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矿山动力灾害前兆规律及微震监测分析技术研究
2019-04-29  出处:煤客网  煤客新闻网  煤矿网  来源:网络   人气:0   

分析仪及STL-1、STL-12型多通道声发射监测系统,用于微震监测;华丰煤矿在1995年与中国地球物理学会合作设计安装了微震监测系统,通过十年来的连续监测,积累了大量的数据资料。1984年后,门头沟、房山、陶庄、北票、龙凤等煤矿曾陆续引进波兰地音-微震监测定位系统(SAK-SYLOK),但操作条件困难,均没有坚持连续监测,绝大多数矿山的矿震是由区域地震监测台网观测而得到观测资料很难用于研究矿震的空间域规律。凡口铅锌矿从加拿大引进我国井下微震监测系统,但目前该系统没有完全取得应有的作用;山东科技大学与澳大利亚联邦科学院联合,就煤矿灾害的预测及防治工作进行科技攻关,设计了井下微震定位监测系统,用于实时监测岩体破裂及灾变过程。 尽管我国一些矿山已经采用了微震监测技术,但由于现场缺乏高素质的微震信息处理和分析人员,未能形成完整的监测分析和预报思路。因此,目前微震技术在我国的应用缺乏成功的示例。由于冲击地压、煤(岩)与瓦斯突出和突水等动力灾害现象的机理尚未弄清楚,因此,面对先进监测系统得到的繁多的监测数据,如何充分利用和开发这些第一手资料并进行合理的解释,从中得到可以预测未来煤矿瓦斯突出、突水等动力活动的信息,则是冲击地压、煤与瓦斯突出和突水等动力灾害预警技术工作中的难点。 2.3传统矿山动力灾害理论缺乏对“孕育过程”时空演化规律的认识,难以掌握灾害预报所必需的“前兆特征” 传统的冲击地压、煤与瓦斯突出和突水等矿山动力灾害的研究大都只是关注瓦斯压力、浓度、水位等表观信息的变化,而从本质上说,冲击地压、煤与瓦斯突出和突水等矿山动力灾害是一个非平衡条件下,由渐进破坏诱发突变的非线性失稳过程。因此,为了准确预报矿山动力灾害的研究,就必须研究灾害孕育过程中微破裂的时空演化及其前兆特征。针对深部岩体破坏、失稳机制的复杂性,紧紧抓住岩石变形和破裂“过程”这个涉及失稳问题的本质,从岩石的"非均匀性和非连续性"两个关键特征入手,在充分考虑岩石介质力学性质、环境因素和开采过程时空演化过程复杂性的基础上,从探索动力灾害孕育的内在动因和微破裂演化入手,建立这些岩石破裂过程失稳机理、成因、特征的描述方法,揭示采动应力场与微震活动性之间的时空内在联系和前兆规律,为建立具有可操作性的矿山动力灾害分析预报方法奠定科学基础。 3.在本领域取得突破的机遇 3.1国家高度重视矿山安全工作,为矿山动力灾害机理和预报方法研究提供了良机 近十多年来,以冲击地压、煤与瓦斯突出、突水为主的矿山动力灾害已成为我国工业安全领域的主要灾害,已成为制约我国煤炭产业健康发展的关键因素,国家领导人及全社会都对此给予了高度关注,为本项目研究提供了足够的动力。国民经济的快速发展,对煤炭能源的需求激增,行业经济形势看好,如果不能有效控制矿山动力灾害,煤炭能源的供给将难以保证。研究矿产资源开采过程诱发动力灾害的前兆规律及其监测预报的关键科学问题,建立并完善矿山动力灾害预测预报基础理论和方法,是保障我国能源安全和实现十六大提出的"高度重视安全生产、保护国家财产和人民生命安全"国家战略目标的重大需求,也是全面建设小康和谐社会的必要条件。 3.2现代非线性科学、破坏力学、计算力学、信息科学的结合为矿山动力灾害机理的研究奠定了坚实基础 矿山动力灾害是具有强非均匀性、强非连续性、强非线性的复杂工程地质介质在水、气、热、化学等多场耦合作用下的损伤演化和渐进破裂诱发灾变的过程,开展矿山动力灾害机理和监测预报分析方法的研究,涉及非线性科学、破坏力学、计算力学、信息科学等现代系统科学知识。近年来,现代系统科学包括突变理论、分形理论、协同学、局部化理论、细观力学方法等的发展,为矿山动力灾害孕育机制的研究奠定了坚实的理论基础。 3.3微震监测技术、网络传输技术、大规模并行计算技术的发展为矿山动力灾害分析预报方法的研究提供了技术保障 实现矿山动力灾害预测的可能性首先是得益于微震(声发射)监测技术的出现

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