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电磁辐射如何预测煤与瓦斯突出

时间:2020-01-03 来源:《广东辐射防护》第28期
 

 

在煤炭开采中,煤与瓦斯突出是一种严重的灾害。随着煤炭采掘深度不断增加,采掘速度不断提高,煤与瓦斯突出的危险性也随之加大,风险更为突出。据报道,2012年11 月24日某地煤矿发生一起煤与瓦斯突出事故,事故共造成23人死亡、5人受伤,直接经济损失达3031万元;2018年8月6日,该省又一煤矿 发生重大煤与瓦斯突出事故,造成13人死亡、7人受伤。因此,如何有效预测煤与瓦斯突出风险,提前做好预防工作,保障煤矿的安全生产,成为一项重要的课题。

什么是煤与瓦斯突出

煤与瓦斯突出是一种煤矿中瓦斯特殊涌出的现象,在应力的作用下,破碎的煤与瓦斯由煤体内突然向采掘空间大量喷出,形成强大的自然灾害,严重威胁着煤矿的安全生产,具有极大的破坏性。

由于煤与瓦斯突出能在一瞬间向采掘工作面空间喷出巨量的煤与瓦斯流,不仅严重地摧毁巷道设施,毁坏通风系统,而且使附近区域全部充满瓦斯与煤粉,造成瓦斯窒息或煤流埋人,甚至会造成煤尘和瓦斯爆炸等严重后果。因此,选择一种准确率高、操作难度低、生产影响小、成本费用低的预测方法十分重要。

如何利用电磁辐射技术进行预测

煤与瓦斯突出的过程,从时间上可分为准备、发动、发展及结束四个阶段。电磁辐射法预测煤与瓦斯突出就是在其准备及发动阶段,根据前兆信息判断出危险程度。

煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力和煤体共同作用的结果,往往都有明显的前兆:工作面前方的煤体处于高应力状态,或处于逐渐增强的变形破裂过程中,煤体的电磁辐射信号较强。

这是由于煤岩体在受载变形破裂的过程中,会向外辐射电磁能量。其电磁辐射信息特性与煤岩体的受载状况及变形破裂过程密切相关,综合反映了煤与瓦斯突出的主要影响因素。因此,可以通过非接触监测受载煤岩体变形破裂过程中的电磁辐射信号及其变化规律,动态监测、预报煤与瓦斯突出,提前辨别出有潜在风险的采掘工作面,避免事故发生。

中国矿业大学王恩元教授在某煤业公司进行了煤与瓦斯突出的电磁辐射法预测试验。结果表明,煤岩体的电磁辐射与其载荷及变形破裂过程密切相关,基本上随载荷及变形破裂程度的增大而增强。在有煤与瓦斯突出风险的工作面上,电磁辐射信号较强,脉冲数较高,且电磁辐射脉冲数随时间呈增强趋势;而在没有突出危险的工作面上,电磁辐射信号非常弱,脉冲数几乎为零。

 

电磁辐射预测法的优点

采用电磁辐射法预测煤与瓦斯突出有一系列优点:

  • 电磁辐射信息综合反映了煤与瓦斯突出等煤岩灾害动力现象的主要影响因素;

  • 可实现真正的非接触预测,无需打钻,大大减少了工作量,对生产影响小;

  • 易于实现定向及区域性预测,不受含瓦斯煤体分布不均匀的影响;

  • 可实现动态连续监测及预报,能够反映含瓦斯煤体的动态变化过程;

  • 既能探测煤壁附近的突出危险性及突出危险带的方位,又能检验防突措施的效果;

  • 对于井下机电设备等电磁干扰,则可采取滤波或定向接收技术来排除。

目前,以KBD5、KBD7为代表的电磁辐射监测仪已广泛应用于国内各煤业公司中,不仅可用于煤与瓦斯突出、冲击地压(或岩爆)、滑坡、顶板事故等煤岩动力灾害监测预报,还能应用在边坡、隧道、大坝等大型岩石混凝土结构的稳定性监测及评估,为我国煤矿的安全生产提供了有力的保障。

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