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降服看不见的杀手 各煤矿纷纷请来这道“平安符”
2019-05-23 16:43  环球能源网    我要评论(0)

降服看不见的杀手 各煤矿纷纷请来这道“平安符”

 

  图为冲击矿压智能综合监测预警平台,该平台是全球最大的冲击矿压监测网络。受访者供图

  中国矿业大学研发的“冲击矿压智能综合监测预警系统”,在国内多家煤矿转化应用后,成为煤矿特殊灾害的“警铃”,已成功为一座座煤矿“排忧解难”,并走出国门,在多个国家发挥作用。

  5月初,山东某市的一座煤矿,地面上人来车往一切如常,但是地下1000多米的深处却危机四伏,一股强大的能量随时可能喷涌而出,工作人员正紧盯着监测屏幕关注它的动向……

  就在5天前,中国矿业大学为矿井安装的“冲击矿压智能综合监测预警系统”发出警报,震动波CT反演结果显示,一个掘进工作面的周边震动波波速明显异常,正处于较强的冲击危险状态。

  工作人员收到警报后,立即停止掘进作业、疏散井下人员、采取泄压措施……5月5日,井下突然传来一声巨响,就连地表也随之晃动,一次大能量强矿震在井下爆发,所幸处置及时并未造成人员伤亡。

  研发矿山“CT”,缓解陌生的压力

  2018年10月20日,山东龙郓煤业有限公司发生重大事故,井下巷道被一股强大的力量挤垮,喷出的煤岩体把通道堵死……事故共造成21人死亡、1人受伤。

  调查分析发现,此次事故既非瓦斯爆炸、坑内火灾、采煤透水等传统矿难,也不是顶板事故等人为原因,而是由一个相对陌生的名词“冲击地压”(也称冲击矿压)引发的。

  近年来,随着煤炭资源开采深度和开采强度的增加,冲击矿压等岩层动力现象日益加剧,冲击矿压已成为深部资源开采领域面临的主要灾害之一。中国矿业大学教授窦林名告诉记者:“煤矿开采越深,矿山压力也就越大,一般采深超过400米即存在危险,埋深1000米危险系数比较高,而我国目前最深的煤矿已达到地下1500米。”

  所幸的是,如今面对这种“陌生的压力”,已经有了“缓解”的办法。多家煤矿转化应用了中国矿业大学的科研成果后,已经可以避免上述事故的发生。

  2008年5月11日,位于甘肃的华亭煤业集团有限公司(以下简称华亭煤业)一如往常,数百名矿工正在井下有序开采。突然,总工程师周澎收到监控系统报警信息,监测数据显示,250102工作面矿压异常升高。尽管此时井下一切正常,但是为了安全起见,周澎最终还是签发了预警单,矿工随即从井下撤离。

  5月12日,一起剧烈的冲击矿压在250102工作面发生,巷道被严重破坏,一列长约100米、安装有数十吨设备的列车被掀翻。令人庆幸的是,井下矿工都已安全撤离。

  在此之前,华亭煤业有人对这套监测预警系统还将信将疑,从那以后,全矿上下把这项技术奉若至宝,再未因冲击矿压发生过死亡事故。

  如同地震一般,冲击矿压这种动力灾害现象发生时没有明显的宏观前兆,具有突发性、瞬时震动性、巨大破坏性的特征,事先难以确定发生的时间、地点和强度。

  “原先冲击矿压基本是不能监测的,通过我们的研究监测准确率可以达到90%。目前我们可以预测冲击矿压的危险性、地点、大概的时间和强度。”窦林名说。

  以窦林名教授为首席专家的“中国矿业大学冲击地压研究中心”,在国内率先提出了“动静叠加诱冲理论”“煤岩体冲击破坏的冲能原理”“巷道围岩的强弱强结构效应”以及冲击矿压的强度弱化减冲原理。

  在长期的科研实践中,窦林名团队开发了电磁辐射技术、区域性微震监测技术及系统双震源一体化CT应力探测技术及系统,把看不见摸不着的地下岩层能量及其变化以量化的数值呈现在电脑上。

  “冲击危险的CT预警技术的原理就像我们在医院做CT检查,通过人工主动激发震源,或岩层破裂引发的震动(被动震源),来反演煤岩体内的应力分布状态,并基于应力异常、应力梯度、波速应力关系,建立冲击危险预警准则,可以实现区域应力场的反演与冲击危险预警。”窦林名说。

  2013年和2014年,国家安全生产监督管理总局和中国煤炭工业协会,先后组织专家对中国矿业大学研发的“煤矿冲击矿压微震时空监测预警技术研究”“煤矿冲击矿压震动波CT预测原理与技术”进行了成果鉴定,均达到国际领先。

  而这一国际领先的成果,也被多家煤矿看中,很快就遍地开花,在矿山作业中转化为实际应用。

  成果深入转化,布下全球最大监测网

责任编辑:杨虞波


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