降服看不见的杀手 各煤矿纷纷请来这道“平安符”(2)
“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
从2008年起,我国煤炭产业进入快速发展时期,一方面是各地煤矿产量迅速攀升,另一方面是矿井向着地下越挖越深。而冲击矿压的危险隐患也就愈加凸显。
2013年,陕西彬长矿业集团有限公司(以下简称彬长矿业)胡家河煤矿的管理层陷入左右为难之中,这个新开发的矿井,仅仅开采了一个工作面,就频繁发生冲击矿压事件,“当时已经到了一挖就冲的地步,根本没法开采了,这个矿井预计可以开采100年,但是才挖了不到一年,如果不解决这个问题,矿井可能就要封存废弃,太可惜了!”一位熟悉胡家河煤矿的专家告诉记者。
为此,彬长矿业慕名找到了中国矿业大学,希望科研人员能早日降服这个看不见的“杀手”。
课题组经过在线监测、调查分析,发现这里的地层褶曲、井下煤柱位置不科学是导致冲击矿压频频发生的主要原因。将专家们的科研成果进行实际转化应用,经过严格整改后,胡家河煤矿竟然再也没有发生过冲击矿压。
我国是世界上煤炭开采量最多的国家,也是冲击矿压灾害最严重的国家。据统计,目前我国已有329个冲击矿压矿井,正在开采的达253个。煤矿冲击矿压不仅自身危害大,而且会诱发瓦斯异常涌出、瓦斯爆炸等重特大灾害。
中国矿业大学在冲击矿压灾害方面的科研脚步一直没有松懈,科研成果的转化应用也一直在深入推进。2006年,中国矿业大学冲击地压研究中心在华亭矿区砚北煤矿安装国内首套SOS微震监测系统,目前国内已有70多个矿井安装了这套监测系统。
“我们构建了一个冲击矿压智能综合监测预警平台,是全球最大的冲击矿压监测网络。”窦林名自豪地说。
平台建立起来后,每个煤矿在调度室都能够看到矿井的能量释放情况。接到预警通知之后,一方面可以及时撤离人员,避免伤亡;另一方面,采取卸压等措施诱发能量释放,从而减少能量的聚集。
“冲击矿压智能综合监测预警平台”还相继被国外的同行看中,目前,该成果已经走出国门,服务世界,孟加拉BARAPUKURIA煤矿、波兰KATOWICE煤矿等均已采用。
课题组研发的煤矿冲击地压动静载探测预警与防治技术,相关成果还纳入了国家部门规章《煤矿安全规程》和国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法》。而这一科研成果的转化应用,也带来了可观的经济效益,据不完全统计,从2015年至2017年底,部分应用矿井同比新增安全煤量3962.25万吨,新增销售额达160.68亿元。
知识链接
冲击地压:也称冲击矿压或岩爆,是井巷或工作面周围煤(岩)体,由于弹性变形能在瞬间释放而产生的突然、剧烈破坏的动力现象,常常伴有煤岩体抛出、震动、巨响及气浪等,是造成人员伤亡和采掘空间严重破坏的煤矿动力灾害。
煤矿一般是由上往下开采,当一层煤炭挖空,只留下煤柱作为支撑,煤柱就如同房屋结构中的承重墙,上方沉重的岩土都压在它身上。