电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理.pdf

第 “卷 第期中国矿业大学学报 2 . 9/ 9 文章编号 A B A “ C D E F B * B * 电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理 王恩元G何学秋G聂百胜G刘贞堂 E中国矿业大学 采矿工程系G江苏 徐州 A H F 摘要研究了瓦斯对电磁辐射E I I F的影响规律及影响机制G对电磁辐射法预测煤与瓦斯突出 原理进行了探讨’研究结果表明煤体变形破裂时G电磁辐射与煤岩体的载荷及变形破裂过程密 切相关G煤体中的瓦斯能使电磁辐射增强G瓦斯在煤体中的流动及冲击能产生电磁辐射J电磁辐 射强度和脉冲数两项指标综合反映了工作面前方煤体的突出危险程度G用电磁辐射法预测预报 煤与瓦斯突出是可行的G煤岩电磁辐射技术在预测煤与瓦斯突出和冲击地压等方面有着非常广 泛的应用前景’ 关键词煤岩变形破裂J含瓦斯煤体J电磁辐射J煤与瓦斯突出 中图分类号 KL A 文献标识码M 煤与瓦斯突出等煤岩灾害动力现象的危害是 巨大的G不仅威胁人员安全G还影响正常生产G增加 生产成本G严重影响煤矿的社会效益和经济效益’ 随着采掘深度的加大和采掘速度的不断提高G煤与 瓦斯突出等煤岩灾害动力现象有增加的趋势’突出 预测预报是突出防治的重要环节G突出防治要在保 证安全的情况下G最大限度地提高经济效益’因此G 选择一种准确率高N易操作N对生产影响小N费用低 的预测预报方法是关键’ 含瓦斯煤体的结构及应力分布在空间上是不 均匀的G在钻孔附近取得的预测结果仅仅是局部 的G并不能完全代表整个预测步长范围内煤体的突 出危险性’含瓦斯煤体在生产过程中也是不稳定 的G在预测时刻取得的结果只是静态的G并不能完 全代表煤体稳定前整个时期内的突出危险性G因为 含瓦斯煤体处于动态变化之中G延期突出就是例 证’因此G取样地点N取样时间及其代表性的影响是 很大的’取样过程中也存在动力现象的威胁’非接 触动态连续监测正日益引起人们的重视’ 电磁辐射E I I F是煤岩体受载变形破裂过程 中向外辐射电磁能量的过程或物理现象G与煤岩体 的受载状况及变形破裂过程密切相关O A PD Q’采用电 磁辐射法预测煤与瓦斯突出等灾害动力现象的优 点是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J可实现真正的非 接触预测G无需打钻G大大减少了工作量G对生产影 响小J易于实现定向及区域性预测G不受含瓦斯煤 体分布不均匀的影响J可实现动态连续监测及预 报G能够反映含瓦斯煤体的动态变化过程J既能探 测煤壁附近的突出危险性及突出危险带的方位G又 能检验防突措施的效果’对于井下机电设备等电磁 干扰G则可采取滤波或定向接收技术来排除’ 岩石破裂电磁辐射的观测和研究是从三四十 年代发现震前电磁异常后开始的’前苏联和我国是 在这方面开展研究较早的国家G日本和美国等国 家也开展了这方面的研究工作’ L P“ 年代G岩 石破裂电磁辐射效应的研究取得了很多有益的成 果O * PL QG但是研究大多是针对大理岩N花岗岩和石 英岩等坚硬岩石G且仅限于定性研究’从“ 年代开 始G何学秋N王恩元等对煤体变形破裂电磁辐射效 应及其规律进行了研究O A P Q’本文主要研究瓦斯气 体对煤岩体电磁辐射的影响规律及影响机制G研究 电磁辐射法预测煤与瓦斯突出等煤岩灾害动力现 象的原理’这些是将电磁辐射技术应用于预测预报 煤与瓦斯突出的关键所在’ 收稿日期A “ “ “ C A D 基 金项目国家教委R跨世纪优秀人才培养计划S基金G国家R九五S科技攻关E “ C B B A B D B F G国家自然科学基金E * “ H L D H F G国家 杰出青年基金资助项目 作者简介王恩元E A “ C H B F G男G中国矿业大学副教授G工学博士E博士后F G从事矿山含瓦斯煤岩灾害动力过程及其预测研究T 万方数据 受载煤岩变形破裂电磁辐射规律及产生 机理 实验室及现场测试结果表明“不同类型的煤体 不同产地的原煤和型煤变形及破裂过程中都有 电磁辐射信号产生在煤体受载变形破裂过程中“ 电磁辐射基本上随载荷 ; ; 7 3 4, AB CB 另一方面“瓦斯在煤体中流动会产生动电效 应瓦斯充填 7 ; E 1 B1 G 1 1 ; ; A 8 D1H E 1 E F H E 1 1 D 9 1 A 6JJ 中国矿业大学学报第J .卷 万方数据 结论 电磁辐射与煤岩体的载荷及变形破裂过程密 切相关“基本上随着载荷及变形破裂强度的增大 而增强瓦斯气体能使煤岩体电磁辐射信号增强“ 而且瓦斯压力越大“电磁辐射信号越强其影响机 制主要是一方面“瓦斯气体增强了煤岩体的变形 破裂过程另一方面“瓦斯气体在煤体孔隙裂隙中 的非平衡流动 “ ; A B CD “E F GIJ F K ; L F M H L . N ; F OA P Q N R L; A B R A N R F QM ; F O M ; A L N K ; F M ; F L S A OT H F T V C E W N N“ , 0 4 7 6 8 / / . / / 6 4 * ; A B CD “E F GIW A U F ; A N F ; CR Q X N R P A N R F QF M N V H L N ; F B C Q A OR L F M; F L S M ; A L N K ; 5 * YA N K ; “ , 0 9 “/ 2 6 0 0 . 6 , 2 0 * 何学秋“王恩元孔隙气体对煤体变形及蚀损作用机 理 5 * 中国矿业大学学报“ , , 9 “ 2 - 7 / 8 4 . , * 何学秋含瓦斯煤岩流变动力学 * 徐州中国矿 业大学出版社“ , , - , 4 . 2 1 0 Z ; R Q L R T H F M Z ; A K N U K ; N [ R Q P\ H L N ; F OA P Q \ Q . C K A Q “\_ K . ‘ R K “Ya \ A R . V Q P “W a [ b V Q . N A Q P 73 T A ; N O Q N F M R Q R Q P\ Q P R Q ; R Q P “ [D “_ K c V F K “5 R A Q P K2 2 1 1 0 “ V R Q A8 IU N ; A L N D V M M L N ; K H A Q BO L V A Q R OF M P A F Q H L N ; F OA P Q N R L OR R F Q 7 \ \ 8A Q BN V T ; R Q L R T H F M T ; . B R L N R Q PL F A H A Q BP A F K N U K ; N GR N V\ \G ; R Q X N R P A N B D V ; K H N V F GN V A N \ \R L H F H C; H A N BN F N V H F A BA L N R Q PF QL F A H A Q B; F L SOA A Q BN V T ; F L F M N V R ; B M F ; OA N R F QA Q BM ; A L N K ; “N V A N N V P A R QL F A H A O L A Q Q V A Q L \ \A Q BR N M H F GA Q BR OT A L N L A QT ; F B K L \ \ “N V A N N V A OT H R N K B A Q BT K H Q K OU ; F M \ \; M H L N L F OT ; V Q R X H CN V B A Q P ; F M L F A H F K N U K ; N U M F ; GF ; S R Q PM A L “A Q BN V A N R N R M A R U H N FM F ; . L A N L F A H A Q BP A F K N U K ; N GR N V\ \O N V F B D V ; M F ; “\ \N L V Q F H F P CV A A GR B T ; F T L N R QN V T ; B R L . N R F QF M L A N A N ; F T V R LB C Q A OR L A H T V Q F O Q AF M L F A H F ; ; F L S “ K L VA L F A H A Q BP A F K N U K ; N A Q B; F L SU K ; N de fg h i j k B M F ; OA N R F QA Q BM ; A L N K ; F M L F A H A Q B; F L S L F A H A O GR N VP A H L N ; F OA P Q N R L OR R F Q L F A H A Q BP A F K N U K ; N ,22 第/期王恩元等电磁辐射法预测煤与瓦斯突出原理 万方数据