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        電磁輻射儀和微震儀在礦壓防治中的應(yīng)用

        2018-09-19 02:07:18
        機(jī)械管理開發(fā) 2018年8期
        關(guān)鍵詞:微震礦壓電磁輻射

        喬 榛

        (陽泉新宇巖土工程有限責(zé)任公司, 山西 陽泉 045008)

        引言

        本次研究方法主要是使用電磁輻射儀和微震儀來進(jìn)行全礦井礦震監(jiān)測(cè)并分析數(shù)據(jù),減少掘進(jìn)量和應(yīng)力集中區(qū)域,從而在礦壓防治與頂板管理的整體工作產(chǎn)生積極的作用,有效地防治沖擊地壓等強(qiáng)礦壓。

        1 電磁輻射儀

        煤與瓦斯的突出和沖擊地壓等是發(fā)生在礦山井下的一種復(fù)雜的動(dòng)力災(zāi)害,同忻煤礦作為強(qiáng)礦壓礦井,對(duì)預(yù)防瓦斯突出和沖擊地壓做了大量的工作,通過不斷研究改進(jìn)形成如今較為成熟的預(yù)防礦壓技術(shù)。

        型號(hào)為KBD5的動(dòng)力災(zāi)害地電磁輻射監(jiān)測(cè)儀可用于煤礦預(yù)測(cè)各種強(qiáng)礦壓造成的煤巖災(zāi)害動(dòng)力現(xiàn)象,工作原理是當(dāng)煤體發(fā)生壓力變化時(shí)發(fā)出電磁輻射,通過接收電磁波,對(duì)井下突發(fā)災(zāi)害及早作出應(yīng)對(duì)。引進(jìn)的電磁輻射監(jiān)測(cè)儀有很多不足,故對(duì)其進(jìn)行改造做出如下創(chuàng)新[1]。

        1)實(shí)現(xiàn)了定向、非接觸和區(qū)域及時(shí)連續(xù)預(yù)測(cè)的能力。

        2)省略了施工打鉆的工序,減輕了勞動(dòng)力。

        3)具有兩種預(yù)警方式,分別為臨界值法預(yù)警和動(dòng)態(tài)趨勢(shì)法預(yù)警。

        4)儀器對(duì)信號(hào)的接收、轉(zhuǎn)化、處理、存儲(chǔ)和報(bào)警,全部實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)化。

        5)發(fā)明了通過電磁輻射完成的煤巖動(dòng)力災(zāi)害監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

        通過以上的分析可以發(fā)現(xiàn),前景化是詩歌《羊齒山》的一個(gè)顯著特征。詩人運(yùn)用了一些前景化實(shí)現(xiàn)的手段,如大膽的詩節(jié)編排,超出常規(guī)的短語搭配和體現(xiàn)在語音、詞匯和語法層面上的語言過分規(guī)則化。細(xì)微剖析這些具體的前景化實(shí)現(xiàn)手段發(fā)現(xiàn),這些前景化手段都與詩歌的主題密切相關(guān),都突出了詩歌生與死、純真與成熟、時(shí)間永恒的主題。詩人運(yùn)用獨(dú)特的前景化手段,不僅賦予詩歌新穎性和創(chuàng)造性,而且達(dá)到了突出主題的效果,而通過對(duì)前景化手段和效果的解析,可幫助讀者挖掘詩歌的主題意義和美學(xué)價(jià)值。

        6)可準(zhǔn)確判斷礦山壓力情況,為之后的采取措施提供建設(shè)性意見。

        2 電磁輻射監(jiān)測(cè)儀局部監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的實(shí)用性

        利用在8202工作面進(jìn)行的電磁輻射儀應(yīng)力監(jiān)測(cè)說明,本次監(jiān)測(cè)在2202巷的700~1 530m區(qū)域進(jìn)行,電磁輻射分析圖見下圖1。

        圖1 電磁輻射分析圖

        如圖2202巷在工作面上覆巖層上方存在許多采空區(qū)煤柱,造成工作面產(chǎn)生較大應(yīng)力集中,巷道在700~1 530m區(qū)域出現(xiàn)漿皮脫落的情況等現(xiàn)象,因此,對(duì)該段巷道進(jìn)行電磁輻射儀應(yīng)力監(jiān)測(cè),監(jiān)測(cè)結(jié)果如圖1所示,該段其他區(qū)域巷道應(yīng)力值不高,表明工作面回采時(shí)導(dǎo)致應(yīng)力向煤體深部轉(zhuǎn)移,巷道不會(huì)出現(xiàn)圍巖變形較大等現(xiàn)象,故不需要對(duì)其進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù),在漿皮脫落處進(jìn)行補(bǔ)噴即可。而在該段巷道1 450~1 470m區(qū)域內(nèi)應(yīng)力明顯增高,可推測(cè)該區(qū)域頂板上方存在采空煤柱,由于相距較遠(yuǎn),影響不大。

        當(dāng)前礦井生產(chǎn)中,大部分使用電磁輻射儀只是為了對(duì)局部應(yīng)力集中區(qū)域進(jìn)行準(zhǔn)確定位,針對(duì)局部巷道提出措施,進(jìn)行治理[2]。電磁輻射儀還可為日常的巷道維護(hù)明確方向,較完整地了解井下巷道的壓力情況,對(duì)癥下藥。而且對(duì)掘進(jìn)遇到特殊的地質(zhì)構(gòu)造物時(shí),巷道應(yīng)力分布較為復(fù)雜,此時(shí)運(yùn)用電磁輻射儀進(jìn)行監(jiān)測(cè),可有效解決諸多難題。同時(shí),電磁輻射儀可用于監(jiān)測(cè)工作面的超前支護(hù)范圍,配合礦山壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng),可準(zhǔn)確判斷工作面初次來壓和周期來壓。

        3 微震儀全礦井監(jiān)測(cè)礦壓

        該礦同時(shí)使用SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)對(duì)全礦井進(jìn)行了礦壓監(jiān)測(cè),通過多次試驗(yàn)及改進(jìn)做出以下創(chuàng)新。

        1)主要用于沖擊地壓的監(jiān)測(cè),做到重點(diǎn)區(qū)域監(jiān)測(cè)。

        2)收集的震動(dòng)數(shù)據(jù)具有實(shí)時(shí)、快速、連續(xù)完好和自動(dòng)性,數(shù)據(jù)經(jīng)過處理,可生成信號(hào)圖,并可傳遞到地面,在地面進(jìn)行實(shí)時(shí)瀏覽分析。

        3)微震儀探頭具有靈敏性高、抗干擾能力強(qiáng)、記錄信號(hào)準(zhǔn)確、操作簡單和可回收使用的特性。需24 h進(jìn)行監(jiān)控,確保不出現(xiàn)漏記和無法監(jiān)測(cè)的情況發(fā)生。

        4)系統(tǒng)軟件可獲得準(zhǔn)確的震動(dòng)位移和加速度的信號(hào),預(yù)警信息具有分析功能強(qiáng)、系統(tǒng)操作簡單的特性,能得出較為精確的預(yù)警標(biāo)準(zhǔn)[3]。

        5)建立了震動(dòng)波的CT分析技術(shù);建立了微震儀全礦井監(jiān)測(cè)平臺(tái),實(shí)現(xiàn)了全礦井監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳輸?shù)骄?,可進(jìn)行遠(yuǎn)程預(yù)警和遠(yuǎn)程專家診斷,并做出相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施[4]。

        6)可將監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的礦震信號(hào)顯示在礦圖上,方便對(duì)井下震源進(jìn)行定位,對(duì)全面的監(jiān)測(cè)礦井礦壓具有統(tǒng)籌作用。

        同忻煤礦從開采8101工作面起開始出現(xiàn)沖擊地壓,并隨開采面積的增加而不斷加劇,沖擊地壓危害日趨嚴(yán)重。為更加有效監(jiān)測(cè)和解決此類現(xiàn)象,消除傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)方法的弊端,同忻礦引進(jìn)和自主研究了普遍使用的區(qū)域性監(jiān)測(cè)的微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。

        如圖2所示,微震儀全礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)可分為地面監(jiān)控室和井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)兩個(gè)部分。地面接收站,負(fù)責(zé)接收井下微震儀傳遞的數(shù)據(jù),通過技術(shù)人員分析,繪制相關(guān)礦震圖,在井上對(duì)全礦井進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察;井下監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是在掘進(jìn)及回采工作面巷道布置微震傳感儀,對(duì)井下礦壓變化實(shí)時(shí)采集,可以定位到具體的礦震位置和礦震能量的大小,篩選有用信號(hào)時(shí)一般選取信號(hào)較清晰的點(diǎn)[5]。

        圖2 微震儀全礦井監(jiān)測(cè)系統(tǒng)示意圖

        目前微震儀的應(yīng)用已趨于成熟,一方面可以使用微震儀監(jiān)測(cè)礦震,確定應(yīng)力集中區(qū)域,對(duì)礦井的震動(dòng)情況有足夠的了解,同時(shí)還可以進(jìn)行沖擊地壓等強(qiáng)礦壓的研究。另一方面主要是配合采煤工作面的壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)來進(jìn)行工作面的來壓預(yù)測(cè),采煤工作面的壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)安裝在工作面液壓支架上,每十個(gè)為一組安裝一個(gè)壓力表,通過觀察壓力表來判斷工作面來壓,但是采空區(qū)懸板的垮落情況,仍然無法通過壓力表來讀出,只能依靠工作面工作人員聽采空區(qū)震動(dòng)來做出判斷,但這樣的判斷很不準(zhǔn)確。有了微震儀的配合就可以清晰地了解隨著工作面的推進(jìn)采空區(qū)的懸板垮落的情況。

        8103工作面進(jìn)行開采的時(shí)候,采空區(qū)懸板垮落不及時(shí),本來是20~30m垮落一次,可是在工作面開采的時(shí)候經(jīng)常出現(xiàn)20~30m垮落兩到三次,如果只從壓力表觀測(cè)的話,只能看出在20~30m的區(qū)域工作面來壓兩到三次,配合微震儀使用時(shí)就可以發(fā)現(xiàn),20~30m垮落一次的時(shí)候周期來壓時(shí)采空區(qū)懸板一次垮落,垮落情況較好。而多次垮落時(shí)發(fā)現(xiàn)在8113采煤工作面的兩端礦震較少,且每次垮落能量較小,說明老頂關(guān)鍵層較堅(jiān)硬難于垮落,且8113工作面頭四尾五是過渡支架不放煤難于垮落,所以采取的措施是在工作面頭尾進(jìn)行退錨機(jī)退錨,采取措施后8113工作面采空區(qū)懸板垮落更及時(shí)了,一個(gè)來壓周期內(nèi)多次垮落的情況變少了。我們通過微震儀配合采煤工作面壓力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)準(zhǔn)確掌握信息解決實(shí)際問題,而不是像以往跟著經(jīng)驗(yàn)和感覺走某確定采空區(qū)懸板垮落情況。

        如下圖3所示目前重點(diǎn)監(jiān)測(cè)二盤區(qū)的8202工作面,圖上方塊是微震傳感儀。左下部的兩個(gè)工作面一個(gè)是馬上要采完的8203工作面,一個(gè)是馬上要開采的8202工作面。

        圖3 同忻礦微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)微震傳感儀布置方案

        4 結(jié)論

        以同忻煤礦預(yù)防礦壓為研究背景,通過電磁輻射儀與微震儀,對(duì)本礦井的礦壓進(jìn)行監(jiān)測(cè),主要結(jié)論如下:

        采用電磁輻射儀與微震儀建立從局部到整體的礦壓系統(tǒng)是非常重要的,通過礦壓對(duì)礦井的震動(dòng)情況實(shí)施了解監(jiān)測(cè),為日常的工作提供可靠的數(shù)據(jù),使井下開采過程中減少掘進(jìn)量和應(yīng)力集中區(qū)域,有效地防治沖擊地壓等強(qiáng)礦壓,同時(shí)還可以進(jìn)行沖擊地壓等世界性難題的深入研究。

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