譚志喜

摘要：傳統(tǒng)鉆屑法數(shù)據(jù)的獲取和危險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，真正實現(xiàn)動力災(zāi)害危險性判別與預(yù)警的智能化、規(guī)范化和標準化。

關(guān)鍵詞：智能化 鉆屑法 沖擊危險性 應(yīng)用

1 概述

同煤集團煤峪口礦11、12#層307盤區(qū)已全部開采完，同時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，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)煤峪口煤礦實際情況，對已經(jīng)完成安裝準備的14#層307盤區(qū)8706工作面進行沖擊危險性檢驗，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)鉆孔進入煤體高應(yīng)力區(qū)時，鉆進過程呈現(xiàn)動態(tài)特征，孔壁煤體部分可能突然擠入孔內(nèi)，并伴有振動、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。為了及時客觀地評價采掘地點的沖擊危險程度，必須適時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。一般采用相對評價的方法，對處于極限應(yīng)力狀態(tài)的邊緣區(qū)進行鉆進，研究鉆進過程中的動態(tài)效應(yīng)與煤體應(yīng)力之間的關(guān)系，從而判定沖擊危險性。

2.2 沖擊危險性檢驗區(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工作面沖擊危險性檢驗區(qū)域平面圖

2.3 施工方法

每個鉆孔打完第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1m用稱重系統(tǒng)收集一次煤粉，并進行稱重記錄。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行稱重。直至鉆進20m，共收集稱重4份煤粉。

2.4 沖擊危險性檢驗過程

通過分別在該區(qū)域進行的煤粉檢驗鉆測試鉆孔，發(fā)現(xiàn)5706工作面的鉆屑量很少且無伴隨的動力現(xiàn)象，沖擊危險性較低。最終確定在4#導(dǎo)向點972.531左右兩側(cè)一共施工5個鉆孔，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)的煤礦動力災(zāi)害危險性自動分析軟件進行數(shù)據(jù)分析。

2.6 煤粉量分析

點擊煤礦動力災(zāi)害危險性自動分析軟件的多孔分析按鍵，選擇煤粉量分析功能，軟件自動將5個鉆孔的煤粉量曲線進行匯總并對比。

由煤粉量分析圖可看出，本次施工的5個鉆孔中，煤粉量超標的有鉆孔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)場實際情況，鉆孔H02的鉆進過程中是由于工人對新鉆機不太熟悉，鉆頭角度在反復(fù)調(diào)整，導(dǎo)致該進尺過程中的煤粉量高于標準值，該數(shù)據(jù)無分析價值。

鉆孔H01的第8m煤粉量超標，且在鉆進過程中出現(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，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 動力現(xiàn)象分析

選擇軟件的動力現(xiàn)象分析功能，5個鉆孔的動力現(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的無動力現(xiàn)象；鉆孔H05的第7-10m存在卡鉆現(xiàn)象，第8m同時存在頂鉆現(xiàn)象。

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

2.8 綜合分析

綜合煤粉量和動力現(xiàn)象的分析結(jié)果，對本次施工的5個鉆孔進行綜合評價，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。

3 結(jié)論

通過在5706工作面導(dǎo)向點972.531附近施工了5個煤粉檢驗鉆孔，并使用手持式采集儀對鉆孔數(shù)據(jù)進行了實時自動采集。利用本次項目配套研發(fā)的煤礦動力災(zāi)害危險性自動分析軟件，將鉆孔數(shù)據(jù)進行匯總并分別針對煤粉量和動力現(xiàn)象逐個分析，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)域進行重點監(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)害檢驗與治理各項關(guān)鍵數(shù)據(jù)的自動化采集和整理，通過現(xiàn)場和實驗室實驗，對相關(guān)技術(shù)細節(jié)進行試驗，在單項技術(shù)試驗成功的基礎(chǔ)上，再進行整體合成。

同步進行理論研究，對檢驗參數(shù)與災(zāi)害危險性之間的內(nèi)在關(guān)系進行深入研究，建立明確可靠的理論關(guān)系，為檢驗鉆機的智能化災(zāi)害判別、治理鉆機的智能化鉆鑿參數(shù)即時優(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力災(zāi)害危險性是最常用的基本方法，也是采用檢驗鉆判別災(zāi)害危險性的主要依據(jù)，其參數(shù)指標包括打鉆過程中單位進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)的理論計算，可實現(xiàn)對沖擊危險性的判別與預(yù)警。傳統(tǒng)鉆屑法數(shù)據(jù)的獲取和危險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，真正實現(xiàn)動力災(zāi)害危險性判別與預(yù)警的智能化、規(guī)范化和標準化。

參考文獻：

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