大湾煤矿声发射敏感指标及临界值研究

摘要：考察大湾煤矿东井111113采煤工作面的声发射使用情况，提取声发射预测的特征指标，结合采面异常信息与声发射数据统计确定敏感指标及其临界值。

关键词：声发射；煤与瓦斯突出；临界值

1 概述

针对大湾煤矿以地应力为主导因素的煤与瓦斯突出灾害预测方面的问题，利用声发射连续监测预警技术及装备在线实时监测大湾煤矿工作面的声发射信号特征，捕获动力灾害前兆，进行灾害的有效判识，起到灾害预测预警的作用。选择大湾煤矿东井主采11号煤层的111113回采工作面作为试验地点。

2 声发射特征参数指标及临界值初值考察

2.1 声发射特征参数指标的敏感性及选择

振铃计数和能量两个特征参数指标的特点分别是：振铃计数的变化可以反映工作面顶板及煤体的活动性，能量指标的变化反映顶板活动过程中导致煤岩体的能量释放。通过分析声发射现场试验效果，并结合111113采面出现的瓦斯异常现象以及声发射特征参数信号特征，声发射信号特征参数振铃计数及能量的变化与工作面出现的煤炮、瓦斯涌出异常、顶板活动等有着良好的对应关系，同时振铃计数和能量两个声发射指标也可以有效的反映出措施执行情况，能够超前反映工作面可能发生的异常情况，做到对工作面可能发生的异常情况进行提前预测预警，因此，将振铃计数和能量两个指标选为大湾煤矿111113工作面声发射特征参数敏感指标。

2.2 声发射特征参数指标临界值考察及确定

2.2.1 111113工作面物探3#异常区声发射信号分析

通过对该工作面作业的工人访谈可知，该工作面3#异常区域回采过程中，出现一定的瓦斯动力现象。同时，对该区段的声发射特征参数指标进行分析，如表1所示。

2.2.2 111113工作面物探4#异常区声发射信号分析

对111113工作面物探结果4#异常区段回采过程中的声发射特征参数指标进行分析，并结合在回采过程中是否出现煤炮、喷孔等异常情况对声发射指标进行对比，如表2所示。

2.2.3 煤炮现象声发射信号分析

试验期间，回采工作面在打钻或者出煤的时候，多次出现煤炮，而煤炮也是煤与瓦斯突出的前兆信息，因此将煤炮产生对应的声发射信号值作为临界值的参考依据。统计有记录的煤炮对应的声发射特征参数信号，可以看出，声发射能对煤炮进行有效的监测，且采面出现煤炮时的声发射信号处于高值区间，振铃计数最小值为309，能量值最小为0.012，因此应将煤炮产生的声发射信号最小值作为指标临界值的参考依据。

综上所述，当回采工作面出现异常情况时，声发射特征信号都会出现一定程度上的增长，经分析发现有如下规律：出现异常时，振铃计数值会达到300或者能量值达到0.1。

因此，当声发射振铃计数、能量值两种指标有连续上升趋势时，反映出工作面的应力活动变化情况，具有一定的危险性。对于单个信号峰值出现的时候，根据声发射振铃计数、能量值两种指标的分布情况及统计结果，可以将大湾煤矿111113回采工作面的声发射临界值初值确定为：①当振铃计数≥300时，工作面有突出危险性；②当能量值≥0.1时，工作面有突出危险性；③当振铃计数<300且能量值<0.1时，工作面无突出危险性。

3 小结

大湾煤矿工作面突出危险性声发射預测技术示范以现场试验为主、历史资料分析为辅的方法进行开展。现场考察大湾煤矿东井111113采煤工作面的声发射使用情况，提取大湾煤矿111113工作面煤与瓦斯突出危险性的声发射预测的特征指标，结合采面异常信息与声发射数据分析结果给出敏感指标及其临界值，建立合理有效的煤与瓦斯突出声发射预测判识方法。试验结果表明：声发射预测煤与瓦斯突出技术在试验工作面有良好的预测效果。

作者简介：车磊（1988-），贵州大方县人。