中国矿业大学

2007

该项目针对煤矿冲击矿压频发、预测准确率低、防治有效性差的问题，系统研究了冲击矿压的危险前兆信息识别、综合分级预测技术。1.项目主要内容：(1)冲击矿压危险前兆信息识别及预测技术原理。冲击矿压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩体中的能量突然释放，在井巷发生爆炸性事故，动力将煤岩抛向巷道，同时发出强烈声响，造成煤岩体振动和煤岩体破坏，支架与设备损坏，人员伤亡，部分巷道垮落破坏等。冲击矿压还会引发或可能引发其他矿井灾害，尤其是瓦斯、煤尘爆炸、火灾以及水灾，干扰通风系统，严重时造成地面震动和建筑物破坏等。因此，冲击矿压是煤矿重大灾害之一。冲击矿压可分为由采矿活动引起的采矿型冲击矿压和由构造活动引起的构造型冲击矿压。采矿型冲击矿压又可分压力型(煤柱型)、冲击型(顶板或底板型)和冲击压力型。压力型冲击矿压是由于巷道周围煤体中的压力由亚稳态增加至极限值，其聚集的能量突然释放。冲击型冲击矿压是由于煤层顶底板厚岩层突然破断或位移引发的，它与震动脉冲地点有关。在某种程度上，构造型冲击矿压也可看作为冲击型。冲击压力型冲击矿压则介于上述两者之间，当煤层受较大压力时，来自围岩内不大的冲击脉冲作用下发生的冲击矿压。(2)冲击矿压危险前兆信息识别及预报技术体系。突发性，使得冲击矿压的预测工作变得极为困难复杂，是亟待解决的世界性难题。普遍采用 的预测方法单一、适用范围有限，存在漏报的问题，可靠性低。为了解决上述问题，该项目建立了冲击矿压危险前兆信息识别及预测准则，通过冲击矿压连续监测预警技术与装备体系综合集成，形成了冲击矿压危险前兆信息识别及分级预测技术与装备体系，即：时间上从早期预测到即时预测、空间上从区域预测到局部、点预测，逐级排除和确认冲击矿压和危险。(3)煤岩冲击破坏前兆信息识别及预测准则。对于煤矿井下的煤岩体，其冲击破坏是能量的聚积和快速释放的结果。但在生产实践中，确定冲击破坏的发生是非常困难的，课题组必须首先建立煤岩冲击破坏前兆信息识别预测准则。2.创新点：(1)研究并揭示了煤矿冲击矿压防治的技术原理，建立了煤岩冲击破坏的理论模型，为冲击矿压预测和防治奠定了理论技术基础。(2)建立了以综合指数法、钻屑法、电磁辐射以及微震法为主的冲击矿压危险前兆信息识别的技术体系。(3)通过早期综合评价与即时预测相结合，区域预测、局部监测和点验证预测相结合，实现了对冲击矿压危险性在时间和空间上的连续监测与预报，提高了冲击矿压预测的可靠性。(4)建立了煤矿冲击矿压危险性的统一预测模式和准则，提出了冲击矿压危险性的分级预测思路和技术办法。(5)提出了根据不同的冲击危险程度，采取不同的治理措施和防治方案的技术思路。通过应用，取得了良好的效果，保证了应用矿井的安全生产。该技术在波兰KATOWICE矿、徐州矿区三河尖矿、新汶矿业集团华丰矿、大屯煤电公司孔庄矿、兖州煤业集团济宁二号煤矿、济宁三号煤矿、义马矿业集团千秋煤矿等二十多个矿区进行了大面积的推广应用，取得了较为满意的效果，较大幅度提高了冲击矿压预测的准确性和可靠性，保证了安全生产。应用情况表明，通过综合、分级预测，使预测冲击矿压不发生的准确率达100%；如果以发生的冲击矿压现象为标准，则预测冲击矿压发生的准确率为70%以上；应用矿井提高了冲击矿压治理的有效性，提高了生产效率，取得了显著的社会效益和经济效益。