辐射冲击生活(精选三篇)

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辐射冲击生活(精选三篇)

辐射冲击生活 篇1

关键词:电磁辐射,煤,瓦斯,冲击地压

我国的煤炭开采行业有了非常明显的发展, 同时矿井开采的深度也越来越深, 但是在发展的过程中也出现了越来越多的煤岩动力灾害, 对天然我国的煤炭开采死亡率已经有了非常明显的下降, 但是由此引发的安全事故却一直都没有下降的趋势, 所以建立一个煤岩动力灾害预报系统有着十分积极的现实意义。

1电磁辐射法的基本原理

电磁辐射法属于地球物理方法的一种, 它主要是应用在桥梁隧道的工程建设中, 在后期的发展中, 其也逐渐的应用到了煤矿和其他有电磁辐射的领域中。

煤、岩和其他方面的一些固体的带电粒子会呈现出一种较为自由的状态, 如果其受到了外力的压迫, 各个部分受到的荷载也会产生非常大的变化, 同时煤体和岩体也会因为受到外力的作用而产生非常大的破坏, 这样也会使得固体部分的电荷会发生位置上的变化, 在这样的情况下裂缝也会随着带电粒子的运动而不断扩大, 从而也就产生了电磁辐射。相关的研究表明, 在应变力不是非常均匀的时候, 自由的电荷和压缩区的压力地是密切相关的, 在高浓度区的自由电荷会向低浓度区转移, 这样就会让电场转化成磁场。在实际的工作中已经有了这样的结论:应力集中的程度越高, 变形破坏过程中接收到的电磁波也就呈现出越强的趋势, 集中化主要指的就是电磁辐射的强度和脉冲。

在煤矿中使用电磁辐射的方法如下:

首先是临界值方法:这种方法通常就是地压危险不是很大的或者是根本就没有地压危险的地方设置测量点, 对10个点的测量数据进行详细的观察, 从而也可以得到脉冲数, 和电磁辐射的具体数值, 将电磁辐射值取平均数, 之后再用这个数值乘以系数, 也就得到了临界警报值。

其次是偏差方法:这种方法是以以前监测的电磁辐射平均值为前提, 然后再用其和预防冲地的地压进行对比, 然后再用二者做减法, 之后就得到了差值, 之后再将差值和基础值进行对比, 这样就达到了预先预警的目的。

2电磁辐射预测法的优势

和传统的方法相比, 电磁辐射预警方式有着非常明显的优点。

首先是它很好的顺应了当前煤矿自动化的发展方向, 它在使用的过程中不需要完成大量的体力劳动, 所以在解放生产力的同时也很好的提高了生产效率。

其次是和传统的技术相比, 这种技术更加突出的特点是非接触模式, 所以在应用的过程中, 它也能很好的弥补以往技术煤岩体空间分布均匀度差的缺陷, 时间方面也更加的稳定, 在实际的工作中, 不需要浪费太多的人力, 就可以很好的对大范围的安全情况进行检测。

再次是和传统技术相比, 这种技术可以充分的应用远程控制系统, 同时这种技术的反应非常的灵敏, 也就是说如果煤体发生了一些变化, 它能够很好的作出反应, 它能够监测到井下所有区域的电磁辐射强度和脉冲个数, 同时也可以很好的反映出煤岩的变形和破裂的现象, 当前PLC系统和网络技术也应用到其中, 所以这种方法的应用效果又一次得到了改善。

3现场实验及应用描述

很多相关领域的专家都曾对电磁辐射法在煤矿的应用做过很多的验证, 经过他们在平煤集团的研究表明:当一个煤层很稳定没有突出可能时, 其煤岩电磁辐射强度很弱, 脉冲数很少, 应用EME方法几乎得不到数据;而当仪器测得的煤岩体的电磁辐射的信号变强, 脉冲数随时间变高时, 此时的煤体有较大的突出危险性, 这时采取一定的措施就可以避免发生事故。通过长时间的观测以及实验分析得到的集团某矿的临突电磁辐射强度值和脉冲数值在后来的一系列预测预报中得到验证, 是完全可靠的, 这也说明EMS法在预防区域的煤岩动力灾害是可靠的。

某矿选择78002号二期、-680m东、西探巷及78002号初期回采未受保护的40m煤柱等地点利用电磁辐射预测法进行重点测试。在四个月的测试中, 对54个测站, 81个测点, 共测试数据4800余批, 500多万组数据, 历经1.5级以上矿震29次, 从每次矿震前的测试结果中得到的结论:矿震与电磁辐射强度不是线性的, 但是其测试数据表现出一定的变化规律“电磁辐射强度出现连续、密集、大幅度的振荡”。通过分析知道电磁辐射能量在一段时间内平稳上升时预示着冲激能量集聚, 当其达到一定数值时, 预示该地段具备了冲击地压发生条件。应用电磁辐射法很好的煤矿自1911年9月首次发生冲击矿压以来, 到2001年累计发生破坏性冲击矿压达25次, 仅在西翼坚硬顶板区发生冲击矿压为19次, 累计破坏巷道1700多米。中国矿业大学曾运用KBD5电磁辐射监测仪在该矿进行了电磁辐射预测冲击地压的试验与应用, 取得了非常满意的结果, 使该矿回采速度明显提高, 实验结果显示:当煤矿某区域来压明显时, 对应区域的电磁辐射就对应的出现辐射异常, 具体的对应关系表现为, 矿压越大, 电磁辐射强度明显增强或出现强烈的振荡, 实验过程中有3次预测有危险后采取了措施, 未发生冲击地压, 而在某先未采取泄压或泄压不完全的地方发生了突出, 得到了验证。在根据EME预测无危险区域, 未经任何认为干预, 也没有发生冲击地压。现在该矿应用KBD-5电磁辐射仪, 具体采用电磁辐射的临界值预测方法和变化率预测方法, 在具有高度冲击危险条件的9112工作面和9202工作面成功地进行冲击矿压的检测与控制, 并且在该矿《冲击矿压控制管理细则》中规定, 当检测点的幅值达到80m V、脉冲数增加1倍及以上时, 查明该区域范围, 并分析该区域冲击矿压危险性, 如果处于临界状态, 则立即组织卸压, 实现安全生产。

结束语

当前, 我国的煤矿开采行业有了非常明显的发展, 但是在采矿的过程中, 不安全因素也在增多, 在这样的情况下, 原有的监测技术已经不能很好的适应当今的发展需求, 所以需要使用电磁辐射技术进行监测, 但凡是电磁辐射及时还不是非常的全面, 也不是非常的完善, 在这样的情况下, 就需要对其进行不断的完善, 这种技术如果能够不断的完善, 必将会在更广阔的领域得到非常好的应用和发展, 相关的研究人员对该技术的发展前景也持乐观的态度。

参考文献

[1]宋刚, 张舒.电磁辐射法在冲击地压预测中的应用[J].山西煤炭, 2010 (9) .

[2]阚士凯, 张杨, 朱, 张继.电磁辐射技术在煤矿系统中的应用[J].山西焦煤科技., 2010 (6) .

行星被高能辐射冲击导致“缩水” 篇2

伯明翰大学的天体物理学家发现了一组大气层被宿主星剥离的太阳系外行星。研究表明,距离宿主星较近且大气层为气态的行星受到了大量高能辐射的冲击。由于距离恒星很近,这些行星的大气层被高能辐射产生的热量吹走。这种剧烈的剥离现象发生在岩石核心并包裹气态外层的行星上。该研究结果对于探究恒星系统和其行星的演化以及宿主星在其中发挥的关键作用有着重大意义。

2纳米光控芯片或有助于研究黑洞

澳大利亚的研究团队制造出了可以对光进行纳米操控的芯片,这一突破性发明为下一代光学技术铺平了道路,也使人类进一步认识黑洞成为可能。该芯片对光的角动量的控制达到了空前高的水平。这项开创性成果为信息的产生、传送、处理和记录上使用芯片级角动量提供了机会,也可帮助科学家们更好地了解黑洞的演化和性质。

31 000万年前北极夏季没有冰层

之前,科学家认为北冰洋在600万~1 000万年前全年覆盖着厚厚的海冰,但是最新研究表明,1 000万年前北极夏季并没有被冰层覆盖,海面温度在4~9 ℃。科学家过去对数百万年前北极气候的理解有限是由于并未发现沉积岩心,目前,他们发现一个理想的区域寻找沉积岩心。研究小组将继续进行钻探,希望能发现更古老的沉积物质,从而呈现2 000万~6 000万年前的北极气候变化。

4向甲虫肌肉植入电极

新加坡南洋理工大学科学家通过向甲虫肌肉中植入电极,从而可以精确地控制甲虫的行走。科学家承认,虽然这种半机械昆虫与真正的机器人相比还有许多不足,如生命周期有限等。但是,它们的优势也很明显,比如,昆虫本身就是一个极其完整的成品,而机器人则需要科学家将一个个微小的部件精密地组装到一起才可以工作。

5世界上最薄透镜诞生

澳大利亚科学家制造出世界上最薄的透镜,仅有6.3纳米厚,是人头发丝直径的两千分之一。该透镜是用二硫化钼晶体制成,这种晶体可在高温下保持稳定,是一种润滑剂和良好的半导体,并能释放出光子。这一突破性发明将为科学技术与医疗健康领域带来革命性应用,如被用于制造柔性显示器,或被用作制造模拟昆虫复眼的微透镜阵列,以实现快速三维成像。

6更精准的激光测酒驾方法

吹气测酒驾?不用这么麻烦。德国研究人员最新开发出一种利用激光高效测酒驾的方法,可瞬间测出汽车内的酒精分子。这种激光测酒驾系统准确度高于此前研制的类似系统。如果车内有人血液酒精浓度达到万分之一,测量系统就会报警。不过,该设备的缺陷是无法识别饮酒的到底是车内的司机还是乘客。

7新型纳米纺织品可用阳光“洗掉”污渍

科学家研发出一种促使特殊纳米结构生长的新方法,用其制成的纺织品在阳光下暴晒,可直接降解掉上面的污渍。这意味着,以后衣服脏了放在阳光下即可“洗”净,洗衣机有可能被淘汰。研究人员表示,这项研究成果已被开发出多种基于催化剂产业的应用产品,如农业化学品、药品等,并且可以很容易地规模化到工业生产水平。

8可防弹的金属泡沫材料研制成功

辐射冲击生活 篇3

目前,我国煤矿开采深度正以平均10 m/a的速度递增,东部许多矿井相继进入深部开采范围。伴随着开采深度的不断增加,高地应力、高温、高渗透压等问题也相应显现,矿井煤岩冲击地压等动力灾害日益加剧,对深部资源的安全高效开采造成了巨大威胁[1,2,3]。

冲击地压的准确监测预报是其防治的关键。传统的冲击地压监测方法为钻屑量法,该方法能够一定程度上通过反映煤岩体的应力状态来评估煤岩体的稳定性,从而指导现场对冲击灾害加以预防。然而,该方法存在操作复杂,劳动强度大,且受人为干扰较大,所测钻屑量值只能反映钻孔周围小部分区域的压力大小等局限[4,5]。近年来,随着计算机科学及物理科学的发展,新兴的地球物理方法有了较快的发展及应用。其中,电磁辐射技术在我国矿山冲击地压灾害的监测预报中得到了广泛应用,并取得了较好的效果。王恩元等[6,7]采用电磁辐射技术成功用于煤与瓦斯突出、冲击地压等煤岩动力灾害的监测监控,窦林名等[8]通过实验与实践找出了工作面不同状态下的电磁辐射特征及工作面的电磁辐射预测预报指标并预报出多次冲击危险,刘晓斐等[9]采用电磁辐射技术对孤岛工作面冲击地压危险进行了综合预测和效果检验。

尽管电磁辐射技术在预测煤岩动力灾害方面已进行了较为成功的应用,但是针对不同的矿井,其地质条件、开采方法等是不同的,需要探索适用于自身的监测预警方法。本文在分析千秋煤矿冲击地压主要影响因素的基础上,根据其自身特有的地质条件、煤层赋存特点、开采方法等特研究适用于千秋煤矿基于电磁辐射的冲击地压区域预测技术,并探讨其在相似矿井条件下有效的电磁辐射监测预报方法。研究成果对我国煤矿冲击地压灾害的监测预报具有重要的现实意义及应用价值。

1 千秋煤矿概况及冲击地压影响因素分析

1.1 矿井概况

千秋煤矿始建于1956年,1958年投产,设计生产能力60万T/a,2007年核定生产能力为210万T/a。截止2012年11月,千秋矿有3个工作面正在进行采掘作业,如图1所示。其中21141回采工作面下巷的冲击地压发生频次最高,影响范围最广,灾害最为严重,本文主要围绕21141工作面冲击地压演化过程的电磁辐射规律进行研究。

21141工作面位于矿井西部,二一采区下山西翼,北为21121工作面采空区,西邻千秋煤矿、耿村煤矿边界煤柱,南邻未开采的21161工作面,东邻21采区下山煤柱。工作面平均采深684.4 m。该工作面上巷剩余可采走向长度285.5 m,下巷剩余可采走向长度294.1 m,工作面倾斜长度130 m,煤层平均厚度10.6 m,倾角12°-14°。无煤厚突变区域,属于较稳定巨厚煤层。

工作面直接顶为深灰色泥岩,层理发育,厚度23.02-27.63 m,平均25.44 m,分布较稳定。老顶为中侏罗马凹组及上侏罗统杂色砂砾岩、砂岩,厚度较大,平均612 m;底板自上而下为煤矸互层、碳质泥岩、含砾泥岩、细砂岩、粉砂岩砾岩,分布不稳定。工作面总体地质构造简单。

1.2 千秋矿冲击地压影响因素分析

通过综合分析千秋煤矿的地质条件,煤、岩层赋存等特征,认为影响千秋矿冲击地压灾害频发的主要原因如下:

(1)义马本部煤田煤层处在一个向斜构造上,地层局部直立或倒转,千秋煤矿位于接近轴部的翼部,存在显著构造应力且采深较大;

(2)煤岩层赋存结构复杂,煤层顶板有比较厚的砂砾岩层,上覆远距离存在巨厚砾岩层,煤矿开采后,易导致上覆砾岩层活化,其活动对冲击地压影响巨大;

(3)千秋煤矿易冲击区域煤层特厚,存在附加构造应力;

(4)大能量卸压爆破、断顶及巷道扩修扰动诱发冲击较多。

由于上述因素的综合影响,千秋煤矿21141工作面处于明显的构造应力区内,沿工作面随厚煤层赋存的变化,还存在局部应力异常区。因此,该工作面历次冲击地压发生区域并不总是在动压区(即工作面前方应力集中区)内,而多发生在应力异常区、受采动影响相对较小的区域(经监测为工作面切眼前方50 m之外)。也就是说,21141工作面冲击地压存在一定的区域特征。目前,千秋煤矿将电磁辐射技术作为主要的冲击地压监测手段,因此,本文尝试对21141工作面的电磁辐射区域特征规律进行深入研究。

2 冲击地压区域预测方法

2.1 区域预测的必要性

统计分析历次冲击地压事件可以看出,不同强度的冲击地压对巷道的影响范围变化比较大,从几米到几十米甚至百米以上。然而,在井下工作面尺度范围内,不同区域的冲击危险性存在差别,如工作面前方动压区范围内,一般受采动应力叠加的影响,应力集中更加明显;距工作面较远的区域,受采动影响相对较小;工作面走向上还可能通过断层构造区域,危险性较高;厚煤层赋存的变化也容易产生应力异常区域。为了更加有效的监测预报冲击危险,针对不同的地质条件、煤层赋存等,有必要利用电磁辐射技术对工作面进行分区域重点监测。

2.2 区域预测方法

目前千秋矿21141工作面下巷剩余可采走向长度294 m,工作面前方0-50 m煤体承受原始应力与采动应力的叠加,且受采动扰动影响较大,同时考虑到该工作面在距离切眼200-300 m存在应力异常区。因此,将21141工作面下巷划分为3个区域,分别为距离工作面切眼0-50 m(区域一),50-200 m(区域二),200-300 m(区域三),下面研究这3个区域的电磁辐射区域特征规律。

实际测试时,采用便携式KBD5型电磁辐射监测仪对工作面不同区域进行监测,电磁辐射监测仪配备的天线是电感式高灵敏度宽频带定向接收天线,实现了非接触预测。在使用电磁辐射监测系统预测回采工作面或巷道动力灾害危险时,首先将天线开口朝向需要进行预测的煤岩体区域,一般在回采工作面或巷道中每隔10-20 m布置一个测点,如图2所示。每个测点测试2 min。布置完毕后,开始测试,数据自动保存[10]。

对工作面的冲击危险区域进行监测,采用移动方式测试煤体电磁辐射信号,按图3中所分的不同危险区域进行测试。

3 现场工业性试验

3.1 区域监测结果及分析

21141工作面在2012年3月26日18点距切眼50m范围内发生冲击地压事件,造成巷道部分损毁,矿柱歪斜。通过对该工作面冲击事件前一周和冲击事件后两天工作面超前50 m和超前50-200 m,200-300 m区域的电磁辐射强度连续观察发现(图4),工作面超前50 m范围内的电磁强度呈连续上升趋势,从3月20日的9.4 mV上升到3月26日冲击前的31 mV,强度值升高超过300 %,冲击事件发生后,煤岩体积聚的能量释放,电磁辐射强度降低。工作面超前50-200 m区域内的电磁强度呈现先降低后升高的趋势,从21日起,电磁强度有些许下降,由21.2 mV降到24日的14 mV,而后开始升到到26日达到峰值处的21 mV,发生冲击后电磁辐射强度持续下降。工作面超前200-300 m范围内冲击事件前电磁强度有一上升又持续下降趋势,但强度值变化较小,反映不明显。不同区域电磁辐射信号在冲击地压发生前的变化表明,在冲击发生区域内电磁辐射信号变化趋势更加明显,而距离冲击发生较远的区域电磁辐射变化趋势不够显著。

3.2 其它区域监测方式对比

3.2.1 单测点连续监测

图5是测试得到的距回采工作面切眼不同位置处单点的电磁强度变化图。从图中可知,在冲击位置(距回采工作面切眼50 m)处,从冲击发生前6天开始,电磁强度有非常明显的上升趋势,在3月25日有小幅下降,这是在煤岩体所受应力持续增大的过程中内部破坏引起的;在3月26日电磁强度达到峰值35 mV,比3月20日的最低值增高3.5倍,增长非常明显,冲击事件发生后,积聚在煤岩体中的能量迅速猛烈释放,电磁强度也随之快速下降,在3月28日电磁强度降到最低值。然而,在距工作面切眼30 m和80 m处,冲击发生前电磁辐射信号都有一定的上升,但反应相对不明显。

可以看出,在单测点测试时,不同测点的测试结果体现出来的随机性较大,仅体现出较小范围内的应力变化及煤体破坏。同时,单侧点更容易受其它因素的干扰,如测试时附近恰好有大功率电器设备的运作等。因此,单侧点不能够较好的体现冲击前煤体内部变化的总体趋势,当外界干扰严重时甚至会发生误报。

3.2.2 巷道全区域监测

电磁辐射监测为每10 m布置一个测点,对巷道全长进行监测。通过查看整条巷道内全部测点的电磁辐射信号,理论上可以预测整条巷道的冲击危险性,但整条巷道比较长,测点比较多,单个测点反映的信息差异较大,有的区域应力集中,有的区域应力释放,故而电磁辐射值的差异也比较大。这样,冲击发生区域的电磁辐射信号就可能被其它无危险区域大量的低值信号淹没,拉低电磁辐射整体信号水平,使信号曲线变化趋势平缓,难以起到良好的监测预报效果。如图6,冲击发生前后巷道全区域电磁辐射信号变化幅度较小,强度值在14-20mV之间波动,无法进行有效预报。

通过对巷道内区域性、单点及全巷道电磁强度对比分析可知,单点电磁强度变化最为剧烈,效果最明显,但容易受局部数据异常的干扰,难以全面体现冲击地压的区域特征;整条巷道内由于测点较多,测试范围内的冲击危险性差别较大,导致电磁辐射信号变化趋势不够明显,即冲击前兆不明显;区域性电磁辐射强度不仅能够在较大尺度上反映煤岩体内部应力分布及演化情况,同时能够在一定程度上避免单个测点数据异常的干扰。

综上,在进行电磁辐射监测预报冲击地压时,可以根据不同矿井的实际情况(如动压区、局部应力异常区、地质构造区等)进行区域划分,之后综合考察该区域内的电磁辐射信息,对冲击地压进行电磁辐射区域预测。

4 结论

(1)千秋煤矿位于向斜构造接近轴部的翼部,存在显著构造应力;顶板巨厚砾岩层对冲击地压影响巨大。21141工作面采深大,煤层为特厚煤层,存在附加构造应力;同时大能量卸压爆破、断顶及巷道扩修扰动诱发冲击地压较多。基于上述特征,需进行冲击地压区域监测预报。

(2)区域性电磁辐射不仅能够在较大尺度上反映煤岩体内部应力分布及演化情况,同时能够在一定程度上避免单个测点数据异常的干扰。在千秋煤矿用电磁辐射技术进行冲击地压区域性预测取得了较好的效果,在其它矿井也需要结合自身的实际条件进行冲击地压的电磁辐射区域预测。

摘要:电磁辐射技术作为一种非接触式监测煤岩动力灾害的方法已得到广泛应用。为了提高监测数据的利用率,更加准确的预测冲击地压,从千秋煤矿的地质构造、煤层赋存等方面分析了其发生冲击地压的主要原因,在此基础上研究了基于电磁辐射技术的冲击地压区域监测预报方法。结果表明,区域性电磁辐射不仅能够在较大尺度上反映煤岩体内部应力分布及演化规律,同时能够在一定程度上避免单个测点数据异常的干扰,从而有效地提高了冲击地压监测预报的准确性。研究成果对千秋煤矿及相似条件矿井的冲击地压监测预报工作具有重要的现实意义及应用价值。

关键词:电磁辐射,冲击地压,区域性,监测预报

参考文献

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