大灣煤礦聲發(fā)射敏感指標(biāo)及臨界值研究

摘要：考察大灣煤礦東井111113采煤工作面的聲發(fā)射使用情況，提取聲發(fā)射預(yù)測(cè)的特征指標(biāo)，結(jié)合采面異常信息與聲發(fā)射數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)確定敏感指標(biāo)及其臨界值。

關(guān)鍵詞：聲發(fā)射；煤與瓦斯突出；臨界值

1 概述

針對(duì)大灣煤礦以地應(yīng)力為主導(dǎo)因素的煤與瓦斯突出災(zāi)害預(yù)測(cè)方面的問(wèn)題，利用聲發(fā)射連續(xù)監(jiān)測(cè)預(yù)警技術(shù)及裝備在線實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)大灣煤礦工作面的聲發(fā)射信號(hào)特征，捕獲動(dòng)力災(zāi)害前兆，進(jìn)行災(zāi)害的有效判識(shí)，起到災(zāi)害預(yù)測(cè)預(yù)警的作用。選擇大灣煤礦東井主采11號(hào)煤層的111113回采工作面作為試驗(yàn)地點(diǎn)。

2 聲發(fā)射特征參數(shù)指標(biāo)及臨界值初值考察

2.1 聲發(fā)射特征參數(shù)指標(biāo)的敏感性及選擇

振鈴計(jì)數(shù)和能量?jī)蓚€(gè)特征參數(shù)指標(biāo)的特點(diǎn)分別是：振鈴計(jì)數(shù)的變化可以反映工作面頂板及煤體的活動(dòng)性，能量指標(biāo)的變化反映頂板活動(dòng)過(guò)程中導(dǎo)致煤巖體的能量釋放。通過(guò)分析聲發(fā)射現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)效果，并結(jié)合111113采面出現(xiàn)的瓦斯異常現(xiàn)象以及聲發(fā)射特征參數(shù)信號(hào)特征，聲發(fā)射信號(hào)特征參數(shù)振鈴計(jì)數(shù)及能量的變化與工作面出現(xiàn)的煤炮、瓦斯涌出異常、頂板活動(dòng)等有著良好的對(duì)應(yīng)關(guān)系，同時(shí)振鈴計(jì)數(shù)和能量?jī)蓚€(gè)聲發(fā)射指標(biāo)也可以有效的反映出措施執(zhí)行情況，能夠超前反映工作面可能發(fā)生的異常情況，做到對(duì)工作面可能發(fā)生的異常情況進(jìn)行提前預(yù)測(cè)預(yù)警，因此，將振鈴計(jì)數(shù)和能量?jī)蓚€(gè)指標(biāo)選為大灣煤礦111113工作面聲發(fā)射特征參數(shù)敏感指標(biāo)。

2.2 聲發(fā)射特征參數(shù)指標(biāo)臨界值考察及確定

2.2.1 111113工作面物探3#異常區(qū)聲發(fā)射信號(hào)分析

通過(guò)對(duì)該工作面作業(yè)的工人訪談可知，該工作面3#異常區(qū)域回采過(guò)程中，出現(xiàn)一定的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。同時(shí)，對(duì)該區(qū)段的聲發(fā)射特征參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，如表1所示。

2.2.2 111113工作面物探4#異常區(qū)聲發(fā)射信號(hào)分析

對(duì)111113工作面物探結(jié)果4#異常區(qū)段回采過(guò)程中的聲發(fā)射特征參數(shù)指標(biāo)進(jìn)行分析，并結(jié)合在回采過(guò)程中是否出現(xiàn)煤炮、噴孔等異常情況對(duì)聲發(fā)射指標(biāo)進(jìn)行對(duì)比，如表2所示。

2.2.3 煤炮現(xiàn)象聲發(fā)射信號(hào)分析

試驗(yàn)期間，回采工作面在打鉆或者出煤的時(shí)候，多次出現(xiàn)煤炮，而煤炮也是煤與瓦斯突出的前兆信息，因此將煤炮產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的聲發(fā)射信號(hào)值作為臨界值的參考依據(jù)。統(tǒng)計(jì)有記錄的煤炮對(duì)應(yīng)的聲發(fā)射特征參數(shù)信號(hào)，可以看出，聲發(fā)射能對(duì)煤炮進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)，且采面出現(xiàn)煤炮時(shí)的聲發(fā)射信號(hào)處于高值區(qū)間，振鈴計(jì)數(shù)最小值為309，能量值最小為0.012，因此應(yīng)將煤炮產(chǎn)生的聲發(fā)射信號(hào)最小值作為指標(biāo)臨界值的參考依據(jù)。

綜上所述，當(dāng)回采工作面出現(xiàn)異常情況時(shí)，聲發(fā)射特征信號(hào)都會(huì)出現(xiàn)一定程度上的增長(zhǎng)，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)有如下規(guī)律：出現(xiàn)異常時(shí)，振鈴計(jì)數(shù)值會(huì)達(dá)到300或者能量值達(dá)到0.1。

因此，當(dāng)聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)、能量值兩種指標(biāo)有連續(xù)上升趨勢(shì)時(shí)，反映出工作面的應(yīng)力活動(dòng)變化情況，具有一定的危險(xiǎn)性。對(duì)于單個(gè)信號(hào)峰值出現(xiàn)的時(shí)候，根據(jù)聲發(fā)射振鈴計(jì)數(shù)、能量值兩種指標(biāo)的分布情況及統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以將大灣煤礦111113回采工作面的聲發(fā)射臨界值初值確定為：①當(dāng)振鈴計(jì)數(shù)≥300時(shí)，工作面有突出危險(xiǎn)性；②當(dāng)能量值≥0.1時(shí)，工作面有突出危險(xiǎn)性；③當(dāng)振鈴計(jì)數(shù)<300且能量值<0.1時(shí)，工作面無(wú)突出危險(xiǎn)性。

3 小結(jié)

大灣煤礦工作面突出危險(xiǎn)性聲發(fā)射預(yù)測(cè)技術(shù)示范以現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為主、歷史資料分析為輔的方法進(jìn)行開展。現(xiàn)場(chǎng)考察大灣煤礦東井111113采煤工作面的聲發(fā)射使用情況，提取大灣煤礦111113工作面煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的聲發(fā)射預(yù)測(cè)的特征指標(biāo)，結(jié)合采面異常信息與聲發(fā)射數(shù)據(jù)分析結(jié)果給出敏感指標(biāo)及其臨界值，建立合理有效的煤與瓦斯突出聲發(fā)射預(yù)測(cè)判識(shí)方法。試驗(yàn)結(jié)果表明：聲發(fā)射預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出技術(shù)在試驗(yàn)工作面有良好的預(yù)測(cè)效果。

作者簡(jiǎn)介：車?yán)冢?988-），貴州大方縣人。