地球物理学在采矿工程中的应用

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1、地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用地球物理学在采矿工程中的应用2东撼晨斜技2011年第4期地球物理学在采矿工程中的应用白向根,郭现伟(兖矿集团济宁三号煤矿,山东济宁272069)摘要地球物理学作为一门基础科学,在众多领域得到了成功的应用.该文以地球物理学的基本理论为指导,根据地球物理场的特点,阐述了地球物理学在采矿工程中的应用,包括应用地球物

2、理方法解决矿山开采引起的地质问题,对于矿井建设及科学采矿均具有重要意义.关键词地球物理学电磁辐射声发射红外辐射采矿工程中图分类号TD326文献标识码A目前我国煤炭产量增长较快,煤炭开采过程中遇到的问题越来越多,尤其是东部矿井开采深度加大,开采引起的地质问题也更加明显,许多问题急需解决.1煤岩变形破坏的电磁辐射及应用1.1受载岩石电磁辐射特性砂岩,泥岩和混凝土在压缩和拉伸条件下变形破裂时均有电磁辐射信号产生.随着应力升高,电磁辐射信号基本上呈增强趋势.但有时在初始加载阶段,电磁辐射强度较高,这是由于加载方向与原始主应力方向不一致,岩石试样产生收缩变形,并伴随

3、微破裂所致.电磁辐射主要有2种形式,即表面电荷(静电场)和脉冲电磁场.当载荷较低或变形较为缓慢时,静电?收稿日期:2010—11—30作者简介:白向根(1971一),男,任兖矿集团济宁三号煤矿掘进二区区长,多年从事矿井掘进区队管理工作.场占优势.电磁辐射信号是阵发性的脉冲信号,而不是连续的,这说明岩体的变形及破裂不是连续性的,而是阵发性的,变形及破裂需要一个能量的积累过程,在能量的积累过程中不产生电磁辐射或电磁辐射很弱.在应力峰值之后,应力越来越低,电磁辐射也呈减弱趋势.1.2煤岩电磁辐射在煤与瓦斯突出预测中的应用应用电磁辐射监测仪监测到的工作面煤岩电磁辐

4、射信号(强度E和脉冲数N)是煤岩体变形破坏程度和强度的综合反映;煤岩所受应力作用越大,变形破坏过程越强烈,产生的电磁辐射信号越强.当煤岩体无法承受地应力(包括采动应力,构造应力等),瓦斯压力等综合作用,且卸压区的煤岩体又不足以抵制动力现象时,煤岩动力灾害即将发生.煤岩动力灾害现象是经历一个发展过程后产生的突变行为,因此,在突变发生前必然有明显的前兆现象,即煤岩体处于高度集中的应力状态,电磁辐射信号较强,且一段时间内F式:∑(一)≤±14√n,(7级导线,测站数为n)本文案例l中,每一测站中两遍测角误差一卢1已经违背了偶然误差的基本性质,虽然符合界限性的特征

5、,两遍差值符合限差,但是呈现出一定的规律,已经演变为一种系统误差:∑(/32一』91)一180”-4-14.~/n-(63”)因此,经常对测量资料进行总结分析是非常必要,往往能够发现事态发展的潜在规律,并及时调整,避免事态进一步恶化.(2)利用贯通测量的优越性,充分利用贯通联测的分析成果.根据贯通联测情况进行精度评定,能够总结出施工导线资料是否符合标准,对迎头的施工测量有指导意义.(3)《煤矿测量规程>规定,在布设井下导线时,一般每隔1.5～2.Okra应加测陀螺边,以加强井下导线方向控制.鉴于沿空掘进过程中测量工作的特殊性,可以适当调整,当沿空导线

6、总长度约1000kin时及时加测陀螺定向边,检查现场导线精度,防止问题发现太晚,偏差太大,造成无法挽回的损失.(4)加强与采掘单位的配合.沿空施工过程中与采掘保持好联系,可以经常与施工单位协调好,要求定期钻探,一方面可以了解现场煤柱情况,对测量工作是一种校核,另一方面对一些碎部工程情况不明的采空区,也能尽早发现问题,防患于未然.(5)建立健全碎部测量排查制度,优化管理模式.坚持责任落实到个人,让每一个测量人员都认识到其重要性,防止遗漏和测量错误.每年组织一次有针对性的井下碎部工程大排查活动,以适应井下复杂多变的情况.拟订下发《关于加强碎部工程技术管理有关规

7、定》相关文件,要求其他单位协助做好碎部工程管理工作,由个别单位重视转变为全矿上下都重视.4小结上述方案已成功运用于济宁三号煤矿123上05胶顺沿123上04采空区掘进,163下05胶顺沿163下04采空区掘进,53下07辅顺沿53下06采空区掘进,方案可行,正确指导了现场安全施工.2011年第4期东撼爰甜技3煤岩体变形破坏速度逐渐加剧,煤岩电磁辐射信号呈现逐渐增强趋势,煤岩电磁辐射信号充分反映了煤岩灾害发生的危险程度.2声发射技术2.1声发射技术材料受到外载荷作用时,由于内部结构的不均匀及各种缺陷的存在造成应力集中,从而使局部应力分布不稳定.当这种不稳定的

8、应力分布状态所积蓄的应变能力达到一定程度时,将发生应力的重新分布,