沖擊地壓防治4

沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)技術(shù)天地科技股份有限公司開采設(shè)計(jì)事業(yè)部（煤炭科學(xué)探討總院開采設(shè)計(jì)探討分院）國家沖擊地壓情報(bào)中心站TelEmail：xiayongxue@tdkcsj，://cjdyyjs.blog.163匯報(bào)人：夏永學(xué)副探討員“煤礦沖擊地壓科技萬里行”系列活動(dòng)——走進(jìn)淄礦集團(tuán)提綱一、概述二、沖擊地壓的可預(yù)料性三、開采前沖擊緊急性評價(jià)技術(shù)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)五、沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)方法與理論六、沖擊地壓遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)一、概述國外沖擊地壓災(zāi)難現(xiàn)狀煤礦非煤礦山國外大多數(shù)國家對沖擊地壓礦井實(shí)行關(guān)閉措施一、概述沖擊地壓礦井?dāng)?shù)量：142座沖擊地壓礦井?dāng)?shù)量與采深成正比增加采深以每年8-12m速度增加近5年來沖擊事故超過200起國內(nèi)沖擊地壓災(zāi)難現(xiàn)狀中國煤炭資源按深度分布的儲(chǔ)量一、概述沖擊地壓的危害之一：巨大的破壞力一、概述沖擊地壓的之二危害：巨大的人員傷亡最嚴(yán)峻的沖擊地壓事故：1960年1月20日，南非CoalbrockNorth煤礦,432人死亡；2003年5月13日，蘆嶺煤礦，沖擊地壓誘發(fā)瓦斯爆炸，84人死亡；2004年6月6日，北京木城澗煤礦沖擊地壓，12人死亡；2004年9月12日，鶴崗峻德煤礦沖擊地壓，8人死亡；2005年2月14日，遼寧阜新孫家灣煤礦，沖擊地壓誘發(fā)的瓦斯突出，214人死亡，30人受傷；2008年6月5日，義煤集團(tuán)千秋煤礦沖擊地壓，13人死亡、11人受傷；2011年11月3日，義煤集團(tuán)千秋煤礦沖擊地壓，10人死亡，64人受傷；2012年11月17日，山東朝陽煤礦沖擊地壓，6人死亡；2013年1月12日，阜新礦業(yè)集團(tuán)五龍煤礦沖擊地壓，8人死亡；2013年3月15日，鶴崗峻德煤礦沖擊地壓，5人死亡；。。。。。。德國的一次ML4.2礦震震害沖擊地壓的危害之三：對地表的影響1994年5月19日，北京礦務(wù)局門頭溝煤礦發(fā)生的ML4.2礦震，致使5318間民房受損，干脆經(jīng)濟(jì)損失300余萬元。北票臺(tái)吉煤礦1977年4月28日發(fā)生的ML=4.3礦震，是迄今為止我國記錄到的最大一次礦震，極震區(qū)2km2，烈度Ⅶ度，有504戶1164間民房受到不同程度破壞，地面上有12人受傷，臺(tái)吉礦部分工業(yè)建筑遭遇不同程度破壞。一、概述預(yù)料預(yù)報(bào)無法指導(dǎo)工程實(shí)踐，單純依靠增加工程投資提高巷道抗沖實(shí)力的防沖減災(zāi)思路并不現(xiàn)實(shí)；只有精確作出預(yù)料預(yù)報(bào)，才能使防治工作具有針對性，不但減小防沖成本，也提高了防治效果，可以大大削減人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。沖擊地壓預(yù)料水平反映出一個(gè)國家的沖擊地壓探討工作水平。巨大的破壞性給預(yù)料預(yù)報(bào)提出了更高的要求巷道支護(hù)成本巨大，千秋礦接受錨桿+錨索+錨網(wǎng)＋鋼帶+36U型鋼拱型可縮性支架+大立柱+防沖支架等復(fù)合支護(hù)體系，支護(hù)成本在3.5萬元/m以上；一、概述提綱一、概述二、沖擊地壓的可預(yù)料性三、開采前沖擊緊急性評價(jià)技術(shù)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)五、沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)方法與理論六、沖擊地壓遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)1、困難性全部煤種均發(fā)生過沖擊地壓；采深：從深到淺，最淺<200m，最大>1400m；地質(zhì)條件：從簡潔到困難；煤層厚度：薄、中厚、厚、特厚；傾角：近水平、緩水平、大傾角、急傾斜；頂板：砂巖、灰?guī)r、礫巖、頁巖等；采煤方法：水采、炮采、普采、綜采；采空區(qū)處理：長壁、短壁、房（柱）式。二、沖擊地壓的可預(yù)料性沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)是一探究性很強(qiáng)的世界性科學(xué)難題緣由和機(jī)理很難弄清，異樣困難

2、突發(fā)性過程及其短暫（持續(xù)幾秒到十幾秒）；沒有明顯的宏觀前兆而突然發(fā)生，前兆信息難以捕獲，因而難以事先精確確定發(fā)生時(shí)間、地點(diǎn)和強(qiáng)度。

3、影響因素與誘發(fā)因素的多樣性影響因素地質(zhì)因素：開采深度、煤巖層性質(zhì)（沖擊傾向性、堅(jiān)硬頂?shù)装?、厚度變更、含水量…）、地質(zhì)構(gòu)造等；開采因素：采煤方法、巷道布置、頂板管理方式、開采依次、煤柱寬度、開采速度、解危方式等；管理因素：重視程度、勞動(dòng)組織、規(guī)章制度等。誘發(fā)因素煤柱失穩(wěn)、頂板垮落、覆巖運(yùn)動(dòng)、斷層活化、采掘擾動(dòng)、巷道替棚、擴(kuò)幫、回柱（移架）、爆破作業(yè)、自然地震等。二、沖擊地壓的可預(yù)料性4、力源、震源、顯現(xiàn)位置的不一樣性力源：大面積懸頂、煤柱應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力……震源：高位覆巖、堅(jiān)硬頂板、堅(jiān)硬底板、煤柱、斷層……顯現(xiàn)位置：巷道、工作面不一樣性掩蓋了沖擊地壓發(fā)生的本質(zhì)。5、人為制約因素理論探討基礎(chǔ)薄弱專業(yè)人員短缺資金困乏二、沖擊地壓的可預(yù)料性沖擊地壓與自然地震具有可比性礦山地震與自然地震之間不存在系統(tǒng)性的差異，大多數(shù)自然地震機(jī)理也均可用于礦山地震；礦震（沖擊地壓）探討的手段和方法大都源于自然地震。地震的可預(yù)料性（陳運(yùn)泰、吳忠良、sykes、mogik等）：地震具有可預(yù)料性；目前地震總體預(yù)料水平較低，特殊是短期、臨震預(yù)料與社會(huì)需求有較大差距；對地震預(yù)料預(yù)報(bào)持謹(jǐn)慎樂觀看法。地震的可預(yù)料性二、沖擊地壓的可預(yù)料性頻發(fā)性巖體破壞的可觀測性可入性沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)的探討基礎(chǔ)遠(yuǎn)優(yōu)于自然地震沖擊地壓Textinhere不行控性非頻發(fā)性不行入性半可控性開采活動(dòng)的可預(yù)知性沖擊地壓具有可預(yù)料性，預(yù)料預(yù)報(bào)的前景是樂觀的結(jié)論：VS自然地震科拉超深鉆：12263m（1970-1994）二、沖擊地壓的可預(yù)料性沖擊地壓的可預(yù)料性沖擊地壓提綱一、概述二、沖擊地壓的可預(yù)料性三、開采前沖擊緊急性評價(jià)技術(shù)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)五、沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)方法與理論六、沖擊地壓遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)沖擊傾向性：是識(shí)別煤巖體發(fā)生沖擊破壞的實(shí)力、鑒定其是否具有發(fā)生沖擊地壓緊急性的固有力學(xué)性質(zhì)（GB/T25217.1-2010、GB/T25217.2-2010）。三、開采前沖擊緊急性評價(jià)技術(shù)沖擊能量指數(shù)KE=Es/Ex彈性能量指數(shù)WET=Esp/Est動(dòng)態(tài)破壞時(shí)間Dt沖擊傾向性試驗(yàn)室測定沖擊緊急性評價(jià)沖擊緊急性：是指井下工作區(qū)域在具體生產(chǎn)、地質(zhì)條件下有發(fā)生沖擊地壓的可能性。它依據(jù)煤層、巖層條件及生產(chǎn)、地質(zhì)條件綜合評估得到。沖擊緊急性評價(jià)方法：閱歷類比法數(shù)值模擬法綜合指數(shù)法地質(zhì)動(dòng)力區(qū)劃法數(shù)量化理論動(dòng)態(tài)權(quán)重法三、開采前沖擊緊急性評價(jià)技術(shù)沖擊緊急區(qū)域劃分緊急區(qū)域劃分結(jié)果沖擊緊急性高的區(qū)域應(yīng)力集中區(qū)域—孤島、煤柱、停采線、停采區(qū)非穩(wěn)定區(qū)域--上層煤或解放層的停采線或邊角工作面初次來壓和見方區(qū)域兩層煤巷道間的煤柱及巷道交叉斷層帶旁邊褶皺背、向斜核部接近采空區(qū)、煤柱、斷層目的：監(jiān)測、防治更有針對性；降低防治成本，提高防治效果三、開采前沖擊緊急性評價(jià)技術(shù)提綱一、概述二、沖擊地壓的可預(yù)料性三、開采前沖擊緊急性評價(jià)技術(shù)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)五、沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)方法與理論六、沖擊地壓遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)礦井、采區(qū)工作面、巷道、特定緊急區(qū)采動(dòng)應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)礦震監(jiān)測系統(tǒng)微震監(jiān)測系統(tǒng)電磁輻射監(jiān)測系統(tǒng)地音監(jiān)測系統(tǒng)沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)區(qū)域大范圍局部小范圍點(diǎn)范圍支架受力監(jiān)測系統(tǒng)彈性波CT探測系統(tǒng)……鉆屑法沖擊地壓監(jiān)測手段空間分類四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)綜合分級預(yù)料長期預(yù)料中期預(yù)料短期預(yù)料用于采礦方法與開采依次的修改等長期性緊急性沖擊地壓防治措施的設(shè)計(jì)數(shù)值模擬閱歷類比微震監(jiān)測圈定礦區(qū)內(nèi)具有潛在緊急性的區(qū)域及評估其緊急性程度和變更趨勢微震監(jiān)測地音監(jiān)測應(yīng)力監(jiān)測沖擊地壓發(fā)生的時(shí)間預(yù)料，用于礦山平安預(yù)警，指導(dǎo)礦山相關(guān)部門實(shí)行解危措施以及撤離人員和設(shè)備地音監(jiān)測應(yīng)力監(jiān)測鉆屑法監(jiān)測簡潔預(yù)料較難預(yù)料極難預(yù)料四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)沖擊地壓監(jiān)測手段聲波探測聲波探測原理巷道超前探測地震波CT探測四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)巷道超前探測-聲波探測技術(shù)之一巷道超前探測原理專用于掘進(jìn)巷道前方三維空間的工程地質(zhì)、落差大于2m的斷層、懦弱裂開帶、陷落柱等不良地質(zhì)體的預(yù)料預(yù)報(bào)，有效探測距離大于200m。四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)巷道超前探測示意圖優(yōu)點(diǎn)：探測范圍遠(yuǎn)，成本低缺點(diǎn)：非連續(xù)性探測，牢靠性還有待提高巷道超前探測-聲波探測技術(shù)之一超前探測系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案偏移成像結(jié)果異樣提取界面四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)彈性波CT探測-聲波探測技術(shù)之二優(yōu)點(diǎn)：一次探測范圍大，成本低，結(jié)果牢靠缺點(diǎn)：非連續(xù)性探測四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)PASAT-M型便攜式微震探測系統(tǒng)錨桿作為傳導(dǎo)媒介耦合質(zhì)量四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)波速梯度與沖擊緊急性的相關(guān)性

高波速梯度區(qū)高波速區(qū)P波速度與震源位置比照圖（天山—帕米爾結(jié)合帶及其鄰近地區(qū)）圍巖波速結(jié)構(gòu)波速大小異樣區(qū)臨巷距波速梯度四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)波速大小角度表征——波速異樣系數(shù)AC(AbnomalCofficient)Vp—測區(qū)內(nèi)某點(diǎn)縱波波速值；Vp0—測區(qū)內(nèi)縱波波速平均值；Vpc—煤巖體極限縱波波速值。波速梯度角度表征——波速梯度系數(shù)GC(GradientCofficient)速度場中的梯度GP為波速變更率最大的方向上的波速變更率。沖擊緊急性評價(jià)模型四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)煤巖層沖擊緊急性評價(jià)模型煤巖層沖擊緊急性指數(shù)煤巖層沖擊緊急區(qū)域等級劃分C值越大，表明該處異樣發(fā)生動(dòng)力破壞的可能性越大。該模型C值最大為1，最小值則取決于實(shí)測數(shù)據(jù)。波速異樣區(qū)域提取圖斷層分布推斷圖四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)案例分析之一：探測斷層方位5.15沖擊事務(wù)5月13日緊急評價(jià)結(jié)果（剛復(fù)原生產(chǎn)）依據(jù)探測結(jié)果進(jìn)行了緊急等級和區(qū)域的確定，依據(jù)評價(jià)結(jié)果接受有針對性的防治方法和對策5月14日和5月15日發(fā)生兩起沖擊地壓，釋放能量4.58*107J和2.2*108J，但由于提前實(shí)行了卸壓和防范措施，未對生產(chǎn)造成影響5.14沖擊事務(wù)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)案例分析之二：緊急區(qū)域劃分爆破前爆破后爆破孔深25m：部分高應(yīng)力轉(zhuǎn)移至淺部爆破孔深20m：淺部應(yīng)力得到充分釋放爆破孔深15m：爆破影響巷道支護(hù)區(qū)支護(hù)效果四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)案例分析之三：解危效果檢驗(yàn)微震監(jiān)測-聲放射技術(shù)監(jiān)測原理ARAMIS微震系統(tǒng)優(yōu)點(diǎn)：監(jiān)測范圍大，具有精確的定位功能缺陷：投入大，對運(yùn)用者要求較高四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)發(fā)生的時(shí)間、地點(diǎn)：發(fā)生的強(qiáng)度：大于6次方事務(wù)大于7次方事務(wù)生產(chǎn)期間的沖擊緊急性遠(yuǎn)大于檢修期間緊急區(qū)域的作業(yè)工作（解危、擴(kuò)修等）應(yīng)盡量支配在檢修班進(jìn)行四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)預(yù)料緊急時(shí)期南翼煤層厚度大、斷層落差大破壞性沖擊地壓主要發(fā)生在南翼采區(qū)上巷沖擊緊急性大于下巷沖擊地壓防治既要全面，又要有針對性（以南翼采區(qū)為主，更加側(cè)重上巷）南翼采區(qū)北翼采區(qū)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)評價(jià)緊急區(qū)域地音活動(dòng)反映煤巖損傷狀態(tài)，與受力狀況親密相關(guān)優(yōu)點(diǎn)：可實(shí)現(xiàn)時(shí)間和空間上的連續(xù)監(jiān)測，可用于沖擊地壓短期預(yù)警。缺點(diǎn)：投入大、對運(yùn)用者要求高地音監(jiān)測技術(shù)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)應(yīng)用實(shí)例1某三水平北17層三四區(qū)一段四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)預(yù)警時(shí)間：3-4d預(yù)警時(shí)間：4-5h預(yù)警時(shí)間：3-4h預(yù)警時(shí)間：1-2d某礦1411工作面ARES-5E地音預(yù)警效果應(yīng)用實(shí)例2預(yù)報(bào)沖擊地壓預(yù)報(bào)礦壓顯現(xiàn)預(yù)報(bào)沖擊地壓預(yù)報(bào)沖擊地壓地音等級大多在沖擊地壓或頂板斷裂之前就產(chǎn)生變更，其前兆信息超前時(shí)間從幾小時(shí)到數(shù)天不等，因此可保證現(xiàn)場有足夠時(shí)間實(shí)行平安措施。四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)應(yīng)力監(jiān)測實(shí)測應(yīng)力云圖優(yōu)點(diǎn)：能干脆監(jiān)測應(yīng)力大小，可實(shí)時(shí)連續(xù)監(jiān)測、可視化、易于分析缺點(diǎn)：屬于點(diǎn)監(jiān)測，不能獲得確定應(yīng)力大小，應(yīng)力計(jì)安裝質(zhì)量對監(jiān)測效果影響大，只能監(jiān)測垂直應(yīng)力，不適用構(gòu)造型沖擊地壓預(yù)料四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)KBD7KBD5電磁輻射監(jiān)測優(yōu)點(diǎn)：操作簡潔，投入較低缺點(diǎn)：電磁干擾比較嚴(yán)峻四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)支架受力監(jiān)測KJ21支架壓力在線監(jiān)測系統(tǒng)結(jié)構(gòu)支架壓力與沖擊地壓發(fā)生的關(guān)系工作面沖擊后優(yōu)點(diǎn)：操作簡潔，投入較低缺點(diǎn)：只適用于堅(jiān)硬頂板條件下的工作面沖擊地壓監(jiān)測預(yù)報(bào)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)鉆屑法監(jiān)測鉆孔深度/采高1.51.5～33煤粉量指數(shù)＞1.52～3≥4鉆屑法是通過在煤層中打直徑42~50mm的鉆孔，依據(jù)排出的煤粉量及其變更規(guī)律和有關(guān)動(dòng)力效應(yīng)，鑒別沖擊緊急的一種方法。作為沖擊緊急性進(jìn)一步確認(rèn)和解危效果檢驗(yàn)的幫助手段。優(yōu)點(diǎn)：投入少，技術(shù)簡潔缺點(diǎn)：時(shí)空不連續(xù)、工作量大，人為影響很大四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)沖擊地壓綜合監(jiān)測預(yù)警技術(shù)各種監(jiān)測手段都具有各自的優(yōu)缺點(diǎn)、運(yùn)用條件和范圍；孕育和發(fā)生過程都異樣困難，對沖擊地壓的預(yù)料預(yù)報(bào)往往須要運(yùn)用多學(xué)科，多種觀測方法，對數(shù)據(jù)的聯(lián)合分析和處理；須要各種監(jiān)測手段的合理搭配和組合。波蘭、南非等國：全部沖擊地壓礦井都接受微震+地音+鉆屑法的聯(lián)合監(jiān)測方式我國：監(jiān)測手段遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其它國家，但各種手段的關(guān)聯(lián)性探討不夠，數(shù)據(jù)之間的綜合分析還很欠缺四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)巖石外力接收（聲信號(hào)）巖石力學(xué)狀態(tài)與性質(zhì)聲發(fā)射實(shí)驗(yàn)地音（AE）：高頻、低能微震（MS）：低頻、高能巖石受力破壞的不同階段會(huì)產(chǎn)生不同強(qiáng)度和不同頻率的振動(dòng)AEMS地音微破裂孕育階段微震宏觀破壞啟動(dòng)階段量變階段質(zhì)變階段AE應(yīng)力曲線MS應(yīng)力—地音—微震三者關(guān)系震聲風(fēng)險(xiǎn)評估系統(tǒng)事務(wù)記錄及定位系統(tǒng)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)沖擊地壓綜合監(jiān)測預(yù)警技術(shù)微震監(jiān)測：劃分緊急區(qū)域，對監(jiān)測區(qū)域緊急性的中長期趨勢做出推斷（屬于中長期緊急預(yù)料手段，至少以天為單位），沖擊地壓屬于微震范疇，該預(yù)料方法屬于以震報(bào)震（統(tǒng)計(jì)預(yù)報(bào)）；地音監(jiān)測：對即將發(fā)生的煤巖斷裂事務(wù)（微震或沖擊地壓）進(jìn)行監(jiān)測和預(yù)報(bào)，預(yù)料間隔時(shí)間以班和小時(shí)（也可以以分鐘）為單位，可實(shí)現(xiàn)對沖擊地壓的短期、臨震預(yù)警（前兆預(yù)報(bào)）；鉆屑法：在微震和地音預(yù)料基礎(chǔ)上，作為緊急性進(jìn)一步確認(rèn)的手段。地音、微震、沖擊地壓三者之間關(guān)系微震+地音+鉆屑法相結(jié)合（波蘭）☆地音是煤巖裂開的量變階段（預(yù)報(bào)的關(guān)鍵時(shí)期）☆微震是煤巖裂開的質(zhì)變階段☆沖擊地壓屬于微震范疇，是具有破壞性顯現(xiàn)的高能微震事務(wù)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)優(yōu)點(diǎn)一：空間互補(bǔ)可以實(shí)現(xiàn)區(qū)域大范圍遠(yuǎn)場監(jiān)測與關(guān)鍵區(qū)域精細(xì)化監(jiān)測的有效統(tǒng)一，在空間上達(dá)到了優(yōu)勢互補(bǔ)。地音監(jiān)測區(qū)域微震監(jiān)測區(qū)域四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)優(yōu)點(diǎn)二：時(shí)間互補(bǔ)可以監(jiān)測煤巖體從能量聚集到最終釋放的整個(gè)過程，使長期緊急趨勢預(yù)料與短期臨震預(yù)警相結(jié)合。達(dá)到對沖擊地壓從孕育到啟動(dòng)再到?jīng)_擊破壞的全程監(jiān)測，有利于對沖擊地壓孕育初始階段的有效限制，以避開沖擊地壓的形成。四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)優(yōu)點(diǎn)三：振動(dòng)信息互補(bǔ)單獨(dú)接受微震或地音系統(tǒng)，都會(huì)造成部分信息的丟失，接受微震和地音相結(jié)合的措施，可以達(dá)到對煤巖裂開過程中高頻信號(hào)和低頻信號(hào)的有效補(bǔ)充，使監(jiān)測信息更為豐富和完整，從而實(shí)現(xiàn)對整個(gè)頻率范圍的完整監(jiān)測。四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)新汶華豐煤礦高采動(dòng)應(yīng)力疊加：下層遺留煤柱d級c級b級a級四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)赤峰古山煤礦高采動(dòng)應(yīng)力疊加：上采空區(qū)邊界四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)彬長胡家河煤礦斷層活化四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)提綱一、概述二、沖擊地壓的可預(yù)料性三、開采前沖擊緊急性評價(jià)技術(shù)四、開采過程中沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)五、沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)方法與理論六、沖擊地壓遠(yuǎn)程監(jiān)控技術(shù)沖擊地壓概率預(yù)料理論沖擊地壓前兆特征識(shí)別（以地音為例）沖擊緊急評價(jià)指標(biāo)的選擇及預(yù)警值的確定預(yù)料預(yù)報(bào)效能檢驗(yàn)技術(shù)五、沖擊地壓概率預(yù)料理論與方法四個(gè)科學(xué)問題確定性預(yù)料：必需對探討對象的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及形成機(jī)理有足夠的相識(shí)，能建立起運(yùn)動(dòng)學(xué)或動(dòng)力學(xué)方程，并且能獲得解方程所必需的邊界條件和初始條件。（日蝕、月食）接受確定性方法把不同的可能性歸結(jié)為簡潔的“有”和“無”,將會(huì)造成很大的盲目性和被動(dòng)性。概率性預(yù)料：一時(shí)還無法弄清探討對象成因規(guī)律的狀況下運(yùn)用。概率預(yù)料在給出沖擊概率的同時(shí)也就給出了不發(fā)生沖擊地壓的可能性，因而較好的協(xié)調(diào)和表達(dá)沖擊地壓潛在的不行預(yù)知性，便于運(yùn)用者依據(jù)不同的警報(bào)水平實(shí)行不同的預(yù)防措施，從而提高沖擊地壓預(yù)料的客觀性和精確性。沖擊地壓的預(yù)料方法五、沖擊地壓預(yù)料理論與方法沖擊地壓應(yīng)接受概率性預(yù)料帕克菲爾德試驗(yàn)場的地震反應(yīng)決策流程圖緊急等級A、B、C、D對應(yīng)72小時(shí)內(nèi)發(fā)震概率分別超過37%，11%，2.8%，0.68%；依據(jù)不同的緊急等級實(shí)行不同的應(yīng)對策略；預(yù)料者細(xì)致地、負(fù)責(zé)地給出地震發(fā)生的概率值，接受何種反應(yīng)決策由運(yùn)用者確定。五、沖擊地壓預(yù)料理論與方法沖擊地壓前兆信息識(shí)別是沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)的前提※重要性：沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)的關(guān)鍵在于獲得有效的前兆信息并識(shí)別其物理機(jī)制和規(guī)律，而對前兆異樣相識(shí)的不斷深化是提高沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)水平的關(guān)鍵所在?！袆e某一觀測異樣是否屬于的前兆異樣，可以從兩個(gè)方面考慮：其一，該異樣信息是否與沖擊地壓機(jī)理干脆或間接相關(guān)，是否能為沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)供應(yīng)依據(jù)；其二，該異樣信息能否反映煤巖體的狀態(tài)及其發(fā)展趨勢，如應(yīng)力、能量、破壞等，其變更規(guī)律能否說明煤巖活動(dòng)規(guī)律以及能否利用相應(yīng)的理論進(jìn)行說明。沖擊地壓前兆信息識(shí)別頂板斷裂引發(fā)沖擊地壓前兆信息識(shí)別MS沖擊地壓前兆信息識(shí)別突變型地音活動(dòng)模式采動(dòng)高應(yīng)力沖擊地壓前兆特征MS采動(dòng)高應(yīng)力：采動(dòng)應(yīng)力+背景應(yīng)力沖擊地壓前兆信息識(shí)別持續(xù)穩(wěn)定型地音活動(dòng)模式斷層活化引發(fā)沖擊地壓前兆特征波動(dòng)型地音活動(dòng)模式?jīng)_擊地壓前兆信息識(shí)別結(jié)論※不同沖擊啟動(dòng)類型具有不同的前兆地音活動(dòng)特征：突變型地音模式適合于用來預(yù)料頂板斷裂型沖擊地壓，且具有較好的靈敏性；持續(xù)穩(wěn)定型則一般不會(huì)出現(xiàn)非穩(wěn)定的突變狀態(tài)，適合采動(dòng)高應(yīng)力引發(fā)的沖擊地壓預(yù)料；波動(dòng)型地音模式包含類似主震-余震型和前震-主震型兩種，適合于斷層活化型沖擊地壓預(yù)料?！罁?jù)監(jiān)測區(qū)域的沖擊地壓啟動(dòng)類型進(jìn)行緊急前兆信息的識(shí)別有助于降低誤報(bào)，可大大提高沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)水平。沖擊地壓前兆信息識(shí)別預(yù)料沖擊地壓與自然地震有很多類似之處，但也有很大不同沖擊地壓定量化預(yù)料還須要借助地震探討領(lǐng)域的豐碩成果：（1）礦山地震與自然地震之間不存在系統(tǒng)性的差異，大多數(shù)自然地震機(jī)理也均可用于礦山地震；（2）礦震（沖擊地壓）探討的手段和方法大都源于自然地震。沖擊地壓定量化預(yù)料又不能完全等同于地震預(yù)料：（1）地震活動(dòng)過程主要受到巖體本身性質(zhì)和四周相對較穩(wěn)定的力場所確定的，具有較好的連續(xù)性和規(guī)律性；（2）礦山地震活動(dòng)除了受到巖體變形和應(yīng)力重新分布過程的作用之外，還干脆受到采掘活動(dòng)的猛烈影響，這種影響常擾亂或打斷了巖體正常變形破壞過程，從而變更了原來環(huán)境下地震活動(dòng)的正常發(fā)育過程。沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定可以從兩個(gè)方面入手：借助地震學(xué)領(lǐng)域探討的豐碩成果，接受能定量描述巖體應(yīng)力變更和緊急趨勢的地震學(xué)參數(shù)：（1）明確的物理意義（2）有應(yīng)用價(jià)值（3）較高的靈敏性探尋采礦活動(dòng)對沖擊地壓的影響關(guān)系，建立能緊密體現(xiàn)礦山微震活動(dòng)與開采響應(yīng)關(guān)系的指標(biāo)。沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)的選擇沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定地震領(lǐng)域指標(biāo)應(yīng)用實(shí)例1b值:反應(yīng)評價(jià)區(qū)域的整體應(yīng)力水平最小二乘法極大似然法低b值預(yù)示有沖擊緊急危險(xiǎn)等級取值范圍a>0.7b0.61～0.7c0.51～0.61d<0.51千秋礦21141工作面b值評價(jià)緊急表“G-R”關(guān)系沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定Mm值:即“缺震”，反應(yīng)評價(jià)區(qū)域能量釋放的不勻整性,意味著將要發(fā)生缺失震級的微震活動(dòng)趨勢。高M(jìn)m值預(yù)示有沖擊緊急危險(xiǎn)等級取值范圍a<3.57b3.57～3.8c3.8～4.03d>4.03千秋礦21141工作面Mm值評價(jià)緊急表沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定地震領(lǐng)域指標(biāo)應(yīng)用實(shí)例2開采響應(yīng)關(guān)系的指標(biāo)1-巷道擴(kuò)修對沖擊地壓的影響巷道擴(kuò)修大大增加了沖擊地壓發(fā)生概率千秋煤礦：21141下巷擴(kuò)修（工作面停產(chǎn)）的3個(gè)多月里發(fā)生7次方?jīng)_擊事務(wù)30次，而此后正常生產(chǎn)期間的13個(gè)月里（無擴(kuò)修），僅發(fā)生9次。龍家堡煤礦：60%以上沖擊地壓均與巷道擴(kuò)修有關(guān)。危險(xiǎn)等級取值范圍a無擴(kuò)修活動(dòng)b采動(dòng)影響范圍外擴(kuò)修（>300m）c采動(dòng)弱影響范圍內(nèi)擴(kuò)修（150-300m）d采動(dòng)強(qiáng)影響范圍內(nèi)擴(kuò)修（<100m）回風(fēng)巷擴(kuò)修沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定307工作面410工作面開采速度與緊急性基本成正相關(guān)關(guān)系工作面應(yīng)盡量保持勻整慢速推動(dòng)，日推動(dòng)速度限制在3m以內(nèi)盡量避開長時(shí)間停產(chǎn)回采速度對沖擊地壓的影響開采響應(yīng)關(guān)系的指標(biāo)2-開采強(qiáng)度對沖擊地壓的影響工作面同采對沖擊地壓的影響降低相互擾動(dòng)；加大工作面長度，確保單個(gè)回采面滿足礦井產(chǎn)量要求。沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定微震評價(jià)指標(biāo)指標(biāo)10個(gè)地震活動(dòng)性指標(biāo)：

b值、η值、P(b)值、AC值、Z-Map值、Mm值、A(b)值、Mf值、S值、△F值6個(gè)反映開采活動(dòng)對沖擊地壓響應(yīng)的指標(biāo)：反映開采區(qū)域環(huán)境變更的指標(biāo)：AEk值、ANk值反映開采強(qiáng)度指標(biāo)：EL值反映工作面開采強(qiáng)度變更的指標(biāo)：KN值、KE值反映解危措施實(shí)施效果的指標(biāo)：Eb值沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定地音評價(jià)指標(biāo)地音異樣往往預(yù)示沖擊緊急性的增加：異樣安靜或異樣猛烈。能量異樣系數(shù)頻次異樣系數(shù)沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定綜合預(yù)警值的確定計(jì)算各指標(biāo)權(quán)重：指標(biāo)值得歸一化處理：綜合評價(jià)指標(biāo)：關(guān)鍵:各指標(biāo)權(quán)重的確定（并非完全必要）當(dāng)?shù)椭稻o急時(shí)當(dāng)高值緊急時(shí)預(yù)警級別危險(xiǎn)等級取值范圍備注a[0，0.5)開掘正常進(jìn)行b[0.5，1.0)加強(qiáng)監(jiān)測c[1.0，2.0)作出預(yù)報(bào)，采取解危措施d≥2.0作出預(yù)報(bào)，采取解危措施，必要時(shí)撤離人員沖擊地壓預(yù)料預(yù)報(bào)指標(biāo)確定必需考慮以下五個(gè)因素：（1）不同的預(yù)報(bào)時(shí)間的影響：預(yù)料一天內(nèi)和一個(gè)月內(nèi)發(fā)生，報(bào)準(zhǔn)率差別很大；（2）不同的預(yù)料范圍的影響：整個(gè)礦井和某一具體位置，報(bào)準(zhǔn)率差別很大；（3）不同的預(yù)料強(qiáng)度的影響：預(yù)料能量為5次方的事務(wù)和7次方的事務(wù)，報(bào)準(zhǔn)率差別很大；（4）不同的背景概率的影響：若背景概率為30%，此時(shí)50%的發(fā)震概率雖高，卻也無預(yù)報(bào)意義，相反，若背景概率為0.01%，那么即使只有10%的發(fā)震概率也具有預(yù)報(bào)意義。（5）不同預(yù)料時(shí)間間隔的影響：若每天都進(jìn)行預(yù)料預(yù)報(bào)，報(bào)準(zhǔn)率為100%，事實(shí)上失去了預(yù)料意義，必需考慮虛報(bào)和漏報(bào)的影響。預(yù)料效能檢驗(yàn)是不斷改善預(yù)料方法和指標(biāo)的關(guān)鍵沖擊地壓預(yù)報(bào)效能檢驗(yàn)技術(shù)以往沖擊地壓預(yù)報(bào)效能檢驗(yàn)都停留在個(gè)別成功的案例上，不夠全面R值評分法：充分考慮了虛報(bào)、漏報(bào)和數(shù)據(jù)服務(wù)時(shí)間的影響R=0隨機(jī)預(yù)報(bào)R<0指標(biāo)失效R>0指標(biāo)起效R=1全報(bào)對R越大，預(yù)料效果越好概率增益法：充分考慮背景概率的影響，且與預(yù)料的時(shí)、空、強(qiáng)和范圍無關(guān)：概率增益：GA=P(E/A)/P(E)GA<1指標(biāo)失效GA=1隨機(jī)預(yù)報(bào)GA>1指標(biāo)起效GA越大，預(yù)料效果越好應(yīng)進(jìn)行系統(tǒng)、全面的評價(jià)沖擊地壓預(yù)報(bào)效能檢驗(yàn)技術(shù)R值評分法：地震年度預(yù)料效能檢驗(yàn)的主要方法。應(yīng)用案例分析礦井名稱監(jiān)測系統(tǒng)背景概率發(fā)震概率有沖擊報(bào)準(zhǔn)率無沖擊報(bào)準(zhǔn)率漏報(bào)率虛報(bào)率概率增益R值平均華豐煤礦ARES地音4.3%38.2%63.4%81.