煤矿水害如何预警?河北煤科院专家解析
煤矿水害如何预警?河北煤科院专家解析
在煤炭行业,水害一直是悬在安全生产头上的达摩克利斯之剑。每一次突如其来的突水事故,不仅给矿井带来毁灭性的打击,更让无数矿工家庭承受不可承受之痛。然而,随着科技的进步,煤矿水害风险预警技术正悄然改变这一现状。在此前举办的“矿山安全科技进内蒙古”活动中,河北煤科院特聘专家、矿井水害探测与防控国家矿山安全局重点实验室副主任李玉宝对此进行了深度分享。
一、政策引领,责任重于泰山
近年来,国家矿山安全监察局对煤矿防治水工作给予了前所未有的重视。一系列政策文件的出台,不仅明确了防治水工作的总体要求和工作理念,更为煤矿企业指明了方向。“水害可防可控,强化事前有效预防。”这一工作理念,成为了李玉宝团队研发煤矿水害风险预警技术的基石。
李玉宝在演讲中强调:“现在随着技术的发展,任何损害事故都是可防可控的。只要是事故,这就是责任事故。所以说矿山企业领导干部重任在肩,必须得兢兢业业,把这个该做的事儿做好。”这番话,道出了煤矿防治水工作的严峻性和紧迫性。
据他介绍,国内煤矿防治水形势依然严峻。零星水害事故散发,整合矿区、老空水事故突出,西部事故多发,东部也时有发生。尤其是一些水文地质条件简单的矿区,其防治水理念和管理水平亟待提升
二、微震监测,预警突水风险
在煤矿水害风险预警技术中,微震监测无疑是最为核心的一环。李玉宝团队在这一领域取得了显著成果,不仅研发出了全包围式微震监测系统,还采用了“1+N”工作模式,建成了国内第一家区域性矿井水害微震中心。
“微震系统在井下包括检波器和分站两部分,地面有主服务器和软件。检波器部署到工作面或掘进巷道,通过检波器接收到岩石破裂的信号,然后传到地面进行实时处理。”李玉宝详细解释了微震系统的工作原理。
他进一步指出,微震监测的是导水通道的形成过程。高压水从地下上来,必然伴随着岩石的破裂和裂隙的冲破。通过监测这些裂隙的冲破过程,可以精准地预测哪一块区域可能要出水。
李玉宝团队研发的微震监测系统具有极弱信号识别能力,可以精准定位监测半径达400到500米的区域,空间定位误差小于10米。这一高精度的监测系统,为煤矿水害预警提供了有力的技术支撑。
三、三级预警,科学应对突水
为了更科学地应对突水风险,李玉宝团队建立了两种突水预警模型:薄隔水层条件下的“三级预警”模型和厚隔水层条件下的“下四带”突水机理研究。
“薄隔水层条件下,我们建立了三级预警模型。潜伏期预警周期是一周,发展期预警周期是一两天,突水期预警周期就只剩下一两个小时了。”李玉宝详细阐述了三级预警模型的工作原理。
而在厚隔水层条件下,他们提出了“下四带”突水机理研究。从含水层往上依次为导升带、完整带、应力扰动带和底板破坏带。其中,应力扰动带是关键层,只要地下水进入到这个层位,突水就只是一个时间问题。
李玉宝还介绍了一个实际案例:“河北某矿在2019年1月8日监测到奥灰层出现微震事件,1月15日隔水层里面事件非常多,1月18日突水,出水是280方每小时,预警期是十天。”这一案例充分证明了三级预警模型的准确性和实用性。
四、人工诱震,主动探测隐患
虽然微震监测系统可以实时监测导水通道的形成过程,但有时候“守株待兔”的方式并不能及时发现问题。为此,李玉宝团队发明了人工诱震技术,通过注浆、注水、放水、放炮、回采等方式,主动激发地下水的活动带和岩石的破裂带,从而提前发现潜在的导水通道。
“我们开发了人工诱震技术,通过注浆、放水等手段激发微震事件。这样一来,我们就可以提前高效精准地发现导水通道。”李玉宝在演讲中介绍了人工诱震技术的优势。
他举了一个实际案例:“在注浆过程中,我们监测到奥陶系灰岩里面出现了大量的微震事件。这些事件离我们的煤层很远,但它们的出现却提示我们可能存在潜在的导水通道。”这一案例充分证明了人工诱震技术在煤矿水害预警中的重要作用。
五、风险预警系统,全方位守护安全
除了微震监测技术外,李玉宝团队还研发了煤矿水害风险预警系统。这一系统可以实时接入降雨量、排水量、井下分区涌水量、观测孔水位/水温、井下打钻视频等多种数据,通过数据分析和模型预测,全方位守护煤矿安全。
“我们的预警系统可以接入多种数据,包括实时数据和历史数据。通过数据分析和模型预测,我们可以提前发现潜在的突水风险。”李玉宝在演讲中介绍了预警系统的功能和优势。
他进一步指出,预警系统不仅具有突水预警功能,还可以展示井下分区信息、动态数据库和手机推送等功能。这些功能为煤矿企业提供了全方位的安全保障。
据了解,河北省煤矿水害风险预警系统自2017年11月开始建设,至今已实现全省生产矿井的全覆盖。此外,该系统还在河南、安徽、山西、内蒙古等地建成了六个企业版系统,为更多煤矿企业提供了安全保障。
六、科技护航,推动煤矿安全升级
李玉宝团队在煤矿水害风险预警技术领域的突破,不仅为煤矿企业提供了有力的技术支撑,更为整个煤炭行业的安全升级注入了新的动力。
“新技术要用得上、用得好,不能做表面文章。”李玉宝在演讲中强调了新技术应用的重要性。他认为,只有不断推动科技创新,才能提升煤矿安全水平,保障矿工的生命安全。
他进一步指出,工程保障也是煤矿安全工作的重要一环。“没有工程解决不了的问题,但要做好细节、做好过程管控。”李玉宝说。
七、案例见证,技术实力彰显无疑
李玉宝团队在煤矿水害风险预警技术领域的突破,不仅得到了业界的广泛认可,更在实际应用中取得了显著成效。
例如,在山西某矿的注浆监测案例中,该矿在注浆过程中通过微震监测系统监测到了大量的微震事件。这些事件提示该矿可能存在潜在的导水通道。通过及时调整注浆方案,该矿成功封堵了潜在的导水通道,保障了矿井的安全生产。
这些实际案例充分证明了李玉宝团队在煤矿水害风险预警技术领域的强大实力。他们的技术不仅为煤矿企业提供了有力的安全保障,更为整个煤炭行业的安全升级注入了新的活力。
八、展望未来,科技引领煤矿安全新篇章
展望未来,李玉宝团队将继续致力于煤矿水害风险预警技术的研发和推广。他相信,通过不断推动科技创新和工程实践的结合,一定能够为煤矿企业提供更加全面、精准的安全保障。
“我们将继续加大研发投入力度,不断提升预警系统的准确性和实用性。”李玉宝表示。他还透露,团队正在研发更加智能化的预警系统,通过引入人工智能、大数据等先进技术手段,进一步提升预警系统的智能化水平。
同时,李玉宝团队还将积极推广新技术、新成果的应用。他们将加强与煤矿企业的合作与交流,共同推动煤矿安全工作的不断进步。
“我们希望通过我们的努力,能够为煤矿企业提供更加全面、精准的安全保障。同时,我们也期待与更多同行携手共进,共同推动煤炭行业的安全升级。”李玉宝满怀信心地说。
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