CN105179018A - 一种煤矿冲击地压检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种煤矿冲击地压检测方法,其具体包括煤矿冲击地压预警检测、煤矿冲击地压危险区域划分和煤矿冲击地压分割。本发明预先在矿井内安装矿井震动检测仪和微震检测系统,以对煤矿内的冲击地压进行预警检测,再通过煤矿冲击地压危险区域划分,能够准确的检测出危险区域,再进行煤矿冲击地压分割,从而将开采区内的聚能岩层切断,使得能量在爆破的过程中得到充分的释放,提高开采的安全性。本发明对煤矿冲击地压进行预警、检测划分和危险处理,从而使得矿井开采更加准确、安全。
Description
技术领域
本发明涉及一种检测方法,具体是一种煤矿冲击地压检测方法。
背景技术
煤炭工业是我国的基础产业,其健康、稳定、持续发展是关系到国家能源安全的重大问题,随着开采深度的增加、开采范围的扩大和开采强度的加大,近年来虽然采取了不少措施,但冲击地压矿井数和总的冲击地压次数并未减少。尤其是东部矿井,目前达到千米深井开采的矿井不在少数,而且会越来越多,从煤矿的开采实践来看,冲击地压矿井数量将逐渐增多,冲击地压灾害将更加严重。煤岩体中的压力如超过煤岩体的强度极限,聚积在巷道或采场周围煤岩体中的能量会突然释放,在井巷发生爆炸性事故,动力将煤岩抛向巷道,同时发出剧烈声响,是一种开采诱发的矿山地震,更是一种灾害,不仅造成井巷破坏、人员伤亡、地面建筑物破坏,还会引发瓦斯、煤尘爆炸以及水灾,干扰通风系统,严重威胁着煤矿的生产安全。冲击矿压是煤矿开采后应力调整的结果,煤矿中许多动力现象的发生都与应力有着密切的关系,因此对煤岩体内应力分布的研究是分析预测冲击矿压危险性和其他一些动力显现现象的基础。目前应力监测的方法有矿压监测、应力计、钻屑法、激光测振等方法,其中钻孔应力计最为常用。现有的方法是根据应力的大小来推断是否有冲击危险,但是应力的大小与冲击危险没有直接的关系,所以这种方法局限性很大,准确性很低。同时现有的方法缺乏预警手段,无法及时发现问题,造成损失严重。
发明内容
针对以上问题,本发明提供了一种构思合理,流程简单,能对煤矿冲击地压进行预警、检测划分和危险处理,使矿井开采更加准确、安全的煤矿冲击地压检测方法。
本发明的技术方案如下:
上述的煤矿冲击地压检测方法,其具体包括以下步骤:
(1)煤矿冲击地压预警检测
(1.1)在矿区内分布安装多个矿井震动检测仪,以对整个矿区进行震动检测;(1.2)在开采区安装微震检测系统,以对开采区高位岩层的低频、高能量微震进行实时的监控;(1.3)通过将矿井震动检测仪或者矿用煤岩体震动信号检测仪、微震检测系统均连接地面工作站内的监控主机,来进行实时预警;
(2)煤矿冲击地压危险区域划分
(2.1)收集矿区和开采区的地质资料,根据钻孔取样得到的岩层厚度、密度、粘聚力、弹性模量、变形模量、抗拉强度、横向变形系数、内摩擦角,再根据实际开采情况得到矿区开采数据与开采区工作面布置数据;(2.2)采用数值模拟,建立模型网络、模块参数设置、边界条件与初始条件设置、模型初始平衡、进行模型开挖、模型求解平衡和模拟煤层开挖,以得到开采区应力与时间和空间的分布,即应力梯度;(2.3)将应力梯度偏离零值较大的区域定为高应力危险区域,并且在开采区进行划线标示,以方便后续操作;
(3)煤矿冲击地压分割
在开采区的高应力危险区域开设多组泄压巷道组,相邻的泄压巷道组相距80m-90m,隔断开采区内的聚能岩层。
所述煤矿冲击地压检测方法,其中:所述步骤(1.3)中所述监控主机控制连接报警装置,当震动等级达到临界值时,所述监控主机控制报警装置及时发出预警。
所述煤矿冲击地压检测方法,其中:所述步骤(1.1)和(1.3)中所述矿井震动检测仪为矿用煤岩体震动信号检测仪。
所述煤矿冲击地压检测方法,其中:所述步骤(2.1)中还要采用超声探测装置对开采区域进行探测,采集岩层内部数据,以确保煤层结构一致,防止内部存在空洞或者障碍物影响开采和应力分布。
所述煤矿冲击地压检测方法,其中:所述步骤(3)中每组泄压巷道组由两个相距10-12m的泄压巷道构成。
所述煤矿冲击地压检测方法,其中:所述泄压巷道的横截面积为4m2-5m2,深度为10m-12m。
有益效果:
本发明煤矿冲击地压检测方法构思合理,流程简单,预先在矿井内安装矿井震动检测仪和微震检测方法,以对煤矿内的冲击地压进行预警检测,再通过煤矿冲击地压危险区域划分,能够准确的检测出危险区域,再进行煤矿冲击地压分割,从而将开采区内的聚能岩层切断,使得能量在爆破的过程中得到充分的释放,提高开采的安全性。本发明对煤矿冲击地压进行预警、检测划分和危险处理,从而使得矿井开采更加准确、安全。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明煤矿冲击地压检测方法,包括煤矿冲击地压预警检测、煤矿冲击地压危险区域划分和煤矿冲击地压分割,以实现开采区的煤矿冲击地压检测,并对开采区中的危险区域进行判断,同时对危险区域进行处理,从而使得开采更加安全,通过煤矿冲击地压预警检测,监测矿井内的震动情况,当震动级数超过临界值时,能够及时停止作业,从而使得矿井内的工作环境更加安全,其具体的检测方法如下:
S100、煤矿冲击地压预警检测
S101、在矿区内分布安装多个矿井震动检测仪或者矿用煤岩体震动信号检测仪,从而对整个矿区进行震动检测;
S102、在开采区安装微震检测系统,从而对开采区高位岩层的低频、高能量微震进行实时的监控;
S103、矿井震动检测仪或者矿用煤岩体震动信号检测仪、微震检测系统均连接地面工作站内的监控主机,从而进行实时预警,当震动等级达到临界值时,能够及时发出预警,从而能够及时的停止开采作业,防止冲击地压过大造成的安全事故,同时通过震动监测,及时的消除地压冲击的发生条件。
S200、煤矿冲击地压危险区域划分
S201、收集矿区和开采区的地质资料,根据钻孔取样得到的岩层厚度、密度、粘聚力、弹性模量、变形模量、抗拉强度、横向变形系数、内摩擦角,即钻屑法获得,从而确定岩层的性质,根据实际开采情况得到的矿区开采数据与开采区工作面布置数据,并采用超声探测装置对开采区域进行探测,采集岩层内部数据,确保煤层结构一致,防止内部存在空洞或者障碍物,从而影响开采和应力分布;
S202、采用数值模拟,其步骤为建立模型网络、模块参数设置、边界条件与初始条件设置、模型初始平衡、进行模型开挖、模型求解平衡和模拟煤层开挖,从而得到开采区应力与时间和空间的分布,即应力梯度,应力梯度一般稳定于零值,一旦出现应力梯度偏离零值较大的状况,就会出现煤矿岩体冲击破坏;
S203、将应力梯度偏离零值较大的区域定为高应力危险区域,并且在开采区进行划线标示,以方便后续操作。
关于本发明原理的论证,根据实验室开展的岩石、煤岩组合试样的单轴抗压的声发射实验结果表明,应力梯度值越大,声发射幅值/脉冲次数越多,试样变形破坏越严重。应力梯度值较小时,幅值/脉冲次数较小,试样破坏程度较小;应力梯度变化较大时,幅值/脉冲次数较大,试样破坏较大。应力梯度与试样破坏存在祸合关系,可以作为判断试样冲击破坏程度的一个有效指标。
采用有限元数值模拟软件分析了某工作面开采全过程,尤其在煤柱区下方开采时的垂直应力分布规律。
S300、煤矿冲击地压分割
在开采区的高应力危险区域开设多组泄压巷道组,相邻的泄压巷道组相距80-90m,每组泄压巷道组由两个相距10-12m的泄压巷道构成,且泄压巷道的横截面积为4-5m2,深度为10-12m,从而隔断开采区内的聚能岩层,使得能量得到充分的释放,提高开采的安全性;该泄压巷道采用简易支护。
本发明预先在矿井内安装矿井震动检测仪和微震检测系统,以对煤矿内的冲击地压进行预警检测,再通过煤矿冲击地压危险区域划分,能够准确的检测出危险区域,再进行煤矿冲击地压分割,从而将开采区内的聚能岩层切断,使得能量在爆破的过程中得到充分的释放,提高开采的安全性。本发明对煤矿冲击地压进行预警、检测划分和危险处理,从而使得矿井开采更加准确、安全。
对于本领域技术人员而言,显然本发明不限于上述示范性实施例的细节,而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下,能够以其他的具体形式实现本发明。因此,无论从哪一点来看,均应将实施例看作是示范性的,而且是非限制性的,本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定,因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外,应当理解,虽然本说明书按照实施方式加以描述,但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案,说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见,本领域技术人员应当将说明书作为一个整体,各实施例中的技术方案也可以经适当组合,形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (6)
1.一种煤矿冲击地压检测方法,其特征在于,具体包括以下步骤:
(1)煤矿冲击地压预警检测
(1.1)在矿区内分布安装多个矿井震动检测仪,以对整个矿区进行震动检测;
(1.2)在开采区安装微震检测系统,以对开采区高位岩层的低频、高能量微震进行实时的监控;
(1.3)通过将矿井震动检测仪或者矿用煤岩体震动信号检测仪、微震检测系统均连接地面工作站内的监控主机,来进行实时预警;
(2)煤矿冲击地压危险区域划分
(2.1)收集矿区和开采区的地质资料,根据钻孔取样得到的岩层厚度、密度、粘聚力、弹性模量、变形模量、抗拉强度、横向变形系数、内摩擦角,再根据实际开采情况得到矿区开采数据与开采区工作面布置数据;
(2.2)采用数值模拟,建立模型网络、模块参数设置、边界条件与初始条件设置、模型初始平衡、进行模型开挖、模型求解平衡和模拟煤层开挖,以得到开采区应力与时间和空间的分布,即应力梯度;
(2.3)将应力梯度偏离零值较大的区域定为高应力危险区域,并且在开采区进行划线标示,以方便后续操作;
(3)煤矿冲击地压分割
在开采区的高应力危险区域开设多组泄压巷道组,相邻的泄压巷道组相距80m-90m,隔断开采区内的聚能岩层。
2.如权利要求1所述的煤矿冲击地压检测方法,其特征在于:所述步骤(1.3)中所述监控主机控制连接报警装置,当震动等级达到临界值时,所述监控主机控制报警装置及时发出预警。
3.如权利要求1所述的煤矿冲击地压检测方法,其特征在于;所述步骤(1.1)和(1.3)中所述矿井震动检测仪为矿用煤岩体震动信号检测仪。
4.如权利要求1所述的煤矿冲击地压检测方法,其特征在于:所述步骤(2.1)中还要采用超声探测装置对开采区域进行探测,采集岩层内部数据,以确保煤层结构一致,防止内部存在空洞或者障碍物影响开采和应力分布。
5.如权利要求1所述的煤矿冲击地压检测方法,其特征在于:所述步骤(3)中每组泄压巷道组由两个相距10-12m的泄压巷道构成。
6.如权利要求5所述的煤矿冲击地压检测方法,其特征在于:所述泄压巷道的横截面积为4m2-5m2,深度为10m-12m。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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