【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 3孔，幫部布置間距根據(jù)監(jiān)測(cè)位置確定，一般為 5～ 10m。 54 實(shí)施方法：用手持煤電鉆或風(fēng)鉆施工鉆孔，采用彈簧卡式聯(lián)接的長(zhǎng)度 花鉆桿， φ42mm 的鉆頭，鉆孔深度為 倍采高，一般為 10m。用膠結(jié)袋收集鉆出的煤粉，每鉆進(jìn) 1m稱量 1次鉆屑量，稱重采用桿秤或彈簧秤，并把直徑大于 3mm的顆粒單獨(dú)稱量，做好現(xiàn)場(chǎng)記錄。把監(jiān)測(cè)時(shí)間、地點(diǎn)、每米的煤粉量、煤粉顆粒變化及孔內(nèi)沖擊、卡鉆等現(xiàn)象填在表上，同時(shí)記錄附近發(fā)生煤炮、來(lái)壓等宏觀礦壓現(xiàn)象。 55 表 61 判別工作地點(diǎn)沖擊危險(xiǎn)性的鉆粉率指標(biāo) 注：鉆粉率指數(shù) =每米實(shí)際鉆粉量／每米正常粉量 判斷沖擊危險(xiǎn)的方法：在表 1所列的鉆孔測(cè)量深度內(nèi)，實(shí)際鉆粉率達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)或出現(xiàn)鉆桿卡死現(xiàn)象，可判別為所測(cè)地點(diǎn)有沖擊危險(xiǎn)。 56 (三）電磁輻射監(jiān)測(cè) 電磁輻射原理 煤巖體產(chǎn)生電磁輻射，源于煤巖體的非均質(zhì)性，是由應(yīng)力作用下煤巖體中產(chǎn)生非均勻變速形變，使受載煤巖體中發(fā)生帶電粒子運(yùn)動(dòng)，產(chǎn)生電磁輻射脈沖波。 電磁輻射有強(qiáng)度和脈沖數(shù)兩個(gè)參數(shù)，強(qiáng)度是代指電磁波的振幅大小，主要反映了煤巖體的受載程度及變形破裂強(qiáng)度；脈沖數(shù)是指 1秒鐘內(nèi)電磁波上下穿越強(qiáng)度門限值的次數(shù)，主要反映了煤巖體變形及微破裂的頻次。以圖 62加以說(shuō)明。 57 圖 62 電磁波示意圖 58 KBD5電磁輻射監(jiān)測(cè)儀簡(jiǎn)介 ?組成：包括天線、主機(jī)、充電器、軟件等。主機(jī)由可調(diào)增益放大器、數(shù)據(jù)采集電路、單片機(jī)、程序存儲(chǔ)器、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器、顯示電路、 RS232近距離通訊電路、鍵盤控制電路和供電電路等組成。見(jiàn)圖 63所示。 ?功能：定向接收電磁輻射信號(hào)、設(shè)置參數(shù)、數(shù)據(jù)采集、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)、數(shù)據(jù)顯示、數(shù)據(jù)查詢、通訊和報(bào)警等。 59 ? 智能充電器 ? 遠(yuǎn)程通訊接口 ? 監(jiān)測(cè) 主機(jī) ? 接收 天線 監(jiān)測(cè) 主機(jī) 接收 天線 遠(yuǎn)程 通訊 接口 智能充 電器 圖 63 KBD5電磁輻射監(jiān)測(cè)儀 60 ?設(shè)備配置 1999年 3月徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司三河尖煤礦與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作在全國(guó)率先試用電磁輻射儀進(jìn)行沖擊地壓預(yù)測(cè)工作。至 2023年底徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司各礦井相繼購(gòu)置電磁輻射儀 26臺(tái)，每個(gè)礦井均有 2臺(tái)以上的電磁輻射儀。徐州本部 6對(duì)沖擊地壓礦井均開(kāi)展了電磁輻射監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)沖擊地壓工作。 61 ?信號(hào)流程： 沖擊地壓危險(xiǎn) — → 煤巖強(qiáng)烈變形破裂 —→ 發(fā)射電磁輻射信號(hào) — → 定向接收天線 — →電磁輻射監(jiān)測(cè)主機(jī)，自動(dòng)處理數(shù)據(jù)（統(tǒng)計(jì)、顯示、存儲(chǔ)） — → 有危險(xiǎn)時(shí)自動(dòng)報(bào)警。 數(shù)據(jù)進(jìn)一步處理，把監(jiān)測(cè)主機(jī)帶到地面 — →RS232 接口 — → 計(jì)算機(jī) — → 監(jiān)測(cè)及預(yù)報(bào)軟件 — → 數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)、處理 — → 區(qū)域或動(dòng)態(tài)危險(xiǎn)性預(yù)報(bào)。 62 ? 測(cè)試關(guān)鍵步驟： 表 62 電磁輻射監(jiān)測(cè)步驟 63 監(jiān)測(cè)布置 操作時(shí)首先要將天線開(kāi)口朝向需要進(jìn)行預(yù)測(cè)的煤巖體區(qū)域。一般在回采工作面或巷道中每 1020m左右間距設(shè)置一個(gè)測(cè)點(diǎn)（見(jiàn)圖 64回采工作面測(cè)點(diǎn)布置圖）。 沖擊地壓監(jiān)測(cè)過(guò)程中，回采工作面前方0300米范圍內(nèi)，以 1020m為間距進(jìn)行測(cè)試。當(dāng)某一測(cè)點(diǎn)電磁輻射較強(qiáng)時(shí)，可在周圍加密測(cè)點(diǎn)，測(cè)點(diǎn)間距為 510m。 64 一般在掘進(jìn)工作面迎頭布置左前、正前、右前三個(gè)測(cè)點(diǎn)，距迎頭 15m區(qū)域每 5m設(shè)置一測(cè)點(diǎn)，上下幫各設(shè)置 3個(gè)測(cè)點(diǎn)（圖 65掘進(jìn)工作面測(cè)點(diǎn)布置圖）。在每一個(gè)測(cè)點(diǎn)，天線有兩種布置方式：一種是天線朝向煤壁，天線側(cè)縫朝向煤層頂?shù)装?，另一種是天線朝向頂板或底板，側(cè)縫朝向煤壁，一般選擇第一種。 在巷道中有構(gòu)造區(qū)域、煤柱區(qū)域等情況的存在時(shí)，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)相應(yīng)區(qū)域進(jìn)行布點(diǎn)。 65 圖 64 回采工作面測(cè)點(diǎn)布置圖 66 圖 65 掘進(jìn)工作面測(cè)點(diǎn)布置圖 67 電磁輻射監(jiān)測(cè)沖擊危險(xiǎn)性的一般原則 ?臨界值危險(xiǎn)判斷：當(dāng)輻值最大值或脈沖數(shù)值超過(guò)礦井設(shè)定的臨界值時(shí)可以認(rèn)為該處存在沖擊危險(xiǎn)。 ?趨勢(shì)法危險(xiǎn)判斷：當(dāng)某一區(qū)域的前期電磁輻射監(jiān)測(cè)值較低，然后升高，再降低，然后又升高時(shí)，表明沖擊危險(xiǎn)性較高，即：出現(xiàn)高－低－高的變化時(shí)，表明有沖擊危險(xiǎn)，見(jiàn)圖 66。 68 圖 66 電磁趨勢(shì)預(yù)測(cè)示意圖 危險(xiǎn)區(qū)段 69 ? 若監(jiān)測(cè)到電磁輻射信號(hào)變化劇烈，同一測(cè)點(diǎn)的電磁輻射信號(hào)與前一天的相比，變化率超過(guò) 100％，雖然沒(méi)有超過(guò)臨界值但也說(shuō)明該處存在沖擊危險(xiǎn)。 ? 電磁輻射法檢測(cè)的高沖擊危險(xiǎn)區(qū)域，可用鉆屑法做進(jìn)一步的檢測(cè)。如果電磁輻射已處于臨界狀態(tài)，必須采取鉆孔或爆破卸壓措施。進(jìn)行卸壓后的區(qū)域前后的電磁輻射監(jiān)測(cè)，以確定卸壓爆破的效果。 70 實(shí)例分析 張雙樓煤礦 7123綜采工作面位于該礦 1000m水平東一采區(qū)，標(biāo)高 ～ ，煤厚 ～ 。經(jīng)鑒定該工作面煤層具有強(qiáng)沖擊傾向。 圖 67為 2023年 10月 23日材料道電磁輻射監(jiān)測(cè)按地點(diǎn)連接分布圖。從圖中可見(jiàn) 1730m測(cè)點(diǎn)的強(qiáng)度、脈沖數(shù)均為材料道 8各測(cè)點(diǎn)中最大值，原因是該測(cè)點(diǎn)處有一落差 ，且測(cè)點(diǎn)距工作面超前距離為 58m，處于工作面超前支承應(yīng)力影響范圍內(nèi)。 71 0204060801001790m 1775m 1760m 1745m 1730m 1715m 1700m 1685m測(cè)點(diǎn)位置強(qiáng)度/mV020040060080010001200脈沖數(shù)/Hz強(qiáng)度脈沖數(shù)圖 67 7123綜采工作面地點(diǎn)連接電磁輻射分布圖 72 圖 68為 2023年 10月 15～ 24日， 1730m測(cè)點(diǎn)與前后相隔 15m的另兩個(gè)測(cè)點(diǎn)的區(qū)域時(shí)間連接趨勢(shì)圖。從圖中可見(jiàn)測(cè)點(diǎn)的強(qiáng)度、脈沖數(shù)有先升高再下降的趨勢(shì)， 10月 19日脈沖數(shù)達(dá)到最大值， 10月 20日強(qiáng)度達(dá)到最大值。 73 02040608010015日 16日 17日 18日 19日 20日 21日 22日 23日 24日日期強(qiáng)度/mV0202340006000800010000脈沖數(shù)/Hz強(qiáng)度脈沖數(shù)圖 68 7123綜采工作面區(qū)域時(shí)間連接電磁輻射趨勢(shì)圖 74 （四）微震監(jiān)測(cè) 明確幾個(gè)概念 ?地震：地殼在內(nèi)、外應(yīng)力作用下，集聚的構(gòu)造應(yīng)力突然釋放，從震源向四周傳播引起的地面顫動(dòng)。震源深度小于 60km的為淺源地震，震中距小于 100km的稱地方地震。 ?礦震：即礦山地震，是礦山開(kāi)采引起的開(kāi)采區(qū)域及附近煤巖體的地震活動(dòng)。 ?微震：煤巖體破裂失穩(wěn)過(guò)程中的動(dòng)力現(xiàn)象，因震動(dòng)頻率高，影響范圍小，故稱之為微震。 75 微震有天然微震及采礦引發(fā)的微震（礦震）兩種。能量從 102J（很弱）到 1010J（很強(qiáng)），對(duì)應(yīng)地震里式震級(jí) 0～ ；振動(dòng)頻率低，大約 0～ 150Hz；振動(dòng)范圍寬，從弱的幾百米到強(qiáng)的幾百、甚至幾千公里。 ? 微震事件：監(jiān)測(cè)到的微震活動(dòng)稱為微震事件，包括時(shí)間、地點(diǎn)、劇烈程度等信息。 ? 聲發(fā)射：能量小于 1000J，頻率為 28～1500Hz。 ? 電磁輻射：頻率為 1K～ 500KHz。 76 主要功能 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的是對(duì)全礦范圍進(jìn)行微震監(jiān)測(cè)，是一種區(qū)域性監(jiān)測(cè)方法，微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作見(jiàn)圖 69。自動(dòng)記錄微震活動(dòng)，實(shí)時(shí)進(jìn)行震源定位和微震能量計(jì)算。其原理是利用拾震儀站接收的直達(dá) P波起始點(diǎn)的時(shí)間差（見(jiàn)圖 610），在特定條件的波速場(chǎng)條件下進(jìn)行二維或三維定位，以判定震源點(diǎn)，同時(shí)利用震相持續(xù)時(shí)間計(jì)算所釋放的能量和震級(jí)，標(biāo)入采掘工程圖，并迅速報(bào)給生產(chǎn)指揮體系，以便及時(shí)采取措施。 77 圖 69 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)工作圖 78 圖 610 微震波形時(shí)域圖 79 SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng) （ 1）設(shè)備概述 SOS微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是波蘭礦山研究總院采礦地震研究所設(shè)計(jì)制造的新一代微震監(jiān)測(cè)儀。該微震監(jiān)測(cè)儀主要由井下安裝的 16個(gè) DLM 2023檢波測(cè)量探頭、地面安裝的 16通道 DLM－SO信號(hào)采集站和 AS－ 1信號(hào)記錄器等組成，他們相互配合形成一個(gè)整體工作。 （ 2）系統(tǒng)功能 監(jiān)測(cè)礦山井下開(kāi)采引起的沖擊礦壓及微震 80 事件并提供以下功能： a巖體震動(dòng)信號(hào)的采集、記錄和分析。 b多組波形分析，可進(jìn)行積分、微分、濾波和頻譜分析等 c礦震三維定位和能量計(jì)算。手動(dòng)撿取監(jiān)測(cè)通道信息進(jìn)行震源定位，自動(dòng)計(jì)算震動(dòng)能量，并將震源位置和能量顯示在礦圖上； d自動(dòng)檢測(cè)設(shè)備工作狀態(tài)。 e系統(tǒng)可以監(jiān)測(cè)和定位能量大于 100J，頻率在0600Hz的震動(dòng)。 81 KZ1 型微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng) （ 1）設(shè)備概述 KZ1型礦震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是中國(guó)地球物理研究所下屬的北京欣林科技公司開(kāi)發(fā)的新一代微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。 KZ1 型微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)包括用于地面的 KZ301 和用于井下監(jiān)測(cè)的 KJ20 系統(tǒng)。該微震監(jiān)測(cè)儀主要由井下的拾震器、數(shù)據(jù)采集器，地面機(jī)房的校時(shí)器、監(jiān)測(cè)主機(jī)、 GPS接收機(jī)、軟件等，井下設(shè)備 (下位機(jī) )通過(guò)光纜經(jīng)串口受控于地面的設(shè)備 (上位機(jī) )。 82 （ 2）系統(tǒng)功能 即時(shí)、連續(xù)、自動(dòng)收集震動(dòng)信息記錄；歷史震動(dòng)信息查看；自動(dòng)生成震動(dòng)信號(hào)圖；震動(dòng)事件震級(jí)、能量計(jì)算；撿取信息進(jìn)行震源定位并可在礦圖上顯示震源位置；震動(dòng)事件識(shí)別記錄及報(bào)警；礦震參數(shù)的輸入和修改。 83 微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)相關(guān)要求 2023年 8月徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司下發(fā)徐礦司辦 [2023]81號(hào)《徐州礦務(wù)集團(tuán)有限公司微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理規(guī)定》，對(duì)微震監(jiān)測(cè)人員素質(zhì)、硬件配置、保養(yǎng)維護(hù)、技術(shù)規(guī)范等做出規(guī)定。 （ 1）人員配備 礦井必須建立微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)管理機(jī)構(gòu)，配備足夠數(shù)量的專業(yè)人員，建立專門的微震監(jiān)測(cè)系統(tǒng)機(jī)房（以下簡(jiǎn)稱監(jiān)測(cè)機(jī)房），面積不小于20m2。人員配備標(biāo)準(zhǔn)如下：至少配備 1名專職工程技術(shù)人員；