煤岩电磁辐射理论与技术新进展
电磁辐射技术在煤矿系统中的应用
号也越 来越强 ； 应 力集 中 区 ， 力 和 瓦斯 压 力 达 最 在 应
第 ６期
２ ０年 ６月 ０１
山 西 焦 煤 科 技
Ｓ ａ ｘ ｋ ｎ ａ ｃｅ ｃ ｈｎｉ Ｃｏ ｉｇ Ｃｏ ｌＳ ｉｎ ｅ＆ Ｔｅ ｈ ｏｏ ｙ ｃ ｎ ｌｇ
Ｎｏ ．６
Ｊ ｎ ２ １ ｕ．００
・
试验研究 ・
电磁辐射技术在煤矿系统中的应用
阚 士 凯① ，张 杨 ，朱 劫 ，张 继
２ １ 电磁 辐 射 法 预 测 煤 矿 水 患 的 原 理 ．
含 水煤 岩在 变形 破裂 时能 够产生 电磁 辐射 ， 煤岩 的含水 量越 大 ， 电磁 辐 射信 号 强 度 越 弱 ， 的存 在 对 水
电磁辐 射产 生明显 的影 响 。另外 ， 水分 使煤样 电磁 辐
射 信号 的集 中程度 发生 变化 ， 自然 原煤 的峰前 信号 不 多， 含水 煤样在 峰前 电磁 辐 射 信 号增 多 ， 其 强 度 水 但 平低 于 自然原煤 。水 对受 载 煤 岩 电磁辐 射 的影 响有
关键 词 煤矿 ； 电磁 辐射 ； 煤岩 地质 灾害 ； 究 ； 用 研 应
中图分类 号 ： １ ８ 文 献标 识码 ： 文章 编号 ：６ ２ ０ ５ （ ０ ０ ０ －０ ３ － ０ ＴＤ ７ Ｂ １７ － ６２２ １ ）６ ０３ ３
电磁 辐射 技术是 一 种地球 物 理 方法 。岩石 破裂 电磁辐 射是 指岩 石受 载 破 裂 过 程 中 向外 辐 射 电磁 能 量的过 程或现 象 。关 于 岩 石 破裂 电磁 辐 射 效应 的研 究， 在理 论上及 应用 研究 方 面 ， 取得 了很 大 的进 步 。 都 但 是研究 多 限于大 理 石 、 岗岩 和石 英 等坚 硬 岩 石 ， 花 而且 大 多数研 究仅 限于定 性研 究 。 目前 ， 电磁 辐射 技 术 已经开 始应用 于 煤 矿 系统 ， 在探 测 煤 炭 资 源 ， 测 预 冲击 矿压 、 顶板来 压 规 律 、 与 瓦斯 突 出和 寻 找水 患 煤
煤岩识别技术的发展现状及展望
煤岩识别技术的发展现状及展望
李久明
【期刊名称】《陕西煤炭》
【年(卷),期】2023(42)1
【摘要】为准确识别煤岩界面,提高采煤工作面智能化水平,推动煤炭清洁、高效、安全生产,总结了目前煤岩识别技术的研究和应用进展。
阐述了射线检测、电磁波检测、红外成像、图像识别、振动检测、截割力、高光谱和透明地质模型等方法。
分析了相应的原理和最新应用效果,提出钻孔雷达辅助探测技术,随采构建多信息融合工作面地质模型,是解决煤岩界面识别问题的途径之一,为煤矿智能化生产和提质增效提供更多参考和借鉴。
【总页数】4页(P206-209)
【作者】李久明
【作者单位】中国中煤能源集团有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD823
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5.煤岩显微组分自动识别技术现状及关键问题分析
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煤岩电磁辐射技术及其应用第二讲
一、煤岩动力灾害 ——顶板事故
2011年9月24日15时19分，云南曲靖祠堂坡煤矿发生 一起顶板垮落事故，造成5人死亡。
《盲井》剧照
现实版盲井
煤体内开掘切割眼后应力重新分布
a—切眼宽度；Q—切眼上部岩体重量； H—煤层距地面深度；γ—上覆岩层的容重
工作面围岩应力分布
a—增压区；b—减压区；c—稳压区
基本顶初次周期垮落（来压）示意图
L2--周期垮落步距；h—直接顶厚度；m—煤层厚度
岩层移动推测图
(a)岩层内部破坏推测图 1—冒落带；2—裂隙带；3—弯曲下沉带
（b）沿工作面推进方向的分区(裂隙带)
A-煤壁支承区；B-离层区；C-重新压实区
“其上支板，以防压崩 耳。凡煤炭去空，而后 以土填实其井 。”
力－时间曲线
P/kN
100
150 t/s
200
250
300
电磁辐射与载荷有较好 的对应关系，电磁辐射随 着摩擦力的增大而增大。
脉冲数 能量
原煤摩擦实验电磁辐射图
二、煤岩电磁辐射的研究——实验研究
4、煤岩分级加载及蠕变过程电磁辐射特征规律
7 6 5 4 3 2 1 0 0
应变ε /%
б =5.9MPa
电液伺服压力试验机
二、煤岩电磁辐射的研究—— 实验研究
课题组通过对不同煤矿、上千块煤岩试样的实验测试，主要 研究了以下内容：
不同类型煤岩冲击破坏的电磁辐射特性及与应力、变形之间的相 关性；
不同作用因素（加载方式：单轴压缩、单轴拉伸、磨擦、蠕变、 冲击、三轴等）、加载速率、煤岩类型（不同矿区的煤岩、不同 冲击危险性的煤、岩石、组合煤岩、不同含水量的煤岩）下的电 磁辐射规律； 电磁辐射与声发射的相关性。
电磁辐射法在岩爆监测中的应用
ＩＳ １ｏ Ｓ Ｎ ｏ ５—２ ６ ７３ ＣＮ ４ —１ １ ／ Ｄ ３ ２５Ｔ
矿 业研 究与开发 第 ２ ６卷 第 １ 期
ＭＩ Ｎ ＮＩ Ｇ Ｒ ＆ Ｄ，Ｖ ｌ ２ Ｎｏ １ ｏ ， ６， ．
２０ ０６年 ２月
Ｆｂ ２０ ｅ ，０６
次。 由此 ， 出 了一 种 新 的预 测 岩 爆 等 矿 井 动 力灾 提
关键 词： 岩爆； 电磁 辐射 法； 地压监测 ； 巷道掘进
中图分类号 ：Ｄ ２ Ｔ ３４ 文献标 识码 ： Ａ
文章 编 号 ：０ ５— ７ ３ ２０ ） １— ０ ９— ２ １０ ２ ６ （ ０ ６ ０ ０６ ０
电 磁 辐 射 法 在 岩 爆 监 测 中 的 应 用
刘建辉 ， 李化敏
（ 河南理工大学 资源与材料工程系 ， 河南 焦作市 ４４ ０ ） ５ ０３
摘 要： 简述 了电磁 辐射 法预 测岩爆 的原理 ， 实测给 出了有
岩爆的预测是深部开采工程 中遇到 的最棘手问
题之 一 。到 目前 为 止 ， 国际 上 还 没 有 一 个 国家 的岩
ｔｔ ｇｒｃ ｕｓ． ｏ ｎ ｏ ｋ ｂ ｒｔ ｉ
反映了岩爆等煤岩灾害动力现象 的主要影响因素， 电磁辐射强度主要反 映了煤岩体的受载程度及变形
Ｋｅ ｏ ｄ ：Ｒ ｃ ｂ ｍｔ Ｅ ｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｍｉｓ ｎ ｙ Ｗ ｒ ｓ ｏ ｋ ｕ ， ｌ ｃ ｍａ ｎ ｔ ｅ ｓ ｉ ｍｅｈ ｄ， ｒ ｃ ｏ ｔｏ
段， 根据前兆信 息判断岩爆 的危险程度 。根据现场
人员伤亡。随着矿井开采深度的增加 ， 延伸速度 的
加快 ， 深井岩爆逐渐显现， 并成为诱发矿 区地压破坏 灾难 的又一大触发因素 。
煤岩电磁辐射特性及其应用研究进展
自 显科乎建展 第１卷 第５ ２０年５ ６ 期 ０６ 月
的物理 力学 状态 、受 力 状态 、瓦斯 对 工 作 面 电磁 辐 射强度 的影 响 ，并 用 谐振 频 率 为 １ ０ Ｈｚ的天 线 测 ０ ｋ 定 了不 同采 煤工 作 面 的天 然 电磁 辐 射 ，用 电磁 辐 射
５ ３ ３
性 及其 应用 研究 是从 ２ ０世 纪 ８ Ｏ年 代末 、９ ０年代 初 开始 的 ，俄 罗斯 和 中 国在 这方 面 做 了大 量 的 研 究工
作［ ］ ７ ．中国矿业 大学 研究 了含 瓦斯 煤岩 的电磁 辐射 特 性研 究 ， 究 结 果 表 明 ，煤 、泥岩 、砂 岩 等强 度 研 较 低 岩 石 在 变 形 破 裂 时 均 有 电 磁 辐 射产 生嘲 ” ．中 国矿业 大学 和 中国地 震 局 对混 凝 土的 电磁 辐 射 特性
关键 词
煤岩 电磁辐射 煤岩动力灾害 预测
震Ｉ ． ｌ Ｊ
岩石 电磁 辐 射 的研 究是 从 地震 工 作者 发 现震 前 电磁异 常 后 开始 的．我 国 和前 苏 联是 开 展 地震 电磁 辐 射 研 究 较 早 的 国 家 ， Ｉ 、希腊 、美 国 、瑞 典 、 ｑ本 德 国等 也开展 了这 方 面的研究 ＿ ］ 】． １５ ９ ３年 Ｂ ￣ ｐＢ ｑ和 Ｉａｘ Ｍ Ｈ Ｏ３用 实 验 方 ｏ ａｏ Ｈ ＂ ｐ ｏ ｅＫ＿ ［ 法 记录 和研究 了花 岗岩 、片麻 岩 和脉 石 英 的压 电现 象 ，并 记录 到 了光发 射 ，这 是最 早 关 于 岩石 电磁 辐 射 的报 道． Ｎｉ ａ 、徐 为 民 也 报 道 了实 验 室 岩 ｔｎ］ ｓ 石压 电效 应 的研 究 结 果．他们 的实 验 证 明 ，伴 随 着
摘要
煤矿煤岩瓦斯动力灾害预防理论与技术进展
岩动力灾害预防提供基础。 关键词 ：矿井 ；Ｃ 技 术 ；煤 岩动力灾害 ；煤 与瓦斯突 出；预 防 Ｔ
中图分类号 ：Ｔ （０ ９１ —０ ９ —７ ６ ３ １０２ ０ ）１ ７ ５
Ｐｒ ｖ ｎ ｉ ｎ ｔ ｏ ｙ ａ ｅ ｈ ｌ ｇ ｃ ｌ ｏ ｒ ｓ ｆ ｏ ｌｇ ｓｄ ｎａ ｉ ｅ ｅ ｔｏ ｈｅ ｒ ｎｄ ｔ ｃ ｎｏ ｏ ｉ ａ ｐｒ ｇ ｅ ｓｏ ａ － ａ ｙ ｍ ｃ ｃ ｄ ｓ ｓ ｅ ｓｉ ｏ ｌｍ ｉ ｓ ｉ ａ ｔ ｒ ｃ ａ ｎｅ ｎ
２Ｓａ Ｋ ｙ ａ ｏａｏ ｏ Ｃ ａＲ ｓｕｃｓ ｎ Ｓｆ Ｍｉｉ ， ｈｎ ｎｖｒ砂 ｏＭｉｉ ．ｔ ｅ ｅ Ｌ ｂ ｒｔ ｙ ｆ ｏ ｌ ｅｏｒｅ ａ ｄ ａｅ ｎ ｇ Ｃ ｉ Ｕ ｉ ｓ ｆ ｎ ｇ＆Ｔｃｎｌ ｙ（ｅｉ ） ｅｉ ｔ ｒ ｎ ａ ｅ ｎ ｅｈｏｏ Ｂ ｉ ｇ， ｉ ｇ ｇ ｊ ｎ Ｂｊ ｎ
成庄矿电磁辐射预测煤与瓦斯突出技术研究
利用 Ｋ Ｄ 监 测仪对工作面进行 动态跟踪监测 ，即随着掘 Ｂ５
进工作面 的推进 ， 在工作面迎头布置测点 ， 监测掘进后工 作面前
收稿 日值 （Ｍ ） Ｅ Ｅ 进行 分析 ， 绝大 部分分布 在一个
经过对 比分析 ，２ ６正副巷放大倍数定为 ２００ － ４１ ０ ，ｆ限值定 ｊ
庄矿的 电磁 辐射敏 感指标及 临界值 ， 电磁 辐射仪 的使 用奠定 了理论基 础。 为 关键词 ： 电磁辐射 ； 瓦斯 ； 测试 ； 分析 中图分 类号 ：Ｄ １ Ｔ ７２ 文献标识码 ： Ａ 文章编号 ：０ ４ ６ ２ （０ ２ ０ — １７ ０ １０ — ４ ９２ １ ）２ ０ ０ — ３
２１ ０ ２年
第２ ７卷 第 ２期
看 出 ， 值与最大值 的平均值 对应关 系较好 。当 值较大 ， 掘进工作面具有突出危 险时 ， 所测 Ｅ 值也较大。 综合考虑 ４ １ ２ ６南北段 掘进工作面 ， 发现 。 与电磁辐射的 值 嘣 ｌ 值具有较好 的一致关系 ， 因此认为 电磁辐射监测 的敏感指标 为电磁辐射最大值 的平均值 。
计结果显示在显示器上。 ４ 电磁辐射监测测点布置及 实施方案
（ ）打开仪器 ， ３ 设置好测定参数 ： 门限值 、 组数等 ； 若各参数 在井上 已通过计算机传输设置好 ， 在井下可直接 打开电源 ， 待显 示稳定后 ， 直接进行测试 ， 不需重新设置参数 ， 最好采用该方法 。 （） ４ 按开始键进行测试 ， 测定电磁辐射强度 和脉 冲数 。测定 及数据记 录电磁辐射监测仪 自动完成 ， 当确定 临界值 后 ， 自动 可
１ 工 作 面概 况
方煤体的电磁辐射 ， 以预测工作面前方煤体的突出危 险程度 。对 于现场预测掘进工作面突出危险 ， 具体操作如下 ： （ ）在掘进工作 面布置 ３个测点 ， １ 分别位于左 、 右方 ， 中、 天 线分 别朝向左前方 、 正前方 和右前方 ， 图 １ 如 所示 。１ 测点位于 巷道迎头 的左帮侧 ， 距迎 头和左 帮各 ０５ ０７ｍ， ．～ ． 天线开 口朝 向 左 前方 ； ２ 测点距 迎头 ０５ ０７ｉ ， 于巷道 中央 ， ．～ ． ｎ 位 天线 朝 向工 作 面正前方 ； ３ 测点设 于巷道迎 头右帮侧 ， 距迎头和右帮各 ０ ～ ． ５
2024年煤矿煤岩动力灾害监测预警技术进展（三篇）
2024年煤矿煤岩动力灾害监测预警技术进展我国煤岩动力灾害世界第一煤岩动力灾害，主要包括煤与瓦斯突出和冲击矿压。
突出是采掘工作面周围煤岩向采掘空间高速喷出的一种动力灾害过程，高地应力和高压瓦斯是能量的主要来源。
我国最大的突出灾害发生在四川三汇坝一井，在几钟内突出煤岩12780吨，喷出瓦斯气体140万立方米。
冲击矿压灾害是在高应力作用下，采掘空间周围的煤岩体失稳破坏并向采掘空间高速运动的动力灾害过程，高地应力是主要能量来源。
我国最大的冲击矿压发生在抚顺老虎台矿，震级达到里氏4.3级。
煤岩动力灾害除造成人员伤亡外，还严重摧毁巷道等采掘空间、破坏保障安全的通风系统。
灾害过程伴随矿井瓦斯涌出异常，常诱发重特大瓦斯爆炸事故，造成群死群伤。
xx年郑州大平矿死亡148人的瓦斯突出—瓦斯爆炸事故;xx年辽宁阜新孙家湾矿死亡214人的冲击—瓦斯爆炸事故;xx年黑龙江鹤岗新兴煤矿死亡108人的瓦斯突出—瓦斯爆炸事故。
这类灾害严重威胁矿井安全，是煤矿重大工程灾害。
我国是世界上煤岩动力灾害最严重的国家。
截至xx年，我国已备案的煤岩动力灾害矿井达1420多个。
由于种种原因，还有超过一倍数量的这类矿井没有备案。
据不完全统计，我国已累计发生31000多次动力灾害，平均每年死亡近300人。
目前，除海南、广东、福建、浙江、西藏等少数省区外，我国主要采煤省区不同程度地受动力灾害的威胁，著名的平顶山、淮南矿区的主力矿井全部为突出矿井，兖州矿区主力矿井受冲击灾害威胁严重。
随着煤矿开采深度的不断增大，灾害更为严重，预防的难度也在不断加大。
我国煤矿国有重点矿平均采深700米，最深达1365米，煤层最大瓦斯压力达10兆帕。
来自权威部门的统计表明，“十一五”期间，我国煤矿重、特大瓦斯突出事故的起数和死亡人数分别占40%和28.5%;xx年发生的11起重特大瓦斯事故中，煤与瓦斯突出事故6起，死亡150人，分别占54.5%和68.2%。
从煤矿重特大事故看，煤与瓦斯突出事故的比例逐年上升，遏制煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害事故是今后减少煤矿重特大事故的重中之重。
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煤岩电磁辐射理论与技术新进展
煤岩电磁辐射理论与技术新进展
近年来，随着科技的飞速发展，煤矿作为我国主要能源资源之一，其开采与利用过程中对煤岩电磁辐射的研究也越发重要起来。
煤岩电磁辐射作为煤矿工作面安全生产的一项重要技术指标，对实现煤矿安全高效开采起着关键作用。
本文将从理论与技术两个方面，介绍煤岩电磁辐射的新进展。
一、煤岩电磁辐射理论新进展
煤岩作为一种具有电磁性质的介质，其内部含有煤层和岩石两种不同材料，因此其电磁特性复杂多样。
近年来，煤岩电磁辐射理论研究取得了许多新进展。
首先，煤岩电磁辐射机理的理论研究取得了重要突破。
通过深入分析煤层和岩石的电磁性质，并结合煤矿工作面的实际情况，建立了更加准确、细致的煤岩电磁辐射机理模型。
其中，煤层的孔隙结构、矿物组成以及含水率等因素，对煤岩电磁辐射的影响作用得到了更为全面的认识。
此外，岩石的矿物成分、孔隙率等因素也被纳入了考虑范围，形成了一套较为完整的煤岩电磁辐射机理理论。
其次，煤岩电磁辐射信号的数学建模方法取得了重要突破。
通过采集大量的电磁信号数据，并结合信号处理方法，不仅能够更加准确地对煤岩电磁辐射信号进行分析，还能够对其进行预测和预警。
此外，还引入了机器学习和模式识别等方法，通过对大量数据的学习和训练，能够更好地提取煤岩电磁辐射信号特征，为实时监测和预测提供了更为可靠的依据。
三、煤岩电磁辐射技术新进展
除了理论研究，煤岩电磁辐射技术也在近年来取得了许多
新进展。
首先，煤岩电磁辐射监测技术得到了较大提升。
采用先进的传感器和数据采集设备，能够准确地获取煤矿工作面的电磁辐射信号，并实时传输到监控中心。
监测系统还可以通过与其他系统的集成，如瓦斯抽放系统、地下水防治系统等，实现多种数据的联动分析，提高对煤矿安全状况的全面监测水平。
其次，煤岩电磁辐射预测技术得到了较大突破。
通过对历史数据和实时监测数据的分析，结合数学模型和算法，能够预测煤矿工作面电磁辐射的变化趋势和潜在风险。
预测结果能够提前发现异常情况，并采取相应的措施进行安全处理，有效避免了事故的发生。
最后，煤岩电磁辐射防治技术也得以加强。
通过煤层注水、煤岩稳定措施等手段，能够减少煤岩电磁辐射的产生和扩散。
同时，采用高抗干扰的电磁传感器，能够有效地测量和监控煤岩电磁辐射的变化，为安全工作提供重要依据。
综上所述，煤岩电磁辐射理论与技术在近年来取得了重要进展，通过对煤岩电磁特性进行理论研究，建立了更为准确的辐射机理模型。
同时，通过引入先进的监测、预测和防治技术，能够实现对煤岩电磁辐射的实时监测和动态控制，为煤矿安全生产提供了有力支撑。
但是值得注意的是，煤岩电磁辐射的研究还有许多待解决的问题，如对大尺度岩体电磁响应的建模、不同工作面电磁辐射属性的比较等，需要进一步加强研究力度。
同时，还需要结合实际生产要求，不断完善煤岩电磁辐射监测预测技术，提高其实用性和可靠性。
相信随着技术的不断创新和发展，煤岩电磁辐射理论与技术将为煤矿安全生产发挥更大的作用
总之，煤岩电磁辐射理论与技术在煤矿安全生产中的应用前景广阔。
通过对电磁辐射特性的深入研究，我们可以更好地了解煤岩的电磁行为，并通过监测、预测和防治技术实现对煤岩电磁辐射的实时监测和动态控制。
这将为煤矿安全生产提供重要的支撑和保障。
然而，仍有许多待解决的问题需要进一步研究和完善，我们需要加强对大尺度岩体电磁响应的建模和不同工作面电磁辐射属性的比较等方面的研究。
同时，还需要结合实际生产要求，不断改进和完善煤岩电磁辐射监测预测技术的实用性和可靠性。
相信随着技术的不断创新和发展，煤岩电磁辐射理论与技术将发挥更大的作用，为煤矿安全生产做出更大的贡献。