移动式煤岩电磁辐射监测系统
基于静电场感应和电磁辐射的矿山动力监测系统
第 ２ 卷增 刊 ７
、 １ ７ Ｓｖ １ ， ． ｕ ｖ． ｏ ２
辽宁工程技术大学学报 （ 自然科学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆ ｉｏ ｉ ￣Ｔ ｃ ｎｃ ｌ ｉｅ ｓｔ （ ｔｒ ｌ ｃｅ ｃ ｏ ｒ ａ ａ ｎｎ ｅ ｈ ｉａ ｖ ｒｉ ｏ Ｌ Ｕｎ ｙ Ｎａｕ ａ ｉｎ ｅ） Ｓ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｉ ｒ ｅ ｏ ｍｏ ｉ ｒ ｔｅ ｐ ｏ ｅ ｓ ｏ ｎ ｙ ａ ｃ ａ ｔ ｉ ｅ ，ｕ ｉ ｇ ｅ ｅ ｔｏ ｔ ｔ ｅ ｄ ｉ ｄ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｓ ｒ ｃ ： ｎ ｏ ｄ ｒ ｔ ｎ ｔ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆ ｍｉ ｅ ｄ ｎ ｍ ｃ ｉ ｔ ｓ ｓｎ ｌ ｒ ｓ ｉ ｆ ｌ ｎ ｕ ｔ ｎ ｏ ｉ ｖ ｉ ｃ ａｃｉ ｏ ｅｅ ｔ ｍ ａ ｎ ｔ ａ ｉ ｔ ｎ ｍ ｎ ｙ ａ ｃ ｄ ｔｃ ｉ ｎ ｉ ｃ ｒ ｉｄ ｏ ｔ Ｉ ｈ ｓｂ ｅ ｒ ｖ ｄ ｂ ｘ ｅ ｉ ｎ ｓａ ｄ ａ ａｙ ｉ ｌｃｒ ｏ ｇ ｅｉ ｒｄａｉ ｃ ｏ ｉ ｅ ｄ ｎ ｍ ｅ ｅ ｔ ｓ ａ ｒ ｕ ． ｔ ａ ｅ ｎ ｐ ｏ ｅ ｙ ｅ ｐ ｒｍｅ ｔ ｎ ｎ ｌｓｓ ｉ ｏ ｅ ｈ ｔｔ ｌｃ ｒ ｔ ｉ ｆ ｌ ｎ ｕ ｔ ｉ ｎ ｌ ｐ ａ ｓ ｆ ｔ ｗｈ ｎ ｍ ｅ ｄ ｎ ｍｉ ｓ ｃ ｉ ， ｎ ｈ ｌ ｃｒ ｍａ ｎ ｔ ｔ ａ ｅ ｅ ｅ ｔ ｓ ｔ ｅｄ ｉ ｄ ｃｉ ｎ ｓｇ ａ ｐ ｅ ｒ ｉｓｌ ｅ ｎ ｙ ａ ｃ ｉ ａ ｔ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｅｅ ｔｏ ｇ ｅ ｉ ｈ ｏ ａ ｃｉ ｏ ａ ｒ ｙ ｉ ｖ ｃ ｒ ｄ ａ ｉ ｎ ｓｇ ａ ｐ ｅ ｓｗｈ ｎ ａ ｔ ｉ ｅ ｅ ｉ ｔｎ ｉ ｅ ．Ｔ ｉ ｎ ｌ ｃ ｎ ａ ｎ ｔ ｅ ｉ ｆ ｒ ｔ ｎ ａ ｏ ｔ ｈ ｉｆ ｒ ｎ ａ ｉｔ ｉ ｎ ｌａ ｐ ａ ｅ ｃ ｉ ｔ ｓ ａ ｎｅ ｓｆ ｄ ｗｏ ｓｇ ａ ｓ ｏ ｔｉ ｎ ｏ ｍａ ｉ ｂ ｕ ｅ ｄ ｆｅ ｅ ｔ ｏ ｒ ｖ ｉ ｒ ｉ ｈ ｏ ｔ
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 。
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。
电磁辐射监测仪在1321工作面中的应用
通 过 对 比和 分 析 ， 据 同采 区 工 作 面 矿 压 规 律 资料 ， 作 根 工 面 的 初 次 来 压 、 期 来 压 时 问 和 距 离 数 据 基 本一 致 。同 常 规 的 周 初次来 压 、 期来压 预测预报 方法更 加直接 明了 ， 据 准确 ， 周 数
３ 电磁 辐 射仪 的使 用
界值 均 为 ５ 。 ９
（ ） 用非接触 、 向区域 、 时连续监测 电磁辐射 。（ ） ２采 定 实 ３ 利用 电磁辐射监测 仪采 集及处理数据 ， 现场实 时监测报警 ， 并将结 果传输到监测预警 中心 。 （） ２ 在工作面初次来压 、 周期来 压的应用 。通 过工作 面切 眼设 置的 ５点 ， 每天对数据进 行处理分析 ， 通过 图形和实 际现 场进行对 比 ， 以发现 ， 可 利用 电磁辐 射仪可 以准确 预测工作 面
检 测 点 ， 工 作 面设 置 ５个 检 测 点 ， 测 点 距 离 ｌｍ。监 测 方 在 监 Ｏ 法是 ：１ （ ）在 工 作 面 前 方 布 置 定 向 接 收 天 线 ，朝 向 监 测 区域 。
（） ２ 对用 电磁 辐射法检测 的高 冲击 危险 区域 ， 采用钻 屑法 进 一 步 的 确认 。如 果 电 磁 辐 射 法 确认 处 于 临 界状 态 ， 粉 指 数 钻
一 …
ｌ； 一 ｉ Ｌ …
图 ２ 初 次 来 压 监 测 报 表
《
Hale Waihona Puke 冲击倾 向性鉴定》的报告 ，３ １ １ ２ 工作面 的 ３ 下煤层 属于 ３类 ， 为具有强 冲击倾向性的煤层 ， 下煤 层顶板属于 ２类 ，为具 有 ３ 弱 冲击倾 向性 的岩层 ， 预测 １２ ３ １工作 面在开 采初期 ， 其两 侧 的煤柱和断层 区域是冲击危险监测和治理的重点区域。
电磁辐射在煤巷锚杆支护监测中的应用
电磁辐射在煤巷锚杆支护监测中的应用
苗 栋
（ 国矿 业 大 学 矿 业 Ｔ 程 学 院 ．江 苏 徐 州 ２ １ ０ ） 中 ２ ０ ８
摘 要 ： 巷 锚 杆支 护 由于其 隐蔽 性 ， 煤 围岩 的破 坏 失 稳 没有 明 显 的预 兆 ， 一旦 发 生 冒顶 ． 害 危
性 较 大。 因此对工 程 质量 的可 靠性 要求 较高 。但锚 杆 支护 工程 质量 的监测技 术 一直 没 有得 到 很 好 的解决 。从锚 杆 的支 护理 论 及破 坏 失效 入 手 ． 出 了煤 岩 变 形破 裂 与 电磁 辐 射 的耦 合规 导
维普资讯
煤
６ ８
炭
科
技
２０ ０ ８年 第 ３期
Ｎｏ ３ ． ２ ０８ ０
ＣＯＡＬ ＣＩ Ｓ ＥＮＣＥ ＆ Ｔ ＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＭＡＧＡＺ ０ ８ ０ — ０ ８ ０ １ ０ — ７ １ ２ ０ ） ３０ ６ — ３ ｃ
律 ． 到 了煤 巷 锚 杆 支 护 监 测 的 一 种 新 方 法 得
关键 词 ： 电磁 辐射 ； 煤岩 破 裂 变形 ； 耦合 ： 支护 质量 监测 中 图分类 号 ：Ｄ ５ ＋６ Ｔ ３ ３． 文献 标识 码 ： Ａ
Ｔｈ ｐｐ ｉ ａ ｉ ｆｅ ｅ ｔ ｏｍａｇ ｔｃ ｒ ｄｉ ｔｏｎ ｉ ｏ ｌｒ ａ ｅ ａ ｌｃ ｔｏｎ ｏ ｌ ｃ ｒ ｎｅ ｉ ａ ａ ｉ ｎ ｃ ａ ｏ ｄｗａｙ ｂｏ ｔｎｇ ｍ ｏｎ ｔ ｒ ｎｇ ｌｉ ｉｏ ｉ
动 而 形 成 的
岩 的破 坏失 稳一 般没 有 明显 的预兆 ．破 坏往 往具 有
突发性 ， 一旦 发 生 冒顶 ． 多数 情 况 下规 模 较 大 ， 害 危
性较 严 重 ． 以对 其工 程质 量 的可靠 性 要求较 高 。 所 但
便携式电磁辐射仪监测冲击矿压危险区域研究
矿井下复杂动力现象之一 ，严重威胁煤矿矿井生产
安全 。上 世纪 ９ ０年代 以来 ，我 国 冲击 矿压 矿 井 数
不断增加。国外如苏联经济体制改革 ，西德取消了
对 矿井 冲击 矿压 防治费 用 的补 贴 以及 日本 等国对 效 益不 佳 的冲击 矿压 矿井 予 以关 闭 ，冲击矿压 一直保
［ 收稿 日期 】２０ １ — ３ ０６— １ １
１ 一压力机 ； 一岩样 ； —传感器 ； 一放大器 ； ２ ３ ４ ５ 一模拟数字转换仪 ； 一 电脑 ；７ ６ 一加载传感器
图 １实验装置 示意
对岩 样 匀 速 加 载 直 至 其 破 碎 ，形 成 了 电磁
［ 基金项 目】 国家 自然科学基金重大项 目 （０ ９２ ５ ５ ４０ ７ ） ［ 作者简介 扬 勇 （９２ ，男 ， １８ 一） 辽宁义县人 ，固体力学专业硕 士研究 生 ， 主要从事电磁辐射预测预报冲击危险研究 。
度而破裂发生发展 ，煤岩力学性质由于包括损伤在
内的广义 应变局 部化 ，力学性 质呈 现应变 软化 而发 生 物理或材 料失稳 破坏 而发生 的 ，已为许 多学者 所
字命名的物理技术研究所 、库 兹涅茨 国立技术 大 学 、托木斯克理工大学开始接续研究 。而俄罗斯科
学院西伯利亚分院矿业研究所开展了电磁辐射的大
Ｋｅ ｒ ｓ ｏ ｋ ｂ ｒｔ ｏ ｒａ ｌ ｙ ｗｏ ｄ ：ｒ ｃ ｕ ｓ ；ｐ ｔｂ ｅ；ｅｅ ｔｏ ｇ ｅｉ ｍｉ ｉｎ ｌ ｃｒ ｍａ ｎ ｔ ｅ ｓ ｏ ｃ ｓ
冲击矿压 是一种 特殊 的矿山 压力现 象 ，也 是煤
破坏 ，已作为正式产品生产和投入使用。本文所介 绍的仪器就 是这类仪 器的升级产品，该仪器体积 小 、重量轻 ， 可以沿工作面巷道对煤体或顶底板冲
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移动式煤岩电磁辐射监测系统
陈世海;王恩元;史先奎;梁俊义;郝延坤
【期刊名称】《煤炭学报》
【年(卷),期】2011()S1
【摘要】针对煤岩动力灾害监测过程中电磁辐射信号具有很宽频带的特点,现有电磁辐射监测系统不能对电磁辐射信号连续波形采集与存储、造成监测信号部分信息丢失、可能漏检灾害前兆特征等问题,研制了移动式煤岩电磁辐射监测系统。
系统采用32位高性能ARM处理器,能够对井下电磁辐射信号进行连续波形采集与存储;能够同步监测8路电磁辐射信号;采用RS458和CAN总线通信方式,对其他安全监测监控系统具有较好的兼容性。
实验室与现场测试表明:系统工作稳定、可靠,能够对井下宽频电磁辐射信号进行连续波形采集与储存,在煤岩动力灾害预测预警中具有广泛的应用前景。
【总页数】5页(P137-141)
【关键词】电磁辐射;监测系统;煤岩动力灾害;波形采集
【作者】陈世海;王恩元;史先奎;梁俊义;郝延坤
【作者单位】中国矿业大学信息与电气工程学院;中国矿业大学煤炭资源与安全开采国家重点实验室;中国矿业大学安全工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD82;TQ53
【相关文献】
1.基于ZigBee技术的煤岩动力灾害电磁辐射监测节点设计 [J], 张全柱;孙晓磊;邓永红
2.煤岩破裂电磁辐射的监测及应用 [J], 钱建生;王恩元
3.煤岩动力灾害非接触电磁辐射监测系统及应用 [J], 聂百胜;何学秋;王恩元;刘贞堂;窦林名;张金锋
4.基于电磁辐射监测特厚煤层综放开采过程中煤岩动力灾害预测 [J], 成云海;张东;李琳;张明
5.电磁辐射技术在煤岩动力灾害监测预警中的应用 [J], 王恩元;刘晓斐;李忠辉;何学秋
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