井工煤岩瓦斯动力灾害探测技术研究与运用

III
内蒙古科技大学硕士学位论文
目
摘
录
要 ........................................................................................................................................... ss area, highlighting the surrounding rock rupture monitoring, positioning, and timely analysis; once again based on the means of scientific computing, of monitoring information analysis, processing, establish a set of theoretical basis of the time coal and gas outburst forecast analysis system, lay the foundation for the long-term forecast of the mine dynamic disaster. Because the system just created, and coal seam gas mining are not emission few microseism events, but analysis of microseism monitoring data, timely capture of coal and rock caused by the mining activities vibration events for press activities monitoring, as well as provide a wealth of experience outburst forecast. Key Words：Dynamic disasters；Coal and gas outburst；Acoustic Emission(AE) ；BP neural network；Risk prediction
分类号： UDC：
TD76
密
级：
公开 10127
学校代码：
硕士学位论文
论文题目： 井工煤岩瓦斯动力灾害探测技术研究与运用 英文题目： Underground coal and rock gas dynamic the disaster detection technology research and application
Abstract.......................................................................................................................................... II 1 绪论..........................................................................................................................................- 1 1.1 研究背景.......................................................................................................................- 1 1.2 煤与瓦斯突出机理和预测方法 ..................................................................................- 2 1.3 声发射监测技术及其运用...........................................................................................- 4 1.4 瓦斯突出的研究内容及技术路线 ..............................................................................- 5 1.4.1 主要研究内容.....................................................................................................- 5 1.4.2 采用的技术路线.................................................................................................- 5 2 煤与瓦斯突出机理及过程分析 .............................................................................................- 7 2.1 煤与瓦斯突出机理 .......................................................................................................- 7 2.1.1 物理作用假说.....................................................................................................- 7 2.1.2 化学作用假说.....................................................................................................- 8 2.1.3 地应力作用假说.................................................................................................- 8 2.1.4 综合作用假说.....................................................................................................- 9 2.2 综合作用假说下的瓦斯突出过程 ..............................................................................- 9 2.2.1 对突出过程的动力学分析 ................................................................................- 9 2.2.2 应力变化过程...................................................................................................- 11 2.2.3 瓦斯浓度的变化过程 .....................................................................................- 11 2.2.4 声发射事件 ......................................................................................................- 12 2.3 章节小结.....................................................................................................................- 12 3 原泉沟矿地质及瓦斯治理现状 ...........................................................................................- 13 3.1 矿区的位置及基本地质状况 ....................................................................................- 13 3.2 原泉沟煤层赋存特征 .................................................................................................- 16 3.3 煤层开采技术条件 .....................................................................................................- 16 -
学 位 类 别： 研 究 生 姓 名： 学科(领域)名称： 指 导 教 师： 协 助 指 导 教 师：
工学硕士 张恩龙
学号：201002109
矿业工程
赵亚军
职称： 教授 职称：
2012 年 6 月 10 日
内蒙古科技大学硕士学位论文
摘
要
由于我国的地质地貌特征相对复杂，地下煤矿储量占到我国煤炭总量的 95%以上。在 地下煤矿中，浅层煤层占的比例不大，地下煤层大多埋藏较深。因此在井工煤炭的开采过 程当中，经常会发生一些动力灾害，包括煤与瓦斯突出、瓦斯爆炸、顶板冒落、水突出等 事件。而且动力灾害往往具有突发性，在很短时间内发生猛烈的破坏现象。这就给煤炭的 安全生产造成了很大的困难，同时也危害了矿工的生命安全。本文以新汶矿业中的原泉沟 煤矿为研究背景，主要研究煤与瓦斯突出的机理并寻找解决措施。本文中以综合作用假说 解释了瓦斯突出的原理，使用声发射探测技术对所需监测的区域进行连续、实时监测，结 合一定的软件分析处理最终得出监测区域发生突出的可能性，并指导防突措施的施工。 本文的主要内容包括一下几个方面: 一、首先说明了进行该课题研究的背景，同时简单 的介绍了常见的预测煤与瓦斯突出的方法。最终本轮文选用最为先进、科学的动态非接触 连续监测方法，能有效的监测几乎所有的声发射信号，对声发射源的定位更为精确。二、 根据综合作用假说，将瓦斯突出的过程分为 5 个阶段，并对各个过程进行了详细的分析。 在这些过程中的应力变化、瓦斯浓度的变化，以及声发射现象的变化规律进行了研究，为 监测系统的应用，提供理论支持。三、采用 ESG 公司提供的 MMS 微震监测系统，实现 24 小时不间断的对数据采集、处理，克服了传统方法强度大、操作复杂、预测精确不够精 确，不能实现实时监控，防止在非监测期间发生瓦斯突出。原泉沟煤矿建立的监测系统， 针对矿区高应力区、突出围岩破裂进行监测、定位并及时分析；在此基础上，借助科学计 算，对监测信息进行分析、处理，建立一套适合于该矿区的理论依据和利于操作的矿井煤 与瓦斯突出的预报分析的监测系统，为实现矿山动力灾害长期预报奠定基础。 由于本系统刚刚建立，并且现在开采的煤层瓦斯涌出量不大，微震事件不多，但是通 过对微震监测的数据进行分析，及时捕捉采矿活动引起的煤岩震动事件，为地压活动的监 测以及突出灾害的预测提供可靠的技术支持。 关键词：动力灾害；微震监测；煤与瓦斯突出；声发射；危险性预测