電磁輻射在煤礦沖擊地壓監(jiān)測中應用

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1、電磁輻射在煤礦沖擊地壓監(jiān)測中應用　　摘要隨著我國礦井開采深度加深，煤巖動力災害越來越嚴重，嚴重威脅井下工人安全影響煤礦的經(jīng)濟效益。文章通過介紹電磁輻射預測法的基本原理，介紹了電磁輻射法在預防煤與瓦斯突出、沖擊礦壓中的應用，體現(xiàn)了它的有效性和相對傳統(tǒng)方法高的準確性。關(guān)鍵詞電磁輻射；煤巖動力災害；煤與瓦斯突出；沖擊地壓中圖分類號：TD324文獻標識碼：A文章編號：1671-7597（2013）21-0083-02隨著我國煤炭開采歷史的增長，礦井的深度越來越深，隨之而來的是越來越顯著的煤巖動力災害（主要包括煤與瓦斯突出，沖擊礦壓等）

2、。雖然近年來我國百萬噸死亡率逐年下降，但由煤巖動力災害產(chǎn)生的直接或間接事故已約占全年煤礦事故的2/3，直接導致煤礦安全、經(jīng)濟的嚴峻態(tài)勢，所以建立健全有效的動力災害預報系統(tǒng)對煤礦和工人都有重要的意義。本文所描述的煤巖電磁輻射（EME）法就是一種近年由中國礦業(yè)大學率先研究應用的新方法。7目前，我國對沖擊地壓的監(jiān)測方法主要有鉆屑法、頂板動態(tài)儀法、鉆孔應力計法等方法，這幾種都屬于接觸式間接反映巖體應力變化的探測法，具有相對較明顯的缺陷：鉆屑法要想達到較高的預測精度需要較大范圍的打孔，工作量較大，而且，其計算要求的數(shù)據(jù)都與人工的操作時間

3、性有較大關(guān)系，相對誤差較大；頂板動態(tài)測量系統(tǒng)則是在頂板外壁有較顯著變形才能被人警覺，達到其極限報警值時往往發(fā)育接近完成，而鉆孔應力計法一方面在測量過程中對密封要求高，另一方面，本身打孔測應力就對對煤巖應力有一定的破壞，所以結(jié)果定與實際情況有出入。而電磁輻射法則是一種非接觸可連續(xù)預測的方法，實驗驗證和實際應用效果都很好。1電磁輻射（EME）預測法基本原理電磁輻射（EME）方法是一種地球物理法，其發(fā)現(xiàn)和研究首先是由前蘇聯(lián)的科學家在研究巖石的形變時發(fā)現(xiàn)的，主要應用于橋梁隧道等工程方面，后來經(jīng)過發(fā)展才應用于煤礦及其他有電磁輻射現(xiàn)象的地

4、方。7煤、巖等其他一些固體中都含有束縛態(tài)的帶電離子和呈自由態(tài)的帶電電子，當其受到外部應力壓迫時，因受載的不均勻，煤體或巖體的各部分發(fā)生不規(guī)則的變形及其破裂，導致固體內(nèi)部電荷發(fā)生遷移，而裂縫的發(fā)展也會帶動帶電粒子的變速運動，這樣就會產(chǎn)生電磁輻射的現(xiàn)象。研究已經(jīng)表明當應變不均勻時，自由電荷與壓縮區(qū)域的壓力是成正相關(guān)的，這樣高濃度的自由電荷必然會向低濃度區(qū)域擴散，這樣電荷的電場在運動中產(chǎn)生磁場，從而產(chǎn)生電磁輻射。在實際中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：應力越集中，變形破壞過程越強烈，的到的電磁輻射信號越強，集中量化指標體現(xiàn)在電磁輻射強度和脈沖。在煤礦應用

5、EME方法預報地壓危險時應用的方法如下：1）臨界值法。這種方法是在地壓危險較小或沒有的區(qū)域布置測量點，連續(xù)觀測10個班的數(shù)據(jù)，然后將監(jiān)測到的電磁輻射值、脈沖的個數(shù)、電磁輻射的幅值平均值平均，之后乘以系數(shù)k，得到的數(shù)據(jù)即作為為臨界報警值。系數(shù)取值一般為1.4～1.5。2）偏差方法。這種方法是以前一班監(jiān)測到的電磁輻射的平均值為基礎(chǔ)，以當班實時監(jiān)測到的數(shù)據(jù)減去基礎(chǔ)值得到差值，和基礎(chǔ)值比較，從而事先預警。2電磁輻射（EME）預測法的優(yōu)勢與傳統(tǒng)的預防沖擊地壓的方法來比，電磁輻射（EME）的預測有明顯的優(yōu)勢。首先符合煤礦自動化發(fā)展的方向，

6、它不需要打鉆等一系列費時費力的強體力勞動，在一定程度上解放了生產(chǎn)力，節(jié)省財力。再者，與傳統(tǒng)的方法相比電磁輻射（EMS）預測突出的系統(tǒng)為非接觸式的，能夠克服煤巖體在空間分布不均、時間上不穩(wěn)定等因素的影響，在不額外擾動煤巖狀態(tài)的前提下，不占用較多人力實現(xiàn)大區(qū)域動態(tài)連續(xù)實時的監(jiān)測；7而且，相對傳統(tǒng)的監(jiān)測方法，電磁輻射（EME）法可以使用遠程控制系統(tǒng)：EME方法反應靈敏，即使煤體發(fā)生緩慢的變化也會有信號顯示，其監(jiān)測到的井下各區(qū)域電磁輻射強度和脈沖能夠綜合反應煤巖的變形破裂情形，現(xiàn)代系統(tǒng)結(jié)合PLC顯示器和工業(yè)網(wǎng)絡，根據(jù)電磁輻射預測法基本

7、原理，主要對這兩項指標的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行人機對話或臨突閾值系統(tǒng)自動作的方法對實際區(qū)域情況做出反應。3現(xiàn)場實驗及應用描述中國礦業(yè)大學教授錢建生、王恩元曾對電磁輻射法在煤礦的應用做過很多的驗證，經(jīng)過他們在平煤集團的研究表明：當一個煤層很穩(wěn)定沒有突出可能時，其煤巖電磁輻射強度很弱，脈沖數(shù)很少，應用EME方法幾乎得不到數(shù)據(jù)；而當儀器測得的煤巖體的電磁輻射的信號變強，脈沖數(shù)隨時間變高時，此時的煤體有較大的突出危險性，這時采取一定的措施就可以避免發(fā)生事故。通過長時間的觀測以及實驗分析得到的集團某礦的臨突電磁輻射強度值和脈沖數(shù)值在后來的一系列預

8、測預報中得到驗證，是完全可靠的，這也說明EMS法在預防區(qū)域的煤巖動力災害是可靠的。撫順某礦7選擇78002號二期、-680m東、西探巷及78002號初期回采未受保護的40m煤柱等地點利用電磁輻射預測法進行重點測試。在四個月的測試中，對54個測站，81個測點，共測試數(shù)據(jù)4800