電磁輻射在煤礦沖擊地壓監(jiān)測(cè)中應(yīng)用

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1、電磁輻射在煤礦沖擊地壓監(jiān)測(cè)中應(yīng)用　　摘要隨著我國(guó)礦井開采深度加深，煤巖動(dòng)力災(zāi)害越來越嚴(yán)重，嚴(yán)重威脅井下工人安全影響煤礦的經(jīng)濟(jì)效益。文章通過介紹電磁輻射預(yù)測(cè)法的基本原理，介紹了電磁輻射法在預(yù)防煤與瓦斯突出、沖擊礦壓中的應(yīng)用，體現(xiàn)了它的有效性和相對(duì)傳統(tǒng)方法高的準(zhǔn)確性。關(guān)鍵詞電磁輻射；煤巖動(dòng)力災(zāi)害；煤與瓦斯突出；沖擊地壓中圖分類號(hào)：TD324文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1671-7597（2013）21-0083-02隨著我國(guó)煤炭開采歷史的增長(zhǎng)，礦井的深度越來越深，隨之而來的是越來越顯著的煤巖動(dòng)力災(zāi)害（主要包括煤與瓦斯突出，沖擊礦壓等）

2、。雖然近年來我國(guó)百萬(wàn)噸死亡率逐年下降，但由煤巖動(dòng)力災(zāi)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(dǎo)致煤礦安全、經(jīng)濟(jì)的嚴(yán)峻態(tài)勢(shì)，所以建立健全有效的動(dòng)力災(zāi)害預(yù)報(bào)系統(tǒng)對(duì)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(guó)礦業(yè)大學(xué)率先研究應(yīng)用的新方法。7目前，我國(guó)對(duì)沖擊地壓的監(jiān)測(cè)方法主要有鉆屑法、頂板動(dòng)態(tài)儀法、鉆孔應(yīng)力計(jì)法等方法，這幾種都屬于接觸式間接反映巖體應(yīng)力變化的探測(cè)法，具有相對(duì)較明顯的缺陷：鉆屑法要想達(dá)到較高的預(yù)測(cè)精度需要較大范圍的打孔，工作量較大，而且，其計(jì)算要求的數(shù)據(jù)都與人工的操作時(shí)間

3、性有較大關(guān)系，相對(duì)誤差較大；頂板動(dòng)態(tài)測(cè)量系統(tǒng)則是在頂板外壁有較顯著變形才能被人警覺，達(dá)到其極限報(bào)警值時(shí)往往發(fā)育接近完成，而鉆孔應(yīng)力計(jì)法一方面在測(cè)量過程中對(duì)密封要求高，另一方面，本身打孔測(cè)應(yīng)力就對(duì)對(duì)煤巖應(yīng)力有一定的破壞，所以結(jié)果定與實(shí)際情況有出入。而電磁輻射法則是一種非接觸可連續(xù)預(yù)測(cè)的方法，實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和實(shí)際應(yīng)用效果都很好。1電磁輻射（EME）預(yù)測(cè)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(xué)家在研究巖石的形變時(shí)發(fā)現(xiàn)的，主要應(yīng)用于橋梁隧道等工程方面，后來經(jīng)過發(fā)展才應(yīng)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(dāng)其受到外部應(yīng)力壓迫時(shí)，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(dǎo)致固體內(nèi)部電荷發(fā)生遷移，而裂縫的發(fā)展也會(huì)帶動(dòng)帶電粒子的變速運(yùn)動(dòng)，這樣就會(huì)產(chǎn)生電磁輻射的現(xiàn)象。研究已經(jīng)表明當(dāng)應(yīng)變不均勻時(shí)，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(huì)向低濃度區(qū)域擴(kuò)散，這樣電荷的電場(chǎng)在運(yùn)動(dòng)中產(chǎn)生磁場(chǎng)，從而產(chǎn)生電磁輻射。在實(shí)際中已經(jīng)發(fā)現(xiàn)：應(yīng)力越集中，變形破壞過程越強(qiáng)烈，的到的電磁輻射信號(hào)越強(qiáng)，集中量化指標(biāo)體現(xiàn)在電磁輻射強(qiáng)度和脈沖。在煤礦應(yīng)用

5、EME方法預(yù)報(bào)地壓危險(xiǎn)時(shí)應(yīng)用的方法如下：1）臨界值法。這種方法是在地壓危險(xiǎn)較小或沒有的區(qū)域布置測(cè)量點(diǎn)，連續(xù)觀測(cè)10個(gè)班的數(shù)據(jù)，然后將監(jiān)測(cè)到的電磁輻射值、脈沖的個(gè)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(bào)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(cè)到的電磁輻射的平均值為基礎(chǔ)，以當(dāng)班實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(yù)警。2電磁輻射（EME）預(yù)測(cè)法的優(yōu)勢(shì)與傳統(tǒng)的預(yù)防沖擊地壓的方法來比，電磁輻射（EME）的預(yù)測(cè)有明顯的優(yōu)勢(shì)。首先符合煤礦自動(dòng)化發(fā)展的方向，

6、它不需要打鉆等一系列費(fèi)時(shí)費(fèi)力的強(qiáng)體力勞動(dòng)，在一定程度上解放了生產(chǎn)力，節(jié)省財(cái)力。再者，與傳統(tǒng)的方法相比電磁輻射（EMS）預(yù)測(cè)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(shí)間上不穩(wěn)定等因素的影響，在不額外擾動(dòng)煤巖狀態(tài)的前提下，不占用較多人力實(shí)現(xiàn)大區(qū)域動(dòng)態(tài)連續(xù)實(shí)時(shí)的監(jiān)測(cè)；7而且，相對(duì)傳統(tǒng)的監(jiān)測(cè)方法，電磁輻射（EME）法可以使用遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)：EME方法反應(yīng)靈敏，即使煤體發(fā)生緩慢的變化也會(huì)有信號(hào)顯示，其監(jiān)測(cè)到的井下各區(qū)域電磁輻射強(qiáng)度和脈沖能夠綜合反應(yīng)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(luò)，根據(jù)電磁輻射預(yù)測(cè)法基本

7、原理，主要對(duì)這兩項(xiàng)指標(biāo)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行人機(jī)對(duì)話或臨突閾值系統(tǒng)自動(dòng)作的方法對(duì)實(shí)際區(qū)域情況做出反應(yīng)。3現(xiàn)場(chǎng)實(shí)驗(yàn)及應(yīng)用描述中國(guó)礦業(yè)大學(xué)教授錢建生、王恩元曾對(duì)電磁輻射法在煤礦的應(yīng)用做過很多的驗(yàn)證，經(jīng)過他們?cè)谄矫杭瘓F(tuán)的研究表明：當(dāng)一個(gè)煤層很穩(wěn)定沒有突出可能時(shí)，其煤巖電磁輻射強(qiáng)度很弱，脈沖數(shù)很少，應(yīng)用EME方法幾乎得不到數(shù)據(jù)；而當(dāng)儀器測(cè)得的煤巖體的電磁輻射的信號(hào)變強(qiáng)，脈沖數(shù)隨時(shí)間變高時(shí)，此時(shí)的煤體有較大的突出危險(xiǎn)性，這時(shí)采取一定的措施就可以避免發(fā)生事故。通過長(zhǎng)時(shí)間的觀測(cè)以及實(shí)驗(yàn)分析得到的集團(tuán)某礦的臨突電磁輻射強(qiáng)度值和脈沖數(shù)值在后來的一系列預(yù)

8、測(cè)預(yù)報(bào)中得到驗(yàn)證，是完全可靠的，這也說明EMS法在預(yù)防區(qū)域的煤巖動(dòng)力災(zāi)害是可靠的。撫順某礦7選擇78002號(hào)二期、-680m東、西探巷及78002號(hào)初期回采未受保護(hù)的40m煤柱等地點(diǎn)利用電磁輻射預(yù)測(cè)法進(jìn)行重點(diǎn)測(cè)試。在四個(gè)月的測(cè)試中，對(duì)54個(gè)測(cè)站，81個(gè)測(cè)點(diǎn)，共測(cè)試數(shù)據(jù)4800