冲击地压多参量过程监测装备及预警方法
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完成单位:中煤科工开采研究院有限公司
登记编号:CAPE-CXCG-2024-J-T-008
登记年份:2024
发布时间:2024-07-17
王元杰、孙学波、潘俊锋、陈法兵、李 岩、夏永学、卢振龙、刘 宁
近年来,我国大部分矿区的煤炭开采随着开采强度和采深的逐年增加,冲击地压矿井的冲击频率和强度也在不断增加,而且灾害日趋严重,已经成为制约煤矿安全生产的主要灾害之一。在各类煤矿灾害中,冲击地压诱发因素多、易突发、难防控,一直是制约煤矿安全生产的重要因素,已成为制约煤炭产能释放的卡脖子问题,其主要原因有四点:(1)冲击地压发生过程监测原理不清,出发点错误,不能实现准确预测。(2)冲击前兆信息采集传感器精度极低,不能实现灾变前监测。(3)冲击前兆动力学信息监测存在盲区,数据管理、警情传递受井下恶劣环境制约。(4)没有成熟有效的冲击地压监测预警技术与模型。
针对以上难题,本项成果突破了传统冲击地压监测能量与监测质变阶段的做法,提出了冲击地压发生前的孕育过程监测法,区别于当前流行且属于“后知后觉”的冲击地压能量监测法,克服了当前岩石力学法无法准确获取煤岩体的孕育数据,且仅通过单一种类传感器监测数据分析冲击地压问题的局限性。设计了毫秒级的高精度、高灵敏度的多参量监测预警传感器,解决了冲击地压发生过程时间短、空间测量差异大、传感器无法捕捉整个孕育过程数据的难题。设计了高速无线与有线相结合的大带宽MESH数据网络传输系统,解决了传感器数据高频、海量、低延迟等数据传输问题。提出了对冲击启动载荷开展分源监测的思路,开发了煤矿冲击地压多参量分源权重综合监测预警平台。通过对本项成果的研究,从而解决了冲击地压不能实现准确预测的关键性技术难题。
经过产业化运作,本项目技术已实现了一系列成果转化,包括制造了KJ21冲击地压多参量过程监测预警系统、开发了高精度微震监测系统和磁电式地音监测系统、建成全国冲击地压数据中心,形成了监测云平台。
本项目成果已在全国多个省(自治区)冲击地压较严重的矿井使用,应用率达到80%,建成了胡家河煤矿、亭南煤矿等全国冲击地压监测预防示范矿井,冲击地压监测预警准确率达到了85%以上,冲击地压防治有效率达到90%,减少了45%的防冲工程量,巷道维修量降低了40%,从根本上遏制了应用煤矿的冲击地压事故。