煤矿冲击矿压的分级预测研究.pdf

第 3 6 卷 第 6期 2 0 0 7年 1 1月 中国矿 业大 学学 报 J o u r n a l o f Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g ＆ Te c h n o l o g y Vo 1 ． 36 NO． 6 NOV ． 2O O7 文章编号 1 0 0 0 1 9 6 4 2 0 0 7 0 6 0 7 1 7 0 6 煤矿冲击矿压的分级预测研究 窦林名 ，何 学秋 中国矿业大学 煤炭 资源 与安 全开采国家重点实验室 能源与安全 工程 学院 ， 江苏 徐州 2 2 1 0 0 8 摘 要 针 对煤矿 冲击矿 压 灾 害， 研 究 了冲 击危 险性 的监 测原 理和 冲 击矿 压 危 险 的分级 预 测 准 则． 通过连 续监 测预 警技 术和 系统 集成 ， 应 用综 合指 数 法 、 微震 法、 电磁 辐射 法和 钻屑 法 ， 形成 冲击矿 压 的时 空分 级预 测技 术体 系， 即在 时 间上对 冲击 危 险进 行 早期 综合 分析 预测 与 即时预 测相 结合 ， 在 空间上进 行 区域预 测 与局 部 监测 、 点 预测相 结 合 ， 对 冲 击矿 压 的危 险性根 据危 险指 数 的 大 小 ， 按 无 、 弱 、 中等和 强 冲击危 险 4级进 行预 测． 根 据 预测 的冲 击矿 压危 险等 级 ， 采 取加 强监 测 、 解危 、 甚至撤人等防治对策． 工程 实践表明， 采用该技术 ， 可大大提 高冲击危险预测的准确性 ， 取得 良好 的应 用效果． 关键 词 冲击矿 压 ；分级 预测 ；时 间预 测 ；空 间预 测 ； 危 险等 级 中图分类 号 T D 3 2 4 文献 标识 码 A Te c h ni q u e o f Cl a s s i f i c a t i o n Fo r e c a s t i ng Ro c k Bur s t i n Co a l M i n e s DOU Li n m i ng，HE Xu e q i u St a t e Ke y La bo r at or y o f Re s our c e s a nd M i ne Sa f e t y，Sc ho ol of M i ni ng an d Sa f e t y En gi ne e r i n g Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n i n g Te c h n o l o g y，Xu z h o u。J i a n g s u 2 2 1 0 0 8，Ch i n a Abs t r a c t Th e m o ni t o r i n g p r i nc i pl e an d r ul e of c l a s s i f i c at i on f o r e c a s t i n g r o c k bur s t h a v e be e n s t u di e d a i m i n g a t t he r o c k b ur s t i n c oa l mi ni ng． Th e s y s t e m of c l a s s i f i c a t i o n f or e c a s t i n g r oc k bur s t i n s p a c e a n d t i m e wa s e s t a bl i s he d b y t h e f or e c a s t i n g t e c hn i q ue of c on t i nu ou s m o ni t or i n g a n d i nt e gr a t i on of t h e m o n i t o r i n g s y s t e m an d t he a ppl i c a t i on o f me t ho d s wi t h g e o l og i c a l a n d mi ni n g f a c t o r s， s e i s mo l og i c a l ， e l e c t r o m a g ne t i c a n d dr i l l i ng s m e t ho d ． I t wa s a c ombi n a t i o n me t h od o f e a r l y c o m p r e he ns i ve a n a l ys i s a n d r e a l t i me f or e c a s t i n g i n t i m e ，a nd t h e r e g i o n f o r e c a s t i ng，t he l oc a l a n d no d f or e c a s t i n g i n s pa c e ． The n on，we a k，mi dd l e a n d s t r o n g r i s k of r o c k bu r s t h a ve b e e n c l a s s i f i e d by r i s k i nd e x of r oc k bu r s t ．Th e m e a s ur e me nt s o f r o c k bur s t mon i t o r i ng，r i s k c o nt r o l a nd e v e n t he wo r k e r s w i t hd r a w f r o m wor k i ng f a c e s ho ul d be a d op t e d ba s e d o n t he f or e c a s t i n g r i s k r a t i n g o f r oc k b ur s t ． Th e pr a c t i c e i n c o a l mi ne s h o we d t h a t t h e c l a s s i f i c a t i on f or e c a s t i n g t e c hni qu e o f r oc k bu r s t c a n pr o vi de r e l i a bl e a n d c on t i nu o us f or e c as t i n g o f t he r i s k i n c o a l mi ne wor k i ng f a c e，a n d g r e a t l y i nc r e as e t h e f or e c a s t a c c u r a c y a n d h a s go t a e f f e c t i ve r e s ul t s ． Ke y wo r d s r o c k b u r s t ；c l a s s i f i c a t i o n f o r e c a s t i n g ；f o r e c a s t i n g i n t i me ；f o r e c a s t i n g i n s p a c e ；r i s k r a t i n g of t he r oc k bur s t 收稿 日期 2 0 0 7一O 3一 O 5 基金项 目国家 自然科 学基金项 目 5 0 4 9 0 2 7 3 ， 5 0 4 7 4 0 6 8 ； “ 十一五” 国家科技支撑计划 2 0 0 6 B AK0 4 B 0 2 ， 2 0 0 6 B AK0 3 B 0 6 ； 国家重点基 础研究发展规划 9 7 3 项 目 2 0 0 5 C B 2 2 1 5 0 4 作者简 介窦林名 1 9 6 3 一 ， 男 ， 教授 ， 博士生导师 ， 工学博士 ， 从事矿山压力、 冲击矿压、 岩爆、 采矿地球物理等方 面的研究． E - ma i l l md o u 1 2 6 ． c o rn T e l 0 5 1 6 - 8 3 9 9 5 9 0 4 维普资讯 中 国矿 业 大 学 学 报 第 3 6卷 冲击矿压是聚积在矿井巷道和采场周围煤岩 体 中的能量突然释放 ， 动力将煤岩抛向巷道 ， 同时 发 出强烈声响， 造成煤岩体振动和煤岩体破坏 ， 支 架 与设 备损坏 ， 人员 伤亡 ， 部 分巷道垮 落破坏 等． 冲 击 矿压还 会 引发或 可能 引发其 它矿 井灾 害 ， 尤 其是 瓦斯 、 煤 尘 爆 炸 ， 火灾 以及水 灾 ， 干 扰 通 风 系统 ， 严 重时造成地面震动和建筑物破坏等． 因此 ， 冲击矿 压 是煤矿 重 大灾害 之一[ 1 。 ] ． 一 般来说 ， 冲击矿压可分为由采矿活动引起的 采矿型冲击矿压和由构造活动引起 的构造型冲击 矿压． 而采矿型 冲击矿压 又可 分为压 力 型 煤柱 型 、 冲击型 顶板或底板型 和冲击压力型[ 2 ． 压 力型冲击矿压是 由于巷道周围煤体 中的压力由亚 稳态增加至极 限值， 其聚集 的能量突然释放． 冲击 型冲击矿压是 由于煤层顶底板厚岩层突然破断或 位 移 引发 的 ， 它与 震 动 脉 冲地 点 有 关． 在 某 种 程 度 上 ， 构造型冲击矿压也可看作为冲击型． 冲击压力 型冲击矿压则介于上述两者之间 ， 当煤层受较大压 力时 ， 来 自围岩内不大的冲击脉冲作用下发生的冲 击矿压． 因此 ， 不仅要预测煤柱区冲击矿压危 险的 高低， 而且要预测大范围顶板岩层或构造运动引起 的冲击 矿压 的危 险性． 由于发生冲击矿压的时间、 地点、 区域、 震源等 的复杂多样性和突发性 ， 使得冲击矿压的预测工作 变得极为困难复杂 ， 是急待解决的世界性难题[ 1 ] ． 目前普 遍采 用 的预测 方法 单 一 、 适 用 范 围有 限 ， 存 在 漏报 的 问题 ， 可靠 性低 ． 为 了解 决上述 问题 ， 本 文 建立了冲击矿压的分级预测准则 ， 通过冲击矿压连 续监测预警技术 ， 形成了冲击矿压分级预测技术体 系 ， 即 时间 上从早 期预 测到 即时 预测 、 空间 上从 区 域 预测 到局 部 、 点 预 测 ， 逐 级 排 除 和确 认 冲 击 矿 压 危 险． 1 煤岩冲击破 坏的监测原理 大量 的实验 室试 验 、 现 场 测 试 、 模 拟 研究 均 表 明， 煤岩等固体脆性材料在载荷作用下， 其变形破 坏特征为脆性冲击破坏 ； 冲击破坏具有突发性和延 时性； 冲击破坏过程 中内部将 产生塑性变形 或裂 纹 ， 当裂 纹形 成和 扩 展 时 ， 将 瞬态 释放 应 变 能 而产 生 弹性 波． 伴 随着这 种现 象 ， 将 会有声 发 射产 生 ； 同 样 当煤岩体等材料受载变形破裂时， 将会产生向外 以电磁能 的形 式释 放弹性 能 的现象 ． 伴 随着这 种现 象 ， 将会有 电磁 辐射 产生E z - 3 ． 因此可建立煤岩等固体脆性 材料变形破坏 的 弹塑脆性体模型来描述上述煤岩等固体脆性材料 变形破坏特征以及在其变形破坏过程 中声发射和 电磁辐射耦合规律． 而煤岩体的变形破坏程度可采 用岩石的损伤因子来描述． 岩石 的损 伤 因子 D 的增 长过 程 与声发 射和 电磁辐射的能量释放紧密相关． 一 般 情况 下 ， 煤 岩体 在 受 载 条 件下 ， 变 形 破 坏 时能量 的变化 ／ x U 可 由下 式来 确定 △ U 一 △ e一 e 2一 e 1 ， 1 而且 设破 坏程 度 的损 坏 因子 与变 形 呈线 性 关 系 e Cl D Co ， 2 则 ／ x U一 [ C D2 一C 。 一 C D1 一C 。 ] ． 3 由此 ， 得 △ U与损 伤 因子 的增 量 D ￡ 一 D t 一 D t 成 正 比 ， 也 即 D ￡ C C U C C ￡ C C e ， 4 即如果 为常 数 ， 而 且 D C C e ， 则在 弹脆性 场 中 出现 破坏 时 ， 破 坏 速率 表现 在 瞬 间能 量 ￡ 的 释 放中． 煤岩体的破坏情况可通过瞬间能量的释放表 现出来，即产生声发射和电磁辐射． 对于煤矿井下的煤岩体 ， 其冲击破坏是能量的 聚积和快速释放的结果． 但在生产实践中， 确定 冲 击破坏的发生是非常困难的， 必须首先建立煤岩冲 击破 坏预 测 准则[ z - 3 3 ． 根据弹塑脆性模 型， 当煤岩体上所受的应力超 过 了其强 度极 限 ， 或 者 当煤岩 体 的变形 超过 了最 大 变形时， 煤岩体就破坏． 如果 e ￡ 是观测到 的实际 变形值， 则危险程度 W ￡ 将 由下式确定 ‘ 一 o ，e ⋯ 1 o ≤ W ￡ ≤1 ，e ￡ ≥ e 。 ． E0 一E 式 5 即为煤岩体冲击破坏的判别准则． 由煤岩损伤、 变形 破坏 即能量 释放 的分析可 知 ， 煤岩 变形 破坏 的变 化 率 与声 发 射 、 电磁 辐 射 的 能量释放率成正 比． 因此声发射或电磁辐射确定煤 岩破坏的危险程度可采用同样的方式． 即 o≤ ≤ 1，№≥ N。 ， 6 式中 N。 ， N ， N ￡ 分别表示初始 、 极限和 t 时刻 的矿震或电磁辐射事件数 脉冲数 ． 2 冲击矿压分级预测技术 2 ． 1 时 空预 测 在时间上 ， 冲击矿压的预测分早期综合分析预 测和即时预测． 早期综合分析预测主要采用综合指 数 的方法， 而即时预测则采用电磁辐射 、 微震和钻 维普资讯 第 6期 窦林 名等 煤 矿冲击矿压的分级预测研究 屑等 方法 进行 _ 7 。 ． 在空间上 ， 冲击矿压 的预测分 区域 预测 、 局部 预测 和点 预测． 区域 预测 主要 采用综 合 指数 法和 微 震监测 方法 ， 而 局 部 预测 采 用 综 合 指数 方法 、 微 震 法和 电磁 辐射法 ， 点 预测则 采用 钻 屑方法 ． 也 就是 采用 综 合 指数 法 、 微 震法 、 电磁 辐射 法 和钻 屑法 相结 合 ， 在 时 间 上 从 早 期 预 测 到 即时 预 测 ， 在空 问上 从 区域 预测到 局部 、 点 预测 ， 逐级 排 除 和确认冲击矿压危险 ， 实现分级预测 ， 见图 1 ． 点 预 测 鼐 弱 区 域 预 测 图 l 冲 击 矿 压 危 险 的时 空 预 测 Fi g．1 Sp a c i ng t i me f or e c a s t on r o c k bu r s t 1 早 期 与 区域 局部 预测 的综 合指数 法 综 合 指数 法 就 是 通过 对 影 响 冲击 矿 压 发 生 的 地 质及 开采 因素 的分析 ， 以及 t 0 0多 次 已发 生 冲击 矿压事故的分析 ， 确定出采掘工作面周围地质条件 和开采 条件 的每个 因素 对 冲击矿 压 的影 响程度 ， 以 及各 个 因素对 冲击 矿压 危 险影响 的指数 ． 通 过综 合 分析， 形成了冲击矿压危险状态等级评定的综合指 数法 ． 综 合指数 法 既 是 一种 早期 综 合 评 价 的 方 法 ， 又是 一种 区域 和局 部预 测 的方法 ． 这种综合指数法分地质 因素确定的冲击矿压 危 险程度 和开 采 因素确 定 的冲击 矿压危 险 程度 ． 地 质因素确定冲击危险主要考虑了冲击矿压发生的 情况 、 开 采 深度 、 地 质 构 造 、 坚 硬顶 板 、 顶 板 厚 度 特 征参数、 煤的冲击倾向性 、 煤的强度等 7个因素． 开 采 因素确定冲击危险主要考虑了开采技术条件、 开 采历 史 、 煤 柱 、 停 采 线 、 采 空 区 、 工 作 面接 近 煤 层 的 变化 带 、 工 作面 接近 断 层 皱 曲等 1 2个 开 采 因 素对 冲击矿 压发 生 的影响． 对 于一 个矿 井 的采 区和工 作面 ， 首先 分析 矿井 的地质与开采 因素对冲击矿压的影响， 然后采用综 合 指数法 ， 分 析确定 矿 井 的水 平 、 采 区 、 工 作面各 部 分的冲击矿压危险指数 ， 划分出冲击矿压的危险区 域 和重 点防治 区域 ． 2 即时与 区域 预测 的微震 法 微 震法 就是 记录采 矿震 动 的能量 ， 确 定 和分析 震 动 的方 向 ， 对震 中进 行定 位． 在 此基 础上 ， 提 出 了 冲击矿压危险性的微震分级预测技术． 微震预测冲击矿压危险时， 主要采用矿震时释 放能量的大小来确定 冲击矿压发生的危险程度． 当 矿 井 的某 个 区域 监 测 到 矿震 释 放 的能 量 大 于发 生 冲击矿压的所需的最小能量时 ， 则该区域的当前时 间 内有发 生 冲击 矿压 的危 险性 ． 如果 在矿 井 的某 个 区域 内 ， 在一 定 的时 问 内， 已进行 了微 震监 测 ， 根据 观测 到 的微震 能量 水平 ， 就 可 以捕 捉 到冲击 矿压 危 险信 息 ， 并进 行预 测． 3 即时 与局 部预 测 的电磁 辐射 法 根据 大量 的实 验室试 验 研究 、 现场 实测 分析 研 究 、 理论分析表明， 煤岩冲击变形破坏的损伤速度 、 能量与电磁辐射的幅值 、 脉冲数成正比． 在工 作面采 掘 过 程 中 ， 围岩 发 生破 裂 时 ， 均有 电磁辐 射信 号产 生． 电磁 辐射信 号 的强度 随着 围岩 受 载程 度 的 增 大 而 增 强 ， 随 变 形 速 率 的 增 加 而 增 强． 与此 同时， 煤岩体电磁辐射 的脉冲数随着载荷 的增大 及变形 破 裂 过 程 的增 强 而增 大 ． 载 荷 越 大 ， 加 载速 率越 大 ， 煤 体 的变 形 破 裂越 强 烈 ， 电磁 辐 射 信 号也越 强 ． 根据 上述 理论 及 电磁 辐射 观测 规 律 ， 可采用 电 磁辐 射 的幅值 和 脉 冲数 变 化 率 确 定 冲击 矿 压 的 危 险前 兆信 息和 进行 预测 预报 ． 4 即时 与点 预测 的钻 屑法 钻 屑 法是通 过 在煤层 中打直径 4 2 ～5 0 mm 的 钻孔 ， 根据 排 出的煤 粉量 及其 变 化规律 和有 关动力 效 应 ， 鉴别 冲击 危 险 的一 种 方 法 ． 该 方 法 的 基 本理 论 和最 初试 验始 于 2 0世 纪 6 0年代 ， 其理 论 基础是 钻 出煤 粉量 与煤 体应 力状 态具 有定 量 的关 系 ， 即其 他 条件 相 同的煤 体 ， 当应 力 状 态 不 同 时 ， 其 钻孔 的 煤 粉量 也不 同． 当单位 长度 的排 粉率 增 大或超 过标 定值时 ， 表示应力集 中程度增加 和冲击危险性提 高 ． 对于一定条件的煤体 ， 在正常应力作用下 ， 不 同钻孔深 度 的煤 体 的应力 状态是 不 同 的 ， 此时 钻孔 的煤 粉量 也不 相 同． 当煤层 的应力 集 中程度 增加 或 应力 状态 异常 时 ， 钻 孔 的 煤 粉 量将 发 生 改 变． 根 据 煤粉量的变化 ， 即可预测煤体的受力状态 ， 并进一 步 预测 冲击危 险性 ． 2 ． 2 冲击 矿压 危 险性 的分级 预测 上述 时空 预 测 的综 合 指 数 法 、 微 震 法 、 电 磁 辐 射法和钻屑法分别确定了冲击矿压的危险性程度． 综合指数法分析的是早期的、 区域和局部的冲击矿 压危险性程度 ； 微震法确定的是顶板等震动引发冲 击等的即时与区域性的冲击矿压危险性程度 ， 电磁 辐射 法确 定 的 是 监 测 点 2 0 m 范 围 内 即 时 与 局 部 维普资讯 7 2 O 中 国 矿 业 大 学 学 报 第 3 6卷 的冲击 矿 压危 险性程 度 ， 而钻屑法 确定 的则 是 打钻 孑 L 点 的 即时 冲击 矿压 危险 性． 冲击 矿 压危 险性 预测 的方 法不 同 ， 确 定 的冲击 矿 压危 险性 的时 间和 区域 不 同． 由于冲击 矿 压 的发 生 有 煤 层 型 和顶 板 型 ， 为 了提高冲击矿压预测的可靠性和准确性， 需要综合 考 虑冲击 矿压危 险性 的预 测技 术． 根 据理 论 分 析 、 实 验 室 试 验 和 大 量 的 现 场 试 验 ， 按 照 冲击矿 压 的 危 险性 程 度 ， 我 们 将 冲击 矿 压 的危 险程度 定量 化分 为 4级进 行预 测 ， 分 别为 无 冲 击危险、 弱冲击危险、 中等 冲击危险和强冲击危险． 根 据 冲击 矿 压 危 险 性 的 不 同 ， 采 取 相 应 的 防治 对 策 ， 如 表 l所示 ． 表 1 冲击矿压危险状态的分级 Ta bl e 1 Ra n ks o f t he d a ng e r o f r o c k b u r s t 2 ． 3 危 险分 级预测 实施 方案 对于一个有冲击矿压危险的矿井和采区， 首先 根据综 合指 数法 分析地 质 和开采 条件 ， 划分 出 冲击 矿 压危 险 区域 及 重点监 测 区域 ， 实 现 冲击矿 压 的早 期预测 ． 在早 期预 测 的基础 上 ， 采 用微震 法 ， 对矿 井 冲击矿 压 的危险性 进行 区域 监测 和预测 ； 对 于有危 险 的区域 ， 采用微 震 法 和 电磁 辐射 法 ， 进 行 局 部 监 测和预 测 ； 对于局 部 预 测 有危 险 的 区域 ， 采 用 钻 屑 法进行预测验证． 综合确定冲击矿压危险等级 ， 并 对危 险区域 和地 点 采 用强 度 弱 化 减 冲技 术 进 行 治 理 ． 具 有 冲击矿 压危 险的 区域 ， 分 级预 测及 治理 的 工作 流程 为 一 早期 综合 预测 综 合 指数法 确定 重点 监测 区 域 一 即时预测 一 区域 预 测 微震 法 连 续 监测 、 即 时预 测 工作 面 区域 冲击 危 险性 一局 部 预 测 微震 法 、 电磁 辐 射法 连 续 监 测 、 即时预测 工作 面局 部 冲击 危 险性 一 点预 测 钻 屑法 验证 区域局 部监 测 的准 确性 ， 并进 行点预 测 一 逐级 排除 、 确认 危险 等级 一 解 危 处理 煤 岩体 的 强度 弱 化减 冲治 理 ， 消 除 冲击 危 险 一 治 理效果 检验 微震 、 电磁 、 钻 屑检验 解危 效 果 因此 ， 对于 冲击 矿 压危 险 的矿 井 ， 在 分 析 冲 击 矿压发生机理的的基础上， 采用时间上早期综合分 析预测与即时预测相结合， 空间上区域预测与局部 监测、 点预测相结合 ， 构成可靠性高 、 简单易行、 行 之有效 的 冲击矿 压危 险性 预测技术 体 系 ， 见 图 2 ． 冲击矿压预测的 综合指数、微 震、 电磁 、钻屑方法 时间预测 l l 空间预测 早期预测 ll 即时预测 l I 区域预测 I 1 局部预测 l l点预测 无危险 I 1 弱危险 l I 中等危险 1 l 强危险 冲 击 危 险 强 度 弱 化 图 2 冲击 矿压 的分 级预测技术体系 Fi g． 2 Sy s t e m o f c l a s s i f i c a t i on f or f or e c a s t i n g r oc k bur s t 3 现场应 用实施效 果 本 技术 已经 在徐 州矿 务集 团三河 尖矿 、 新 汶矿 业 集 团华 丰矿 、 兖 矿集 团东 滩煤 矿 、 济 宁二 号煤 矿 、 济 宁三 号煤 矿 、 平 煤 集 团十 一 矿 、 大 屯煤 电公 司孑 L 庄 矿 、 波兰 卡 托 维 兹 Ka t o wi c e 矿 等 推 广 应 用 于 预 防 冲击矿 压灾 害 ， 取 得 了 良好 的经 济效 益和社 会 效 益 ， 并 显示 出广 泛 的应用 前景 ． 徐州矿务集 团公司三河尖煤矿冲击矿压危险 最 大 的 7 2 0 4 ， 9 1 1 2和 9 2 0 2工 作 面． 为 此 进 行 了 冲 击 危 险的监 测预 报 的研 究 工作 ． 该工 作在 分析 三河 尖 煤矿 冲击 矿压 危 险 的基 础上 ， 采 用综 合 指 数 法 、 电磁辐射法和钻屑法等相结合的方法， 对冲击矿压 危 险 的前兆 信息 进行 了及 时 的捕 捉 和及 时预报 ， 并 对采取 的 冲击矿 压治 理措 施实 施效 果进 行检测 ． 三 河尖 矿 7 2 0 4工 作 面 位 于 三 河 尖 井 田的 西 翼 ， 浅 部 为 7 2 0 2工 作 面 ， 已回采 完 毕 ， 深部 为实 体 煤 ． 地 面 标 高 为 3 5 ． 8 ～ 3 6 ． 0 m， 工 作 面 标 高 为 一 7 7 1 ． 2 ～一8 2 5 ． 5 m． 7煤层厚度平均 2 ． 2 5 m， 煤 层倾角平均 2 9 。 ． 煤层顶板直 接顶为 中砂岩 ， 平均 厚 l 2 ． 9 7 m， 底板为粉砂岩 ， 平均厚 4 。 3 0 m． 1 综合指数法确定的冲击危险前兆信息 根据综合指数法确定的 7 2 0 4工作面的各地质 维普资讯 第 6 期 窦林 名等 煤矿冲击矿压 的分级预测研究 7 2 1 因素对 冲击 矿 压 危 险 的影 响程 度 及 指 数 为 0 ． 7 6 ， 属于强 冲击 危 险． 而 7 2 0 4工 作 面 的 各开 采 技 术条 件对冲击矿压危险程度 的影响及危险指数为 ， 降低 材 料道 超前支 承压 力 区 ， 危 险指 数 为 0 ． 4 6 ； 降 低材 料 道超 前支 承压力 区外 ， 危 险指 数 为 0 ． 4 6 ； 材料 道 超前支承压力 区， 危险指 数为 0 ． 3 8 ； 材料道超前支 承压 力 区外 ， 危 险 指数 为 0 ． 3 8 ； 运 输 道 ， 危 险 指 数 为 0 ； 工作面上部 ， 危险指数为 0 ． 4 6 ； 工作面上部降 低材 料道 以 下 ， 危 险指 数 为 0 ． 4 6 ； 工 作 面下 部 ， 危 险指 数为 0 ． 3 8 ． 因此 ， 由工 作 面开 采 技 术 条件 确 定 的工 作 面及 巷 道各 点 的冲 击 矿 压危 险前 兆 等 级 为 中等 冲击危 险性 ． 宅 1 0 0 耋 器 0 2 O 中 2 1 夜2 1 早2 l 中 2 2 早2 5 中2 6 夜2 6 中2 7 夜 2 电磁辐射法确定 的冲击危险前兆信息 从 冲击 矿压 的形 成发 展过 程看 ， 在 冲击 矿压危 险性高 的 区域 ， 电 磁 辐射 的 幅值 变 化 不 大 ， 但 整体 水 平高 ． 冲击 矿压 发生 前 的一 段 时 问 ， 电磁 辐射 连 续增长或先增长 ， 然后下降 ， 之后又呈增长趋势． 但 这段时间内， 其电磁辐射值均达到、 接近或超过临 界值 ， 之 后发 生 冲击 矿 压 ． 图 3 a为 7 2 0 4工 作 面于 1 0月 2 6日冲 击 矿 压 发 生 前 后 记 录 的 电 磁 辐 射 前 兆信息变化规律． 图 3 b反映了 7 2 0 4工作面进行卸 压爆破过程中电磁辐射强度信息的变化情况， 这几 次爆破 均 相应地 诱 发 了冲击 矿压 ． 1 4 0 毫 2。 面 8 0 4 6 O 0 2 时间／ 班次 时间／ 班次 a 冲击矿压前后 b 卸压爆破诱冲前后 图 3 冲击矿压前后电磁辐射信息 的变化规律 Fi g． 3 Va r i a t i on pr oc e s s o f e l e c t r oma g ne t i c e mi s s i ons be f o r e a n d a f t e r r o c k bu r s t 3 钻屑法确定 的冲击危 险信息 在 7 2 0 4工作 面 回采 过 程 中 ， 共 进 行 了 3 9 5次 的煤 粉检 测． 除 了钻 屑量 以外 ， 在 检测 过程 中发 现 ， 冲击 矿压 的发 生与 钻 孔 过 程 中 的动 力 现象 关 系 非 常密 切． 在工 作 面 推进 期 间 ， 凡 出现 孔 内动 力 现 象 时 ， 如 不及 时进 行 卸压 ， 或 防 治力 度 不 够 均 会 发 生 冲击矿 压现 象． 7 2 0 4工 作 面 回采 过 程 中 ， 采 面及 巷 道 共 发 生 冲击矿压 现 象 3 8次 ， 其 中 3 4次 为卸 压爆 破诱 发 ， 4 次 虽进 行 了卸压 爆 破 ， 但 由于 爆破 力 度 不够 ， 在 落 煤 时诱 发 了冲击矿 压 现象 ． 对 于 卸压爆 破诱 发 冲击 矿压和 4次落煤诱 发冲击矿压 ， 在此之前 ， 均进行 了预测预 报． 三河 尖煤 矿从 1 9 9 9年 1 1月 开 始 应 用 冲击 矿 压 的分级 预测 技术 ， 采取 了相 应 的治理 措施 对 冲击 矿压危 险进 行 防治 ， 取得 了 良好 大 效 果． 到 目前 为 止 ， 已 先 后 安 全 回采 了 7 2 0 4 ， 9 1 1 2 ， 9 1 1 2 外， 7 1 3 9 ， 7 1 1 1 ， 7 1 0 9 ， 9 2 0 2等 具 有 高 冲击 危 险 的工 作 面 ， 产 生 经 济效 益 累 计 达 到 1 9 3 1 4 ． 4万 元 ， 取得 了 巨 大 的社会 效应 和经 济效 益． 4 结 论 1 弹 塑脆性 体模 型可 描 述煤 岩 等 固体 脆性 材 料 变形破 坏 特征 以及 在 其 变 形 破 坏 过程 中产 生 的 电磁 辐射 现 象 ， 得 出煤 岩变形 破 坏 的变化率 与 电磁 辐射的能量释放率成正 比， 从而可建立煤岩体冲击 破 坏 的判 别准 则． 2 按 照 冲 击 矿 压 的危 险性 程 度 ， 可 将 其 危 险 性 定量 化分 为 4级进 行 预 测 ， 分 别 为 无 冲 击危 险 、 弱 冲击 危 险 、 中等 冲击 危 险和 强 冲 击危 险． 根 据 冲 击 矿压 危 险性 的不 同 ， 采 取相应 的防 治对 策 ， 3 基 于 冲击 矿压 的分 级 预 测 准则 ， 以及 冲击 矿压 的连 续监 测 预警 技术 ， 可形 成 冲击矿 压 的时空 危 险性分 级 预测 技术体 系 ， 即 采 用综 合指 数法 、 微 震法 、 电磁辐 射 法 和钻 屑 法 相 结 合 在 时 间 上从 早 期 预测 到即 时预 测 、 空 间 上 从 区域 预测 到 局 部 、 点 预测 ， 逐 级排 除和 确 认 冲 击 矿压 危 险 ， 实 现分 级 预 测 ． 4 三河 尖煤 矿采 用 冲击 矿压 的时空 分 级预 测 技 术 ， 在 7 2 0 4工作 面成 功地 进行 了 3 8次 冲击矿 压 危险的预测 ， 保证 了工作 面的安全生产 ， 取得 了良 好 的社 会 经济效 益． 参 考 文献 [ 1 ] 陈炎光 ，钱鸣 高．中 国煤 矿 采 场 围岩控 制 [ M] ．北 京 煤炭工业 出版社 ， 1 9 9 4 1 6 5 1 6 6 ． [ 2 ] 窦林 名 ， 何学秋．冲击矿压防治理论与技术 [ M] ．徐 州 中国矿业大学 出版社 ，2 0 0 1 1 - 9 6 ． [ 3 ] 窦林名 ， 赵从 国， 杨 思光 ， 等．煤矿开采 冲击矿压灾 害防治 [ M] ．徐州 中 国矿 业 大学 出版 社 ，2 0 0 6 1 一 】 0 9 维普资讯 7 2 2 中 国 矿 业 大 学 学 报 第 3 6卷 E 4 ] I s ] [ 6 ] [ 7 ] [ 8 ] [ 9 ] 钱鸣高 ， 石平 五．矿 山压力 与岩层 控制 [ M] ．徐州 中国矿业 大学 出版社 ， 2 0 0 4 2 9 4 3 3 0 ． 闵长江 ，b 凡启 ， 周廷振 ， 等．煤矿 冲击矿压及 防治 [ M] ．徐州 中国矿业 大学 出版社 ， 1 9 9 8 l l O ． DUBI NS KI J ，K N0PKO W ．Ta p n i a o c e n a，p r o g n o z a ，z w a l c z a n i e [ M] ．Ka t o w i c e Gl o w n y I n s t y t u t Gor ni c t wa，2 00 0 1 - 2 0． KONOPKO W ．Dos wi a dc z a l n e p od s t a wy kwa l i f i ko w a ni a wyr ob i s k g or ni c z yc h w k op a l ni a c h we gl a k ami e n n e g o d o s t o p n i z a g r o z e n i a t a p a n i a mi [ J ] ． P r a c e Na u kowe GI G ，1 99 4， 79 5 81 - 9 3． 窦林名 ， 何 学秋 ，D R Z E Z L A B ．冲击矿 压危 险性评 价的地音法 [ J ] ．中国矿业 大 学学 报 ，2 0 0 0 ， 2 9 1 85 8 8． DOU Li n - mi n g， HE Xue q i u， DRZEZLA B． AE Me t h o d o f e v a l u a t i n g t h e d a n g e r o f r o c k b u r s t [ J ] ． J o u r n a l o f Ch i n a Un i v e r s i t y o f Mi n g 8 L Te c h n o l o g y． 2 0 0 0， 2 9 1 8 5 8 8 ． 窦林名 ， 何学秋 ，王恩元．冲击矿压与震动 的机理及 预报研究[ J ] ．矿 山压力与顶板管理 ，1 9 9 9 ， 1 6 3 ／ 4 21 5 21 8． DOU Li n mi ng， HE Xu e - q i u， W ANG En - yu a n． St ud y o n t he me c h a ni s m a nd f o r e c a s t of r oc k bu r s t [ 1 O ] [ 1 1 ] [ 1 2 ] a n d t r e mo r [ J ．