓礦震預測預報技術,以松散煤巖體為主的治理技術,以柔性蓄能為主的防沖支架與支護技術,從而建立煤礦沖擊礦壓防治理論與技術體系。研究成果位居世界先進水平。

(1)深入研究了煤層型沖擊礦壓發生的機理,提出了煤巖體彈塑脆性模型,建立了煤巖破壞的流變沖擊模型和較為統一的沖擊危險前兆信息識別模型。

(2)解釋了煤巖體沖擊破壞的脆性沖擊和延時沖擊現象,提出了煤巖沖擊破壞的危險性評價方法和沖擊礦壓預測預報的電磁輻射監測技術,率先采用電磁輻射技術成功地預測沖擊礦壓危險,建立了相應的預測準則和技術。形成以綜合指數法、礦震法、電磁輻射法和鉆屑法為一體的沖擊礦壓礦震預測預報技術。

(3)建立了煤巖強度弱化減沖理論,巷道圍巖的強弱強結構效應,設計試驗了柔性防沖支架并在現場得到了試驗應用,形成了獨特的沖擊礦壓發生機理、電磁輻射儀器預測、松散煤巖體治理技術以及柔性防沖支架的整套理論與技術體系。

技術特點:

(1)研究揭示了煤礦沖擊礦壓預防的技術原理,建立了煤巖沖擊破壞的理論模型,基于能量積聚與耗散過程提出了煤巖體強度弱化減沖原理。

(2)研制了電磁輻射連續監測預警沖擊礦壓技術與裝備,建立了早期綜合分析與即時預測相結合,區域、局部和點預測相結合的沖擊礦壓綜合監測預報技術裝備體系,實現了對沖擊礦壓危險性在時間和空間上的連續監測與預報。

(3)建立了煤礦沖擊礦壓危險性的統一預測模式和準則,提出了分級預測技術方法。

(4)提出了基于沖擊礦壓強度弱化減沖理論的沖擊礦壓防治技術方法,根據不同的沖擊危險程度,采取不同的防治方案和治理措施,減弱或消除沖擊危險;采用電磁輻射和鉆屑法等檢驗沖擊危險治理效果,直至沖擊危險明顯降低或消除。

知識產權及獲獎情況:

具有自主知識產權,并進行了科技成果鑒定,曾獲得國家科技進步二等獎

應用前景:

隨著我國礦井開采深度和強度的不斷增加,沖擊礦壓等煤巖動力災害愈發嚴重。研究成果具有較好的普遍性和適用性所有具有沖擊壓、礦震等動力災害的礦井都是潛在用戶,隨著礦井采深逐步增加,研究成果需求量將越來越大,并可以推向國際市場,其潛在的社會、經濟效益巨大,具有廣泛的應用前景與市場需求。

應用情況:

煤礦沖擊礦壓災害監測與治理理論與技術先后在徐州三河尖、龍固礦、新汶華豐、兗州東灘、濟寧二號礦、濟寧三號礦、義馬千秋礦、棗莊陶莊礦、田陳礦、古城礦、星村礦、平頂山十一礦、北京木城澗礦、微山崔莊礦、波蘭KATOWICE、ZOFIOFKA礦等進行了現場治理和實施應用,在近距離沖擊危險臨近預測方面,預測準確率達到了70%以上,并進行了有效的解危,取得了良好的效果和巨大的社會經濟效益。

合作方式:

技術服務

(1)實驗室測定煤巖和頂-煤-底組合煤巖的物理力學特性、沖擊傾向性、軟化性等指標和電磁輻射特征。實驗室試驗研究分析震動信號的規律。

(2)采用沖擊礦壓危險性評定的綜合指數方法,分塊段確定礦井工作面的沖擊礦壓危險指數。對高沖擊礦壓危險工作面采用模擬方式確定重點區域,提出沖擊礦壓危險的早期與區域、局部分析預測。

(3)建立沖擊礦壓的微震監測系統,采用監測能量等分析方法,對開采過程中的沖擊礦壓危險區域進行監測預報,提出沖擊礦壓危險的即時與區域、局部預測。

(4)建立電磁輻射連續監測預警沖擊礦壓危險系統,采用便攜式電磁輻射監測儀和連續監測系統,對工作面的沖擊礦壓危險區域提出即時與局部預測。并對監測到的高沖擊危險區域,采用鉆屑法進行即時點預測。進行分級預測沖擊礦壓危險。

(5)對高沖擊礦壓危險工作面進行監測預報,確定相應的預測指標和參數值;沖擊礦壓危險合理解危治理設計,確定相應的實施方案和相關參數。提供柔性蓄能為主的防沖支架與支護技術。

(6)從預防沖擊礦壓的角度,在工作面布置、煤柱的留設、開采順序、開采方向,采煤方法以及工作面參數選擇等方面進行分析,提出合理的防沖優化布置方案。

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