CN108798786A - 一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警方法 - Google Patents

一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警方法 Download PDF

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赵毅鑫
刘斌
樊国伟
孙荘
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    • E21F—SAFETY DEVICES, TRANSPORT, FILLING-UP, RESCUE, VENTILATION, OR DRAINING IN OR OF MINES OR TUNNELS
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    • E21F17/18—Special adaptations of signalling or alarm devices

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Abstract

本发明旨在提供一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警方法，其设备组成包括中子辐射监测仪、井下监测分站、井下监测主机、地面监测主机、地面数据处理主机，中子辐射监测仪布置在矿井的掘进巷道、工作面运输巷、工作面回风巷及采煤工作面的监测点上，井下监测分站布置在监测点相邻的辅助运输巷(进风巷)内，井下监测主机安装在井底车场内，地面监测主机和地面数据处理主机安装在地面上，上述设备通过信号电缆连接，按照操作流程图的步骤进行操作，最终达到准确对煤岩体破裂失稳进行判识预警，且判识预警速度快、适用性强的目的。

Description

一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警方法
技术领域
本发明涉及矿山安全监测技术领域，尤其涉及一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警方法。
背景技术
近年来，随着能源需求量的稳步增加，开采深度不断增加，岩爆、冲击地压等煤岩失稳动力灾害频发，严重制约了井下工程的安全和高效开采。煤岩失稳动力灾害的本质是煤岩体介质的破裂失稳。目前，国内外主要采用微震法、声发射法和电磁辐射法等地球物理方法进行煤岩动力灾害的监测预警，并研发了许多相关的监测预警***。
然而，在煤矿井下应用中，微震和声发射监测技术由于应力波在煤岩体传播过程中的干扰及衰减较为严重，导致其定位精度尚需进一步提高；电磁辐射监测技术由于没有确定的预警准则，使其应用受到限制。鉴于上述监测技术的不足，需要一种新的监测预警方法，不但能准确对煤岩体破裂失稳进行判识预警，而且判识预警速度快、适用性强。
发明内容
本发明旨在提供一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警方法，达到准确对煤岩体破裂失稳进行判识预警，且判识预警速度快、适用性强的目的。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警***，包括中子辐射监测仪、井下监测分站、井下监测主机、地面监测主机、地面数据处理主机。所述中子辐射监测仪布置在矿井的掘进巷道、工作面运输巷、工作面回风巷及采煤工作面的监测点上，所述井下监测分站布置在监测点相邻的辅助运输巷(进风巷)内，所述井下监测主机安装在井底车场内，所述地面监测主机和所述地面数据处理主机安装在地面上。
优选地，中子辐射监测仪与井下监测分站连接，井下监测分站与井下监测主机连接，井下监测主机与地面监测主机连接，地面监测主机与地面数据处理主机连接，上述设备通过信号电缆连接。
优选地，中子辐射监测仪由中子辐射探头和中子监测仪主机组成。
优选地，矿井的掘进巷道、工作面运输巷、工作面回风巷及采煤工作面内布置的相邻监测点的间距为20米。
本发明相较于现有技术的有益效果是：
(1)由于中子具有较强的穿透力，利用中子辐射代替传统的微震(声发射)和电磁辐射技术，其监测范围更广，适用性更强；
(2)采用数字化监测，通过监测***终端实时进行中子辐射剂量采集，避免了误差累计的同时，使监测工作安全性更高；
(3)可实时动态采集受回采、掘进扰动影响范围内的煤岩内部破裂前兆信息，并进行数据处理和分析，对煤岩体宏细观变形特征进行监测评判，更全面了解和掌握回采、掘进扰动区内煤岩体动态变形过程；
(4)通过监测数据与预警标准值分析对比，对整个监测区域进行划分，并对危险区域进行分级预警，为煤矿安全生产免受岩爆、冲击地压等煤岩失稳动力灾害保驾护航。
综上所述，本发明设计合理，可操作性强，可在考虑各种复杂地质环境的情况下有效实现井下煤岩体失稳动力灾害的判识预警，更加动态实时、准确安全、科学便捷。
附图说明
图1为本发明井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警***原理框图；
图2为本发明所述及的监测预警方法流程图；
图3为本发明一种实施例布置监测点(以在掘进巷道、工作面运输巷、工作面回风巷和采煤工作面分别布置监测点为例)示意图；
图4为本发明中子辐射剂量-时间分布曲线示例图。
图中：1—地面数据处理主机；2—地面监测主机；3—井下监测主机；4—井下监测分站；5—中子监测仪主机；6—中子辐射探头；7—信号电缆；8—中子辐射监测仪；9—工作面运输巷；10—工作面回风巷；11—采煤工作面；12—掘进巷道；13—辅助运输巷(进风巷)。
具体实施方式
下面对本发明做进一步描述，但本发明的保护范围并不局限于以下所描述具体实施方式的范围。
结合图1、图2、图3和图4，一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警方法，包括如下步骤：
(1)布置监测点：在工作面运输巷9、工作面回风巷10和采煤工作面11分别布置监测点，或在掘进巷道12内布置监测点，其中监测点的间距为20米；
(2)安装监测设备：在每个监测点分别安装中子辐射监测仪8，中子辐射检测仪8由中子监测仪主机5和中子辐射探头6组成，在监测点相邻的辅助运输巷(进风巷)13内安装井下监测分站4，在井底车场内安装井下监测主机3，在地面安装地面监测主机2和地面数据处理主机1，设备之间通过信号电缆7相连；
(3)调试监测：对连接好的中子辐射监测仪8进行调试，确定正常后进行监测，对其中一个监测点进行监测或同时对所有的监测点分别进行监测；
(4)分析预警：汇总井下监测分站4所记录的一个监测点或者多个监测点的监测结果，将所记录的结果发送至井下监测主机3，再发送至地面监测主机2。对所监测的掘进巷道12、工作面运输巷9、工作面回风巷10或采煤工作面11的煤岩体赋存情况进行分析，采用中子辐射对煤岩体的应力状态及其内部的微破裂活动进行分析，以图4为参考，结合实时返回中子辐射剂量值与之前在实验室及现场监测的正常值进行对比，将监测值低于正常值的监测点所在区域划分为一般区域，将监测值高于正常值的监测点所在区域划分为危险区域；以中子辐射剂量值为依据，对危险区域进行分级预警，按危险等级从高到低依次为红、橙、黄色预警区域：红色预警区域进行人员和设备撤离，并实时分析监测结果，上报调度中心，派遣工程师进行情况排查，待该区域监测指标正常后方可进入；橙色预警区域人员撤离并实时分析监测结果，待该区域监测指标正常后方可进入；黄色预警区域重点监测，增加监测点，并实时分析监测结果。
最终达到准确对煤岩体破裂失稳进行判识预警，且判识预警速度快、适用性强的目的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非用以限定本发明的范围。应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替换、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

Claims (4)

1.一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警***，其特征在于：井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警***的设备组成包括：
中子辐射监测仪、井下监测分站、井下监测主机、地面监测主机、地面数据处理主机。所述中子辐射监测仪布置在矿井的掘进巷道、工作面运输巷、工作面回风巷及采煤工作面的监测点上，所述井下监测分站布置在与监测点相邻的辅助运输巷(进风巷)内，所述井下监测主机安装在井底车场内，所述地面监测主机和所述地面数据处理主机安装在地面上。
2.根据权利要求1所述的一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警***，其特征在于：
所述中子辐射监测仪与所述井下监测分站连接，所述井下监测分站与所述井下监测主机连接，所述井下监测主机与所述地面监测主机连接，所述地面监测主机与所述地面数据处理主机连接，上述设备通过信号电缆连接。
3.根据权利要求1所述的一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警***，其特征在于：
所述中子辐射监测仪由中子辐射探头和中子监测仪主机组成。
4.根据权利要求1所述的一种井下煤岩体失稳动力灾害的中子辐射监测预警***，其特征在于：
在矿井的掘进巷道、工作面运输巷、工作面回风巷及采煤工作面内的监测点上布置所述中子辐射监测仪的过程中，相邻监测点的间距为20米。
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