煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究

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煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警技术研究

来源：《煤炭学报》2018年第2期

行业视野: 安全
类别; 17个
关键词; 36位
专家; 9篇
论文; 12781IP
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基于激光自稳频技术的分布式多点甲烷检测系统研究

作者(Author)：郭清华, 于庆, 苟怡

摘要：为保证激光甲烷检测系统的长期稳定性,实现自动校准功能,同时大幅降低点式激光甲烷系统的成本,采用激光自稳频技术研发分布式多点激光甲烷检测系统。通过软硬件结合的方式实现激光自稳频,采用1/8光分束器将激光器出射光波分为8路,其中一路引入密封有恒定甲烷气体的参考气室,通过实时信号采集和处理得到甲烷吸收信号的二次谐波波形,提取出光波中心波长λ1和工作范围Δλ1,再通过闭环负反馈控制链路对激光器驱动电流进行自动调节。实验结果表明:在吸收波形中心位置处,波长控制精度达到0.000 1 nm,中心波长波动范围由1 653.697 51 653.749 6 nm减小至1 653.723 41 653.723 6 nm,波长工作光谱范围变化由0.138 10.159 6 nm减小至0.149 50.150 8 nm,将系统检测误差由原来的±4%减小至±0.5%;基于激光自稳频技术设计的分布式多点激光甲烷系统,能够实现多个测点甲烷的实时监测,其测量误差≤1%。采用激光自稳频技术,可以实现系统中工作波长的精确控制,进而保证激光甲烷检测系统在环境温度变化、器件老化等过程中性能的长期稳定性。

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煤炭学报

2018年第02期

935

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基于变分模态分解及能量熵的微震信号降噪方法

作者(Author)：张杏莉, 卢新明, 贾瑞生, 阚淑婷

摘要：为了从含噪微震监测数据中提取有效的微震信号,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和能量熵的自适应微震信号降噪方法。采用变分模态分解法对含噪微震信号进行自适应分解,得到一系列按频率从高到低的变分模态分量;计算每个变分模态分量的能量熵,搜索并辨识出噪声与信号的分界;剔除高频噪声,将剩余分量进行重构,得到降噪后的微震信号。通过与基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的微震信号降噪方法对比,从信噪比、降噪后信号占原信号的能量百分比和原信号与降噪后信号的均方根误差3个评价指标上定量说明该方法在微震信号降噪中表现出更好的降噪效果。

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2018年第02期

1240

404
冲击矿压危险的电磁-震动耦合评价

作者(Author)：贺虎, 孙昊, 王茜

摘要：冲击矿压危险性评价与预警中,单纯使用电磁辐射强度值大小或微震能量值都具有一定的局限性。为此,在分析冲击矿压发生的力学环境与能量过程的基础上,提出电磁-震动耦合预警方法,建立评价方法体系,结合具体冲击矿压矿井监测结果,研究冲击矿压前兆规律。结果表明:在冲击矿压发生前,电磁辐射值高出正常值,微震活动表现出能量存在明显的沉寂期,次数却呈上升趋势的规律,利用电磁-震动耦合的静态叠加评价和动态评价与现场冲击前兆具有较高的一致性;而当电磁辐射强度值较高,但是微震活动处于稳定的能量释放状态时,叠加后的综合冲击危险性降低,不会出现冲击矿压危险。

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2018年第02期

1086

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开采扰动下断层面库仑应力及诱发矿震时空演化特征

作者(Author)：赵毅鑫, 王浩, 卢志国, 曹宝

摘要：为研究煤矿开采扰动下断层面库仑应力演化特征及诱发矿震时空分布规律,基于赵楼矿1303综放工作面生产地质条件,理论分析了断层面库仑应力影响因素,采用数值模拟及岩石力学试验方法,探讨了逆断层下盘工作面向断层开采过程中,断层面不同位置库仑应力变化规律,并分析了现场矿震监测数据时间统计特征及震源空间分布规律。结果表明:开采扰动因素σx,σy,τxy(等于τyx),断层倾角θ及断层面摩擦因数μ综合决定了断层面库仑应力f,当开采扰动及断层摩擦因数确定时,取df/dθ=0可确定断层活化失稳最危险角;断层构造破坏了采动应力扰动圈的对称性及位移扰动圈的连续性;岩石力学试验及数值模拟结果均表明沿断层面岩层高位点先于低位点受到采动影响,且过断层前随断层与工作面距离减少,断层面活化失稳危险先升高后降低;工作面过断层前后,矿震日震动频次由20次/d上升至35次/d,而日震动平均能量由22 kJ下降至4 kJ,表明工作面过断层前高能量矿震较多,对围岩扰动剧烈,过断层后扰动较平缓;同时工作面过断层前后,断层面上矿震震源集中区由高层位岩层向低层位岩层转移。

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煤炭学报

2018年第02期

1632

657
考虑塑性区强度参数劣化的圆形巷道冲击地压临界条件研究

作者(Author)：尹万蕾, 潘一山, 李忠华

摘要：针对大量冲击地压事故发生于巷道的实际情况,综合考虑开挖面空间效应、中间主应力效应、塑性区剪胀特性、塑性区强度和变形参数的变化5个影响因素,得到了巷道围岩应力与位移分布规律,基于统一强度理论和塑性软化本构模型,应用扰动响应判别准则,建立圆形断面巷道冲击地压发生的临界条件,结合试验模拟验证分析,结果表明:巷道冲击地压的临界条件与围岩支护方式、初始强度参数及塑性区强度参数的变化密切相关;临界塑性半径、临界载荷均随支护力的增大而单调增加;在开挖面附近,虚拟支护力较大,巷道围岩以发生弹性变形为主,发生冲击地压概率较低,只有在距开挖面一定距离位置处,虚拟支护力逐渐降低,巷道围岩出现塑性区,且塑性区达到一定值时,冲击地压才具有发生的可能性;临界塑性半径随初始黏聚力增大而降低,临界载荷随初始黏聚力增大而增加;当塑性区黏聚力劣化较快时,容易发生冲击地压。

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2018年第02期

1261

327
冲击危险评价的相对应力集中系数叠加法

作者(Author)：窦林名, 贺虎, 何江, 王正义

摘要：冲击动力灾害是关乎矿井能否安全稳定生产的主要因素,目前越来越多的矿井需要在采掘工作面设计阶段确定冲击危险等级与区域,迫切需要发展科学、精确、定量、便于技术人员操作的冲击危险早期评价预警方法。为了解决冲击显现无法用现有强度准则进行表述、不同应力无法标量叠加的问题,提出了冲击危险评价的相对应力集中系数叠加法,将某一待分析区域内影响冲击矿压发生的某因素引起的最大主应力与自重应力的比值,称为相对应力集中系数分量,各分量的乘积为该区域的相对应力集中系数。将影响冲击矿压的因素从载荷特性上分为静载荷和动载荷,从对应力影响效果上分为增压型与减压型,给出了影响冲击的主要动载因素,以及相对应力集中系数计算方法。发生过冲击矿压的矿井利用冲击区域的总相对应力集中系数作为临界指标,未发生冲击的矿井利用临界应力与自重应力的比值作为临界值,根据相对应力叠加系数与临界值的比值对冲击危险等级进行了划分。现场应用表明,相对应力集中系数叠加法与监测冲击危险区域与等级具有较高一致性。

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煤炭学报

2018年第02期

1533

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煤矿复合动力灾害危险性实时预警平台研究与展望

作者(Author)：姜福兴, 杨光宇, 魏全德, 王存文, 曲效成, 朱斯陶

摘要：为解决复合动力灾害危险性实时预警的难题,通过研究煤矿复合动力灾害发生机理和发生前兆的关联性,将复合动力灾害发生前兆分为共性和个性两类,并与监测参数类型相对应,提出了针对复合动力灾害危险性的临场预警、中期预警以及远期预警的关键监测参数。复合动力灾害危险性实时预警平台的构成主要包含监测硬件、分析软件及预警方法 3个部分,硬件主要指动力灾害监测系统及平台监控室硬件;软件主要指平台采集及分析软件;预警方法指标包括复合动力灾害危险性联合预警方法和单参数与多参数联合预警方法。在河南、山东等存在复合动力灾害的矿井进行了预警试验和基础研究,预警了矿井的复合动力灾害。同时,展望了复合动力灾害危险性实时预警平台的发展趋势。

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煤炭学报

2018年第02期

1259

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煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警关键技术研究进展

作者(Author)：袁亮, 姜耀东, 何学秋, 窦林名, 赵毅鑫, 赵旭生, 王凯, 于庆, 卢新明, 李红臣

摘要：新一轮能源变革正在孕育,互联网+及智能化发展势头强劲,在总结我国煤矿典型动力灾害预防存在主要问题及思考煤矿监控预警如何面对新一轮科技创新的基础上,提出了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警新理念与关键技术。煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警是在煤炭精准开采的理念指导下,基于多相多场耦合灾变孕育演化机理,利用灾害前兆信息采集传感与多网融合传输技术、多源海量前兆信息提取挖掘方法,能够实现煤矿典型动力灾害前兆信息深度感知、风险精准判识及监控预警的新模式新方法。该模式能够实现煤矿监控预警由传统的经验型、定性型向精准型、定量型转变,全面提升我国煤矿典型动力灾害风险判识及监控预警能力。凝练了煤矿典型动力灾害风险精准判识及监控预警的4个关键科学问题和8个主要研究方向,围绕基础理论研究、关键技术开发和预警平台搭建,重点阐述了12个方面的研究进展,为实现冲击地压、煤与瓦斯突出和煤岩瓦斯复合动力灾害隐患在线监测、智能判识、实时精准预警提供了技术路径。

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煤炭学报

2018年第02期

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