电磁辐射仪和微震仪在矿压防治中的应用

乔 榛

（阳泉新宇岩土工程有限责任公司， 山西 阳泉 045008）

引言

本次研究方法主要是使用电磁辐射仪和微震仪来进行全矿井矿震监测并分析数据，减少掘进量和应力集中区域，从而在矿压防治与顶板管理的整体工作产生积极的作用，有效地防治冲击地压等强矿压。

1 电磁辐射仪

煤与瓦斯的突出和冲击地压等是发生在矿山井下的一种复杂的动力灾害，同忻煤矿作为强矿压矿井，对预防瓦斯突出和冲击地压做了大量的工作，通过不断研究改进形成如今较为成熟的预防矿压技术。

型号为KBD5的动力灾害地电磁辐射监测仪可用于煤矿预测各种强矿压造成的煤岩灾害动力现象，工作原理是当煤体发生压力变化时发出电磁辐射，通过接收电磁波，对井下突发灾害及早作出应对。引进的电磁辐射监测仪有很多不足，故对其进行改造做出如下创新[1]。

1）实现了定向、非接触和区域及时连续预测的能力。

2）省略了施工打钻的工序，减轻了劳动力。

3）具有两种预警方式，分别为临界值法预警和动态趋势法预警。

4）仪器对信号的接收、转化、处理、存储和报警，全部实现了自动化。

5）发明了通过电磁辐射完成的煤岩动力灾害监测系统。

通过以上的分析可以发现，前景化是诗歌《羊齿山》的一个显著特征。诗人运用了一些前景化实现的手段，如大胆的诗节编排，超出常规的短语搭配和体现在语音、词汇和语法层面上的语言过分规则化。细微剖析这些具体的前景化实现手段发现，这些前景化手段都与诗歌的主题密切相关，都突出了诗歌生与死、纯真与成熟、时间永恒的主题。诗人运用独特的前景化手段，不仅赋予诗歌新颖性和创造性，而且达到了突出主题的效果，而通过对前景化手段和效果的解析，可帮助读者挖掘诗歌的主题意义和美学价值。

6）可准确判断矿山压力情况，为之后的采取措施提供建设性意见。

2 电磁辐射监测仪局部监测系统的实用性

利用在8202工作面进行的电磁辐射仪应力监测说明，本次监测在2202巷的700～1 530m区域进行，电磁辐射分析图见下图1。

图1 电磁辐射分析图

如图2202巷在工作面上覆岩层上方存在许多采空区煤柱，造成工作面产生较大应力集中，巷道在700～1 530m区域出现浆皮脱落的情况等现象，因此，对该段巷道进行电磁辐射仪应力监测，监测结果如图1所示，该段其他区域巷道应力值不高，表明工作面回采时导致应力向煤体深部转移，巷道不会出现围岩变形较大等现象，故不需要对其进行加强支护，在浆皮脱落处进行补喷即可。而在该段巷道1 450～1 470m区域内应力明显增高，可推测该区域顶板上方存在采空煤柱，由于相距较远，影响不大。

当前矿井生产中，大部分使用电磁辐射仪只是为了对局部应力集中区域进行准确定位，针对局部巷道提出措施，进行治理[2]。电磁辐射仪还可为日常的巷道维护明确方向，较完整地了解井下巷道的压力情况，对症下药。而且对掘进遇到特殊的地质构造物时，巷道应力分布较为复杂，此时运用电磁辐射仪进行监测，可有效解决诸多难题。同时，电磁辐射仪可用于监测工作面的超前支护范围，配合矿山压力监测系统，可准确判断工作面初次来压和周期来压。

3 微震仪全矿井监测矿压

该矿同时使用SOS微震监测系统对全矿井进行了矿压监测，通过多次试验及改进做出以下创新。

1）主要用于冲击地压的监测，做到重点区域监测。

2）收集的震动数据具有实时、快速、连续完好和自动性，数据经过处理，可生成信号图，并可传递到地面，在地面进行实时浏览分析。

3）微震仪探头具有灵敏性高、抗干扰能力强、记录信号准确、操作简单和可回收使用的特性。需24 h进行监控，确保不出现漏记和无法监测的情况发生。

4）系统软件可获得准确的震动位移和加速度的信号，预警信息具有分析功能强、系统操作简单的特性，能得出较为精确的预警标准[3]。

5）建立了震动波的CT分析技术；建立了微震仪全矿井监测平台，实现了全矿井监测数据实时传输到井上，可进行远程预警和远程专家诊断，并做出相应的应对措施[4]。

6）可将监测范围内的矿震信号显示在矿图上，方便对井下震源进行定位，对全面的监测矿井矿压具有统筹作用。

同忻煤矿从开采8101工作面起开始出现冲击地压，并随开采面积的增加而不断加剧，冲击地压危害日趋严重。为更加有效监测和解决此类现象，消除传统监测方法的弊端，同忻矿引进和自主研究了普遍使用的区域性监测的微震监测系统。

如图2所示，微震仪全矿井监测系统可分为地面监控室和井下监测系统两个部分。地面接收站，负责接收井下微震仪传递的数据，通过技术人员分析，绘制相关矿震图，在井上对全矿井进行实时观察；井下监测系统是在掘进及回采工作面巷道布置微震传感仪，对井下矿压变化实时采集，可以定位到具体的矿震位置和矿震能量的大小，筛选有用信号时一般选取信号较清晰的点[5]。

图2 微震仪全矿井监测系统示意图

目前微震仪的应用已趋于成熟，一方面可以使用微震仪监测矿震，确定应力集中区域，对矿井的震动情况有足够的了解，同时还可以进行冲击地压等强矿压的研究。另一方面主要是配合采煤工作面的压力监测系统来进行工作面的来压预测，采煤工作面的压力监测系统安装在工作面液压支架上，每十个为一组安装一个压力表，通过观察压力表来判断工作面来压，但是采空区悬板的垮落情况，仍然无法通过压力表来读出，只能依靠工作面工作人员听采空区震动来做出判断，但这样的判断很不准确。有了微震仪的配合就可以清晰地了解随着工作面的推进采空区的悬板垮落的情况。

8103工作面进行开采的时候，采空区悬板垮落不及时，本来是20～30m垮落一次，可是在工作面开采的时候经常出现20～30m垮落两到三次，如果只从压力表观测的话，只能看出在20～30m的区域工作面来压两到三次，配合微震仪使用时就可以发现，20～30m垮落一次的时候周期来压时采空区悬板一次垮落，垮落情况较好。而多次垮落时发现在8113采煤工作面的两端矿震较少，且每次垮落能量较小，说明老顶关键层较坚硬难于垮落，且8113工作面头四尾五是过渡支架不放煤难于垮落，所以采取的措施是在工作面头尾进行退锚机退锚，采取措施后8113工作面采空区悬板垮落更及时了，一个来压周期内多次垮落的情况变少了。我们通过微震仪配合采煤工作面压力监测系统准确掌握信息解决实际问题，而不是像以往跟着经验和感觉走某确定采空区悬板垮落情况。

如下图3所示目前重点监测二盘区的8202工作面，图上方块是微震传感仪。左下部的两个工作面一个是马上要采完的8203工作面，一个是马上要开采的8202工作面。

图3 同忻矿微震监测系统微震传感仪布置方案

4 结论

以同忻煤矿预防矿压为研究背景，通过电磁辐射仪与微震仪，对本矿井的矿压进行监测，主要结论如下：

采用电磁辐射仪与微震仪建立从局部到整体的矿压系统是非常重要的，通过矿压对矿井的震动情况实施了解监测，为日常的工作提供可靠的数据，使井下开采过程中减少掘进量和应力集中区域，有效地防治冲击地压等强矿压，同时还可以进行冲击地压等世界性难题的深入研究。