智能化鉆屑法在煤峪口礦沖擊危險(xiǎn)性檢驗(yàn)中的應(yīng)用

譚志喜

摘要：傳統(tǒng)鉆屑法數(shù)據(jù)的獲取和危險(xiǎn)性判別主要靠人工完成，主觀因素影響過大，智能化軟件的編制應(yīng)用即可有效克服這種缺陷，真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)性判別與預(yù)警的智能化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

關(guān)鍵詞：智能化 鉆屑法 沖擊危險(xiǎn)性 應(yīng)用

1 概述

同煤集團(tuán)煤峪口礦11、12#層307盤區(qū)已全部開采完，同時(shí)14#層8702、8705、8704、8707也已開采完，所以盤區(qū)西部巷道礦壓顯現(xiàn)相對比較明顯，盤區(qū)集中壓力大，沖擊地壓破壞頻繁發(fā)生，如何做好沖擊礦壓的預(yù)測預(yù)報(bào)，是防沖擊地壓研究的重要任務(wù)。

2 鉆屑法原理及智能化鉆屑法應(yīng)用

根據(jù)煤峪口煤礦實(shí)際情況，對已經(jīng)完成安裝準(zhǔn)備的14#層307盤區(qū)8706工作面進(jìn)行沖擊危險(xiǎn)性檢驗(yàn)，確定回采工作面是否受沖擊地壓威脅。

2.1 鉆屑法理論

鉆屑法是通過在煤層中鉆小直徑鉆孔，當(dāng)鉆孔進(jìn)入煤體高應(yīng)力區(qū)時(shí)，鉆進(jìn)過程呈現(xiàn)動(dòng)態(tài)特征，孔壁煤體部分可能突然擠入孔內(nèi)，并伴有振動(dòng)、聲響或微沖擊等現(xiàn)象，單位長度排出的煤粉量大于正常量，鉆屑粒度增大，可能出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象。為了及時(shí)客觀地評價(jià)采掘地點(diǎn)的沖擊危險(xiǎn)程度，必須適時(shí)確定支承壓力帶峰值大小和位置。但是直接測定煤層應(yīng)力相當(dāng)困難，尚沒有可靠方法。一般采用相對評價(jià)的方法，對處于極限應(yīng)力狀態(tài)的邊緣區(qū)進(jìn)行鉆進(jìn)，研究鉆進(jìn)過程中的動(dòng)態(tài)效應(yīng)與煤體應(yīng)力之間的關(guān)系，從而判定沖擊危險(xiǎn)性。

2.2 沖擊危險(xiǎn)性檢驗(yàn)區(qū)域選定

根據(jù)煤峪口煤礦礦壓顯現(xiàn)情況，決定在14#層307盤區(qū)5706巷施工。具體施工位置如下圖。

5706工作面沖擊危險(xiǎn)性檢驗(yàn)區(qū)域平面圖

2.3 施工方法

每個(gè)鉆孔打完第1m后，將稱重系統(tǒng)放在孔口下方，開始收集煤粉。自第2m開始，每鉆進(jìn)1m用稱重系統(tǒng)收集一次煤粉，并進(jìn)行稱重記錄。稱重前將自煤壁頂板掉入煤粉中的大塊碎煤等雜物挑選出去再進(jìn)行稱重。直至鉆進(jìn)20m，共收集稱重4份煤粉。

2.4 沖擊危險(xiǎn)性檢驗(yàn)過程

通過分別在該區(qū)域進(jìn)行的煤粉檢驗(yàn)鉆測試鉆孔，發(fā)現(xiàn)5706工作面的鉆屑量很少且無伴隨的動(dòng)力現(xiàn)象，沖擊危險(xiǎn)性較低。最終確定在4#導(dǎo)向點(diǎn)972.531左右兩側(cè)一共施工5個(gè)鉆孔，具體孔口位置以方便操作為宜。工作面由內(nèi)到外的方向?qū)︺@孔進(jìn)行編號，分別為H01～H05。

2.5 數(shù)據(jù)分析

將手持式采集儀內(nèi)的鉆孔數(shù)據(jù)導(dǎo)入至地面電腦內(nèi)，利用配套研發(fā)的煤礦動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)性自動(dòng)分析軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。

2.6 煤粉量分析

點(diǎn)擊煤礦動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)性自動(dòng)分析軟件的多孔分析按鍵，選擇煤粉量分析功能，軟件自動(dòng)將5個(gè)鉆孔的煤粉量曲線進(jìn)行匯總并對比。

由煤粉量分析圖可看出，本次施工的5個(gè)鉆孔中，煤粉量超標(biāo)的有鉆孔H02的第2m，鉆孔H01的第8m，鉆孔H03和H04的第10m，鉆孔H05的第8-10m。

根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際情況，鉆孔H02的鉆進(jìn)過程中是由于工人對新鉆機(jī)不太熟悉，鉆頭角度在反復(fù)調(diào)整，導(dǎo)致該進(jìn)尺過程中的煤粉量高于標(biāo)準(zhǔn)值，該數(shù)據(jù)無分析價(jià)值。

鉆孔H01的第8m煤粉量超標(biāo)，且在鉆進(jìn)過程中出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象，說明該位置附近的應(yīng)力集中較其他區(qū)域明顯。隨后施工的第9和第10m煤粉量恢復(fù)到正常值范圍內(nèi)且無動(dòng)力現(xiàn)象發(fā)生，該鉆孔一直未見大顆粒煤粉出現(xiàn)，可以判斷該施工位置的第8m附近存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，但并不嚴(yán)重。鉆孔H03和H04的第10m也是類似情況。

鉆孔H05的第8-10m明顯煤粉量超標(biāo)，且第7-10m一直伴隨有卡鉆和頂鉆現(xiàn)象發(fā)生，說明該鉆孔位置的8-10m處應(yīng)力集中明顯。

2.7 動(dòng)力現(xiàn)象分析

選擇軟件的動(dòng)力現(xiàn)象分析功能，5個(gè)鉆孔的動(dòng)力現(xiàn)象對比。鉆孔H01的第8m存在卡鉆現(xiàn)象；鉆孔H02的第2m存在卡鉆現(xiàn)象，第7m存在吸鉆現(xiàn)象；鉆孔H03的第1m存在煤炮現(xiàn)象，第2m存在卡鉆現(xiàn)象，第5m存在頂鉆現(xiàn)象，第10m存在卡鉆現(xiàn)象；鉆孔H04的無動(dòng)力現(xiàn)象；鉆孔H05的第7-10m存在卡鉆現(xiàn)象，第8m同時(shí)存在頂鉆現(xiàn)象。

通過動(dòng)力現(xiàn)象的分析對比，可以明顯看出鉆孔H01和H05的伴生動(dòng)力現(xiàn)象較為明顯。

2.8 綜合分析

綜合煤粉量和動(dòng)力現(xiàn)象的分析結(jié)果，對本次施工的5個(gè)鉆孔進(jìn)行綜合評價(jià)，鉆孔H02的第2m為黃色預(yù)警，鉆孔H05的第8和10m為黃色預(yù)警。結(jié)合上述分析可知，H02的第2m存在較大的人為因素干擾，所以可忽略不計(jì)。

3 結(jié)論

通過在5706工作面導(dǎo)向點(diǎn)972.531附近施工了5個(gè)煤粉檢驗(yàn)鉆孔，并使用手持式采集儀對鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行了實(shí)時(shí)自動(dòng)采集。利用本次項(xiàng)目配套研發(fā)的煤礦動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)性自動(dòng)分析軟件，將鉆孔數(shù)據(jù)進(jìn)行匯總并分別針對煤粉量和動(dòng)力現(xiàn)象逐個(gè)分析，最終發(fā)現(xiàn)鉆孔H05的第8-10m存在應(yīng)力集中現(xiàn)象，處于黃色預(yù)警狀態(tài)，應(yīng)對該區(qū)域進(jìn)行重點(diǎn)監(jiān)控，并采取適當(dāng)?shù)男秹捍胧?/p>

4 推廣應(yīng)用及存在的問題

分類完成災(zāi)害檢驗(yàn)與治理各項(xiàng)關(guān)鍵數(shù)據(jù)的自動(dòng)化采集和整理，通過現(xiàn)場和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)，對相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)進(jìn)行試驗(yàn)，在單項(xiàng)技術(shù)試驗(yàn)成功的基礎(chǔ)上，再進(jìn)行整體合成。

同步進(jìn)行理論研究，對檢驗(yàn)參數(shù)與災(zāi)害危險(xiǎn)性之間的內(nèi)在關(guān)系進(jìn)行深入研究，建立明確可靠的理論關(guān)系，為檢驗(yàn)鉆機(jī)的智能化災(zāi)害判別、治理鉆機(jī)的智能化鉆鑿參數(shù)即時(shí)優(yōu)化提供理論依據(jù)，并據(jù)此編制相應(yīng)的應(yīng)用軟件。

基于鉆屑法研究煤礦動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)性是最常用的基本方法，也是采用檢驗(yàn)鉆判別災(zāi)害危險(xiǎn)性的主要依據(jù)，其參數(shù)指標(biāo)包括打鉆過程中單位進(jìn)尺排出的煤粉重量以及頂鉆、卡鉆、吸鉆和煤炮頻次。通過對各參數(shù)的理論計(jì)算，可實(shí)現(xiàn)對沖擊危險(xiǎn)性的判別與預(yù)警。傳統(tǒng)鉆屑法數(shù)據(jù)的獲取和危險(xiǎn)性判別主要靠人工完成，主觀因素影響過大，智能化軟件的編制應(yīng)用即可有效克服這種缺陷，真正實(shí)現(xiàn)動(dòng)力災(zāi)害危險(xiǎn)性判別與預(yù)警的智能化、規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化。

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