.22 北京科技大学学报 第35卷 测，结合工作面地质条件、采矿工程进度及矿山压 地压实时监测系统为主，以钻屑法、微震监测法、电 力理论，分析工作面矿山压力变化规律，是冲击地 磁辐射法14等其他监测方法为辅的综合监测体系， 压预警的有效途径10 实现高精度、高可靠性、远程和实时的监测预警.该 由于钻屑法的单位孔深排粉量和钻进过程中 系统是一套网络化、分布式处理系统，任何一台接 的动力效应可以综合反映煤岩的物理力学特性和钻 入网络的终端经过认证后均可实时访问监测数据， 孔附近应力状态，使其成为鉴别冲击地压危险程度 并接受报警信息，系统原理如图1所示，监测状态 的有效方法，并得到广泛应用1-13；但该方法存 Web查询窗口如图2所示，该查询窗口可以查询任 在需要人工现场操作、工作强度大、施工具有危险 意时刻的传感器状态、监测数据直方图及云图等. 性、结果受人为因素影响大、不能进行空间和时间 2基于应力动态监测的冲击危险性 上的连续监测等缺点 工作面冲击地压危险性受多种因素影响，冲击 地压的触发机理也有多种理论0,15-16，本文主要 研究基于应力动态实时监测的冲击危险性问题 数据处理服务器 地终端 2.1基于相对应力值的冲击危险性 远程终端 应力集中和应力突变是触发冲击地压的根本 井上交换机 原因.按照冲击地压的强度理论，只有当煤岩体的 防火墙 应力达到或超过其强度极限后，才可能产生岩体破 坏，进而触发冲击地压.由于冲击地压机理的复杂 井下数据采集机 性，单独基于钻孔应力计所检测到的围岩相对应力 井下交换机 难于直接判断冲击危险性，而钻屑法用于冲击地压 钻孔压力计 预测是行之有效的方法.本系统计算及设置预警值 主要基于通过现场实测及理论分析得出的被监测工 图1冲击地压在线监测系统原理图 作面极限钻屑量与围岩应力的对应关系.山东某煤 Fig.1 Schematic illustration of an on-line monitoring sys 矿工作面冲击地压应力阈值设置如图3所示，通 tem for rock bursts 过图形可以得到一定钻孔深度下对应的参考应力阈 值.同时还要考虑煤岩体强度、应力计参数、相似工 程数据、安全系数等因素.在常规监测范围内，影响 阙值的主要因素是钻孔深度，通常测点位置越深围 压越大，岩石抗压强度越大，应力阈值也越大.另 外，监测过程中，阈值需要依据实测的钻屑量及动 压显现特征进行动态调整 实测曲线 =036T+.9 计算曲线 正常区 D=3.33r 正常区 黄色预警区 黄色预警区 hululLwm 05a390m40m435m440m5m510m55m560m685m 红色预报区 红色预报区 图2监测信息的web查询 Fig.2 Web query of monitoring information 605040302010 24681012 采用新型钻孔应力计监测煤岩内部相对应力 最大应力/MPa 钻屑量/(Lm) 状态以及最新通信、网络及计算技术构成完整的数 图3冲击地压预警指标的确定1 据采集、传输、处理及预警系统；在预警参数设置 Fig.3 Determination of warning indices for rock bursts 时，参照基于现场工程试验及理论研究得出的钻屑 量与围岩应力对应关系，形成基于钻屑法的冲击地 大量岩石实验证明，岩石抗压强度峰值前典型 压实时预警系统，在具体的工程实施中形成以冲击 应力-应变曲线分为三个阶段（如图4所示），分别为北 京 科 技 大 学 学 报 第 卷 测, 结合工作面地质条件 、采矿工程进度及矿山压 力理论, 分析工作面矿 山压力变化规律, 是冲击地 压预警的有效途径 ` 由于钻屑法 的单位孔深排粉 量和 钻进过 程中 的动力效应可 以综合反映煤岩的物理力学特性和钻 孔附近应力状态 , 使其成为鉴别冲击地压危险程度 的有效方法 , 并得到广泛应用 `一` 但该方法存 在需要人工现场操作 、工作强度大 、施工具有危险 性 、结果受人为因素影响大 、不能进行空 间和时间 上的连续监测等缺 点 地压实时监测系统为主, 以钻屑法 、微震监测法 、电 磁辐射法 等其他监测方法为辅的综合监测体系, 实现高精度 、高可靠性 、远程和实时的监测预警 该 系统是一套网络化 、分布式处理系统 , 任何一台接 入网络的终端经过认证后均可实时访 问监测数据, 并接受报警信息, 系统原理如图 所示 监测状态 叭飞 查询窗 口如图 所示, 该查询窗 口可以查询任 意时刻 的传感器状态 、监测数据直方图及云图等 数据处理 远程终端 井 卜交换机 井下数据采集机 井下交换机 孔压力计 图 冲击地压在线监测系统原理图 卜 了 终 护 , 甲 一 、 弓 弓母 , 河 甲 , ` 吧 口 封… 闷 , 分 二 绍… , 月侧 ` 曰二 峨 … , 务, , , 匕 于 带 补` 一也 卑 , , 眺 二 , , 鱼 吞 军 、 」 ` 弓, 甲井 ` 争 , 弓, … 肖二 一, 已 一 号协 一 , 甲幽 一 为, 心 呻咨翻 哟协瓜 呢呀二 、 华咬 口 石甲口 、 , 一 , , 翻 一 心, 几 一 电甲哪 一 气早二 币呀已 母 呀祖 ` 二 , 招 一 自 一喃 基于应 力动态监测的冲击危险性 工作面冲击地压危险性受多种因素影响, 冲击 地压的触发机理也有多种理论 '。, ' 一' , 本文主要 研究基于应力动态实时监测的冲击危险性 问题 基于相对应 力值的冲击危 险性 应 力集中和应力突变 是触 发冲击 地压的根本 原因 按照冲击地压 的强度理论 , 只有 当煤岩体的 应力达到或超过其强度极 限后, 才可能产生岩体破 坏 , 进而触发冲击地压 由于冲击地压机理的复杂 性 , 单独基于钻孔应力计所检测到的围岩相对应力 难于直接判断冲击危险性 , 而钻屑法用于冲击地压 预测是行之有效的方法 本系统计算及设置预警值 主要基于通过现场实测及理论分析得 出的被监测工 作面极 限钻屑量与围岩应力 的对应关系 山东某煤 矿工作面冲击地压应力阐值 设置如 图 所示, 通 过图形可以得到一定钻孔深度下对应的参考应力阑 值 同时还要考虑煤岩体强度 、应力计参数 、相似工 程数据 、安全系数等因素 在常规监测范围内, 影响 闭值的主要因素是钻孔深度, 通常测点位置越深围 压越大 , 岩石抗压强度越大 , 应力闲值也越大 另 外 , 监测过程中, 阑值需要依据 实测的钻屑量及动 压显现特征进行动态调整 ﹃。﹃一 实测曲线 吐尸日冲氏 一乡、 一` 到二坦 丝卫坦 』卫卫 狡 员皿封 里 妇袅塑互迪理 司 丘址 乓吕皿卿 朋 吞川 图 监测信息的 、崛 查询 从 飞 采用新型钻孔应 力计监测煤岩 内部相对应力 状态 以及最新通信 、网络及计算技术构成完整的数 据采集 、传输 、处理及预警系统 在预警参数设置 时, 参照基于现场工程试验及理论研究得出的钻屑 量与围岩应力对应关系 , 形成基于钻屑法的冲击地 压实时预警系统 , 在具体 的工程实施中形成 以冲击 图 冲击地压预警指标的确定 大量岩石实验证明, 岩石抗压强度峰值前典型 应力一应变曲线分为三个阶段 如图 所示 , 分别为