随着煤矿开采强度和深度的增加,冲击地压矿井数量和冲击危险程度显著增加,政府关注度不断上升,我国冲击地压防治研究取得了一系列重要进展,冲击地压矿井防治能力取得长足的进步,多数冲击地压矿井达到事故可控。
近日,中国矿业大学窦林名教授团队基于冲击地压重要研究成果,全面阐述了冲击地压领域在法规建设、发生机理、监测预警等方面研究进展与发展趋势,同时指明了未来冲击地压防治面临的难题。相关研究成果以《我国煤矿冲击地压防治现状与难题》(点击下载原文)为题于12月28日在《煤炭学报》网络首发,田鑫元博士为通讯作者。
(1)在冲击地压防治法规建设与标准方面,自1987年发布冲击地压行业标准以来,逐步形成了《煤矿安全规程》、《防治煤矿冲击地压细则》和《冲击地压测定、监测与防治方法》系列标准为核心的冲击地压防治法律法规体系,实现了法规从无到有再到完善。
(2)在冲击地压发生机理研究方面,在借鉴国外经典冲击理论的基础上构建了“三因素”理论、扰动失稳理论、动静载叠加诱冲理论等为主的理论体系,深化了冲击地压机理研究。
(3)在冲击地压监测预警方面,从初始的单监测系统单一指标演化规律研究,逐步演化到多种监测系统预警信息融合的“应力场、震动场、能量场”三场综合预警,预警效能和准确率不断提升。
(4)在冲击地压防治方面,从以往重点关注钻孔卸压、顶板爆破等局部卸压解危措施上,逐渐意识到合理开拓开采优化设计的重要性,初步建立了区域防范、局部解危相结合的冲击地压防治技术体系,防治有效性不断提升。
(5)在深部巷道围岩控制方面,从单纯提升支护强度的刚性支护过渡到刚-柔复合支护、吸能支护等,最终形成了多级巷道支护方法,巷道抗冲能力不断增强。
(6)在人员管理方面,从人工登记号牌计数过渡到刷卡和自动红外计数,最后引入智能识别技术,实现了多场景人员智能管理。
由于冲击地压的震动性、瞬时性、复杂性以及难预知性,还存在诸多亟待解决的问题,窦林名等从矿震与冲击地压辨识、冲击地压地质透明化保障、冲击危险定量智能预测预警、冲击地压矿井产能核定安全系数确定、冲击地压监测精度提升、冲击地压安全精准防控、区域应力场精准调控、冲击地压巷道支护标准化8个方面详细论述了亟待解决的问题。
研究最后指出,在碳达峰碳中和目标的时代背景下,我国冲击地压防治工作已取得良好成绩,同时随着陕蒙晋等大型煤炭基地逐步进入深部开采,冲击地压问题成为制约矿区高产高效绿色发展的障碍,且部分区域存在冲击地压、矿震、煤与瓦斯突出等多灾害交织影响,冲击地压防治面临新的挑战。冲击地压防治研究应借助人工智能、大数据、云计算等新兴技术,提升冲击地压监测预警防治的智能化和精准化水平,实现煤炭资源安全绿色生产,助力“双碳”重大战略。
这项研究得到了国家自然科学基金、国家重点研发计划的资金支持。
我国历年冲击地压矿井数
冲击地压机理、监测预警与防治技术