6月19日,由中国煤科开采研究院承担的总科研经费达9000万元的陕西省陕煤集团“彬长矿业集团防冲开采规划与综合防治技术”项目研究方案研讨会在北京召开。中国工程院彭苏萍、蔡美峰、王双明、康红普、王国法5位院士,中国煤炭工业协会刘峰副会长以及冲击地压防治科研院校和煤炭企业负责人等13名专家对项目研究方案进行研讨和会审,中国煤科首席科学家、研究员潘俊锋在会上对研究方案进行汇报。
监测预警是开展冲击地压解危工作的必要前提,而预警水平的高低直接决定了解危工程实施的时空精准度,进而影响灾害治理效果。
近日,潘俊锋研究员团队以冲击地压发生载荷条件为切入点,提出了对冲击启动载荷源开展分源监测的思路,并详细介绍了中煤科工开采研究院开发的煤矿冲击地压分源权重综合监测预警平台。这项成果以《煤矿冲击地压综合监测预警平台研究及应用》为题(点击查看)于6月30日发表于《煤炭科学技术》2021年第6期。该项研究成果也是本期“矿井冲击地压防治技术与工程实践”专题(点击查看专题)14篇约稿中的一篇。
影响冲击地压发生的因素复杂多变,但都归结于为冲击启动提供载荷源,有的提供集中静载荷、有的提供集中动载荷。因此,针对发生条件中的动、静载荷进行分源监测是冲击地压防治研究的重点。
冲击地压发生条件与开采深度的关系
冲击地压启动载荷条件
植入不同技术的设备以及多信息量的综合监测与预警,是煤矿提高冲击地压预警准确度的主要趋势。研究人员采用微震监测系统来监测大范围高位坚硬厚岩层断裂所产生的动载荷;采用地音监测系统来监测小范围低位坚硬厚岩层断裂所产生的动载荷;采用煤体应力监测系统来监测采动围岩中产生的静载荷。
冲击地压监测预警平台框架
潘俊锋研究团队建立的冲击地压监测预警平台主体框架由数据采集层、数据存储层、办公业务层、综合结果展示层等4个层次组成。其中数据采集层:采集各类冲击地压监测数据,涵盖不同尺度、不同物理意义、不同格式等。数据存储层:建立统一的冲击地压多参量监测数据管理中心,统筹各类型数据。办公业务层:基于统计学、地球物理学及工程相关性,对多参量数据进行规律性分析。结果展示层:将结论性分析成果,以适当的格式和便捷的途径传递给阅读方。
冲击地压综合预警单元
在对冲击地压动静载荷预警指标赋予权重时,研究人员充分考虑到权重设定后,无论采用哪种算法,特别危险的某1~2种评价指标,很可能会被其他危险指数低的指标中和,从而降低了总体评价的危险程度。为此,预警算法增加变权综合评价方式,其权重大小除了本身对冲击地压发生的贡献率之外,还将受指标危险等级的影响,如果其中某一项指标危险等级较高,其对诱发冲击贡献率又大,其权重便随之增大,来回避其他安全性指标中和。
2010年至今,中煤科工开采研究院采矿所持续研究煤矿冲击地压综合监测预警平台已历时十余年,平台至今先后经过了数次改革与优化,其中具有革命性的版本就有3代。预警平台在千秋煤矿、华亭煤业集团、陕西孟村矿、小庄矿、大佛寺矿、胡家河矿、文家坡等煤矿的冲击地压监测预警中发挥了重要作用。