电磁辐射法预测煤与瓦斯突出技术应用.doc

煤炭科技 表１工作面主要机电设备及技术特征表 设备名称采煤机 规格型号 单位数量台部部部部部架 主要技术参数 功率６００ＫＷ功率２００２ＫＷ功率１１０ＫＷ功率１１０ＫＷ功率５５ＫＷ功率１１０ＫＷ最小高度 备注 “ ＭＷＧ－２５０／５７５－Ｗ 工作面运输机ＳＧＺ－７３０／４００转载机ＺＧＤ－１１０破碎机ＬＰＳ－１０００Ｋ胶带输送机ＳＤ－５５刮板机ＳＧＷ－１１０ 支架 １ １１１１１１０７ 电压１１４０Ｖ电压１１４０Ｖ电压１１４０Ｖ电压１１４０Ｖ电压６６０Ｖ电压６６０Ｖ最大高度 电磁辐射法预 皖北煤电集团公司祁东煤矿利用中国矿业大学研制的ＫＢＤ５煤岩电磁辐射监测技术测试掘进巷道周围的电磁辐射分布特征，确定煤与瓦斯突出预测电磁辐射响应的预测临井界值，以及电磁辐射受地质构造、下现场环境等影响的规律，为煤矿井下掘进和开采提供安全预测，在提高掘进速度和开采效率上，效果明显。 ＺＹ４６００－１６／３６ ＱＹ２５０－１３／３２３．６ｍ３．２ｍ１．６ｍ１．３ｍ 安装２４架，上风巷至最长回要线风巷内上帮预先摆放已组装好的８０架支架，推移板、链板机槽等。 刷帮各达３５米，拐弯点向上刷帮最大距离３米，单体液压支柱配工字钢梁和铰接顶梁进行顶板支护，保证机道转载机有较大的吊向空间。机巷链板机、转载机向上帮推移，使转载机的长度能够通过弯点，并始终与机巷链板搭接，保证机巷运输机畅通，正常生产。 ２．工作面回采 为便于工作面安全管理，方便施工，回采时以工作面机头与机巷出煤系统搭接为主，即工作面回采初放结束时，机头处于垂直状况，保证工作面出煤系统的正常。 一、ＫＢＤ５便携式电磁辐射及监测仪 ＫＢＤ５电磁辐射监测仪由宽频 带高灵敏度定向接收天线、主机和远程通讯接口（ＭＯＤＥＭ）组成，主机由放大电路、数据采集电路、单片机、程序存储器、数据存储器、显示电路、远程通讯电ＲＳ２３２近距离通讯电路、 路、键盘控制电路和供电电路等组成。仪器结构及原理如图１所示。 ２．工作面甩峒管理 因工作面下部机巷拐弯，机巷走向剩余９５米，风巷１５米，工作面采用定点，以１３５米的比例甩峒管理；分两次２米将工作面甩正到位，即工作面割煤一刀，机尾打压车柱不动，以每 ３．工作面延架 工作面采用四架一延车的管理办法。即工作面向前推进过程中，面内逐渐延长，面内回采延长够１．５米时，风巷预留的支架向面内靠过来，一次类推靠四架后，工作面停止生产，将链板机尾电机及机尾壳拉到风巷口，将预留的链板机槽、推移板等于工作面链板对接，支架推移杆与链板机联接，工作面延长完成。 ５架从机尾向下压茬割煤，推车，以１０ 架向下压茬割煤推车，机巷进３５米机尾进１米，而后平推１刀调整支架。 ３．支架的调整 因工作面甩峒比例大，支架吊向前，尽可能的调大架间空间，吊向用支架侧护千斤顶配合单体支柱，将支架 二、电磁辐射监测技术原理 电磁辐射法预测煤岩动力灾害的实质是通过非接触监测煤岩体变形破裂过程中的电磁辐射信号及其变化规律，动态监测预报灾害的发生。在监测过程中，预测指标为电磁 ４．工作面风巷及靠架的管理 风巷上帮有承载支架，风巷下帮工作面靠上的１￣３架支架，跟着工作面前移，在风巷适当位设一临时锚固站，利用锚固站的液压系统，逐步前移靠上的１￣３架支架。 采用单体支柱走向１米铰接梁管理。后尾梁逐架向下打，改变支架方向。 五、管理中应注意的问题 １．延架 靠架与工作面生产同时进行，延架、延车一般安排在中班检修班进行，一个小班完。需提前准备好条件，延车段被帮管理，链板机槽子，推移板，铲煤板到位等。 ３．拉转载机 转载机长度３８．５米，有１０米的承载部可供皮带伸缩，提前缩转载机 四、工作面定点甩峒的技术管理 Ⅲ６２４综采面平推延架结束后， 风巷已到开窝点，即将到收作位置。机巷到距拐弯点３５米的距离，甩需机巷，加大机巷推进度，改变工作面回采方向２５度，吊架等管理。 ４．５米，减少转载机长；机巷刷帮准备 与生产班次同时进行，刷帮使用单体支柱顺山棚，便于机巷链板机尾上甩，转载机上靠。拉转载机安排在检修班，每次可拉２￣３米，分多次拉过转弯处。 （作者单位淮北矿业集团公司朱庄煤矿） 责任编辑陈泰 ２．机巷刷帮 因机巷转弯２５度，刷帮以机巷转载机保持正常生产为主。因机巷即将到回采位置，采用可弯曲刮板运输机出煤。刷帮使用顺山棚，拉转载机时可随时调棚。 １．刷帮及移车管理 根据转载机情况，提前在机巷拐弯处刷帮，从巷道拐弯处向两边延伸 ５０ ２００８年第８期 煤炭科技 为１５是合适的。 对这一设定在３２４８改造切眼进 测煤与瓦斯突出技术应用 王 飞 丁国明 行测试继续验证。８月３～６日，在３２４８改造切眼共计三次累计１０个测点进行测试、观察其电磁辐射强度Ｅ及脉冲数Ｎ的分布情况，如图５所示。 图５３２４８改造切眼电磁辐射 强度平均值分布图 通过分布图可以看出在门限值设定为１５的情况下，电磁辐射强度的平均值在１５～２５之间，其中１、２、３三个点在８月３日测定，４、５、６在８月４ 图１ＫＢＤ５监测仪结构及原理 辐射强度Ｅ和脉冲数Ｎ，电磁辐射强度Ｅ反映了工作面前方由瓦斯压力和地应力共同产生的电磁辐射实际强度，脉冲数Ｎ是通过设定的门限值统计工作面前方煤岩体受力破坏过程中破坏的频次。在祁东矿实施预测进行电磁辐射测试的第一要务就是确定电磁辐射测试过程中的门限值。 图３３２４６迎头放大倍数５０００倍下 电磁辐射强度最大值分布图电统计分析，信号的波动能反映电缆、气设备、断层对电磁辐射信号的影响，故选择的放大倍数满足测试需要。 在设定的门限值为１５的情况下对电磁辐射平均值的分布进行分析，分布情况如图４所示。 图６３２４８改造切眼电磁辐射 脉冲数Ｎ分布图 图６是门限值设定为１５的情况下得到的电磁辐射脉冲数的分布情况，通过测试及分布图的观察分析表明，在设定下可以得到丰富的脉冲数分布特征。 由于跟踪测试时间较短，本阶段还无法完全得出电磁辐射强度、电磁辐射强度的平均值、电磁辐射脉冲数钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１的与钻屑量Ｓ、 一致性，及在此基础上进一步确定的电磁辐射预测煤与瓦斯突出的临界 图４３２４６迎头门限值１５下电磁辐射强度平均值分布图在门限值为１５的情况下，８３．３％ 图２７月３０日仪器调试３２４６风巷所测电磁辐射强度分布图 的电磁辐射强度统计在１５～５０之间，故门限值的设定可以在测试过程中通电气设备、传感器）对煤岩破号（电缆、 坏电磁辐射信号的干扰。门限值设定 值。 图６观察得到祁东矿根据图５、 区电磁辐射强度Ｅ与脉冲数Ｎ并不严格同步，即强度Ｅ大时，脉冲数Ｎ并不一定也大，在其各临界指标确定后，任一指标超限均有发生动力现象的危险，在今后的测试及分析过程中， 仍需验证Ｓ，Ｋ１与Ｅ，Ｎ的敏感日测定，７、８、９、１０点在８月６日测定，三次测定的电磁辐射值与钻屑量 Ｓ、钻屑解吸指标Ｋ１有很好的一致 性。 三、电磁辐射监测技术工业性 试验 ２００６年７月３０日在３２４６风巷 进行调试，并对电磁辐射监测仪进行了调试，３２４６风巷所测电磁辐射强度在３２４６掘进工作面分布如２图所示。 迎头进行测试，电磁辐射强度分布如图３所示。 在３２４６掘进工作面迎头左、中、过所测平均值的观察滤除个别干扰信右三个位置共选择了２４个测试点进行测试。根据所测电磁辐射数据进行 ２００８年第８期 ５１ 煤炭科技 性。 了常规方法进行了预测，图７和表１ 的平衡态的运动过程中，在这个过程中，煤层深部的瓦斯可能受到打钻抽放（孔深１３￣１５米）的扰动，从而向外释放瓦斯。在开始释放时速度较快，而且在打钻和煤体向新平衡态过渡过程中，煤体会在上述压力作用下不断地受到破坏，所以在打钻排放初期，有可能瓦斯解吸指标Ｋ１和钻屑量增大。当然，随着瓦斯的不断排放和地应力的重新分配，煤岩体会逐渐达到一个新的准动态平衡状态，总体上突出危险性下降。电磁辐射测试和常规预测指标的测试结果都能够体现这一点。 （１）３２４８改造切眼Ｋ１值与电磁辐射对比 四、电磁辐射与常规预测方法的比较 在进行电磁辐射监测时，也采用 为３２４８改造切眼机巷前方随掘进的推进电磁辐射及常规预测方法的测试结果。 从结果来看，电磁辐射与常规方 五、 结论 一是在对祁东煤矿３２４６和３２４８切眼的电磁辐射强度和脉冲数的测试统计基础上，找出了符合祁东煤矿煤层赋存形式的采集门限值为１５。 二是在统计与分析电磁辐射规律的基础上对３２４６切眼再掘进过程中的煤与瓦斯突出状态进行了预测。分 （２）３２４８改造切眼Ｓｍａｘ值与电磁辐射对比 图７３２４８改造切眼电磁辐射及常规预测方法测试对比图表１３２４８改造切眼电磁辐射及常规预测方法测试统计表 日期 析了地质构造对煤与瓦斯突出与电磁辐射信号的影响关系；对比了常规预测方法与电磁辐射预测方法的规律，结果表明，电磁辐射预测与常规预测 Ｋ１（ｍＬ／（ｇ．ｍｉｎ１／２）） ０．４０．３０．２２０．２０．２０．３０．３７０．３７０．２１０．４０．３０．１２０．３８０．１５０．４５ 最大钻屑量Ｓ（Ｎ／ｍ）Ｅ１７１９１８２０１７２０２７２１２０４０１７１２１９５０１９ Ｅａｖｇ１６１６１６１３１６１６１７１６１６２０１６１６１６４０１６ Ｎａｖｇ１１８２８１８６０８９１６５４９２１７７７８０８４０４０００１３５１０７８７９２５００００８２３０５５１３９３２８８１１４６９９５０６３３ 结果基本一致，电磁辐射预测对断层的预测比常规预测更为明显。 三是对３２４８改造切眼防突措施前后进行了电磁辐射的预测，结果表明，防突措施前后电磁辐射规律是随着防突措施的实施而减少，常规预测结果也是逐渐减小。这一结果增加了电磁辐射预测煤与瓦斯突出的可信度，也表明祁东煤矿实施的注水防突措施是有效可行的。 四是电磁辐射（ＥＭＥ）预测方法实现了真正的非接触、定向、区域性、动态监测，能够对动态小变形过程产生的信息进行监测，无需打钻，操作简便，只需１人操作，可以实现联网自动化监测和传输，不受人工操作等人为因素和煤岩体分布不均匀的影响，对生产影响小，准确性较高，监测费用大幅度降低。 （作者单位皖北煤电集团公司） 责任编辑陈泰 ２００６－８－３２００６－８－４２００６－８－６２００６－８－７２００６－８－８２００６－８－９２００６－８－１０２００６－８－１１２００６－８－１２２００６－８－１３２００６－８－１４２００６－８－１６２００６－８－１８２００６－８－１９２００６－８－２０ ４２３２３０１９２２３２３２３２２６３０２９１８２４２６１２０ 法基本一致。个别测试时间点有较大差别，可以根据现场测试时对测试结果的影响进行误差点的消除。另外，从现场测试来看，随着释放钻孔数量的增加及瓦斯的释放，危险性并不一定 减小，所以，无论是常规预测方法，还是电磁辐射方法，测试的结果并不一定减小，有时反而增加。这是因为当掘进工作面停止时，前方煤体一直处于围岩应力和瓦斯压力不断变化并向新 ５２ ２００８年第８期