一、項目背景
沖擊地壓是我國煤礦面臨的最為嚴重的動力災害之一。據統計,我國沖擊地壓礦井已超過170處,遍布主要產煤省區。由于我國煤礦開采地質條件復雜,沖擊地壓影響因素多,實現有效監測預警和解危難度大。預測預警是沖擊地壓防治的重要、有效環節,但由于沖擊地壓機理復雜,預測預警仍是世界性難題,現場預測預警難、準確性低。
沖擊地壓監測預警存在的主要問題表現在預測方法孤立、監測手段單一、預警尺度與物理量僵化。迫切實現“三融合”:多方法融合,多參量融合,多尺度、維度融合。
技術難點:沖擊地壓監測機制不清,監測手段與預警指標孤立,監測預警準確性不高,監測范圍與預警精度矛盾。解決途徑:構建煤礦沖擊地壓遞進精準化監測預警技術體系,構建沖擊地壓多參量監測預警技術模式,構建“全頻廣域” 震動監測預警網絡。
二、技術特色
通過圍繞沖擊地壓災害有效監測預警進行攻關,建立了多參量漸進精準化監測預警技術體系。其主要技術特色有:
1.將沖擊危險性評價預測的靜態結果+震動、應力實時監測的動態結果+現場煤粉、變形的顯現結果進行聯合分析,提高預警的準確性。運用漸進精準化監測預警技術體系,能夠實現沖擊地壓“宏觀-區域-局部-點”的全局無縫監測、“時間縱向-區域橫向”的遞進式預警和“時間-空間-危險程度”的精準化預測。
2.將中高頻微震監測、低中頻微震監測和低頻震動監測進行集成創新,形成寬頻(0-1500Hz)廣域(“礦區→礦井→局部)震動監測技術,提高了震動監測精度和預警的可靠性。
三、理論成果
1.分析了應力、震動誘發沖擊地壓的模式,建立了應力、震動對沖擊地壓的聯合作用模型,揭示了聯合作用機制。
2.揭示了“漸進失穩型”、“觸發失穩型”等兩類沖擊地壓的發生條件,指出可監測物理量分別為“應力變化趨勢”和“震動演變”。
3.提出了沖擊地壓遞進監測模型與精準化預警機制,建立了多參量綜合預警方法。
四、技術成果
1.構建了煤礦沖擊地壓遞進精準化監測預警技術體系,實現了多參量遞進聚焦式預警。
2.集成創新了“寬頻廣域”遞進精準化震動監測預警技術,確定了相應預警指標,實現了沖擊地壓震動預警及采掘速度動態調控。
3.形成了基于沖擊地壓遞進精準化預測預警結果的沖擊危險區治理模式——“低應力-低擾動”
五、推廣應用效果
該項目成果已在多個沖擊地壓礦井進行了推廣應用,取得顯著效果,得到一致好評。近三年來成功采出受沖擊地壓威脅的煤炭2161萬噸,創造利潤6.31億元。
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