第8部分采动应力监测方法编制说明2018年10月15日

1《冲击地压测定、监测与防治方法第8部分：采动应力监测方法》编制说明1工作情况1.1任务来源及计划要求任务来源于国家标准化管理委员会下达的2015年第三批标准制修订计划中的《冲击地压测定、监测与防治方法第8部分：采动应力监测方法》，由中国煤炭工业协会提出并归口。1.2主要起草单位、标准主要起草人本部分起草单位：天地科技股份有限公司开采设计事业部、煤炭科学技术研究院有限公司、北京科技大学、兖州煤业股份有限公司、辽宁工程技术大学、中国矿业大学。本部分主要起草人员：齐庆新、潘俊锋、张秀峰、姜福兴、王书文、张宏伟、窦林名、刘少虹。1.3各阶段工作过程（1）准备、调研和编制阶段起草单位接到任务后，成立了标准编制组，制定了详细的编制方案，并对国内外关于煤矿冲击地压采动应力监测的情况进行了调研。通过文献查阅和现场走访，在充分调研和论证的基础上以《煤矿安全规程》、《防治煤矿冲击地压细则》为基础，提出了《冲击地压测定、监测与防治方法第8部分：采动应力监测方法》国家标准草案。（2）审查讨论、修改阶段2018年1月12-14日，在北京组织召开了国家标准《冲击地压利定、监测与防治方法》研讨会，邀请了国内知名冲击地压专家参加，对国家标准草案进行了认真的审查，并制定了详细的修改意见、工作程序及提交时间计划。2018年5月18-20日，在河北廊坊再次召开了国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法》研讨会。与会专家对基于2018年1月会议专家意见提交的标准修改稿再次进行了审查、讨论，同时专家组再次对标准中存在的不足进行了完善2和补充。2018年7月6日-8日，在北京再次召开了国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法)研讨研讨会。与会专家对经过两次修改后的标准草案进行了再次讨论，并从格式、内容及编制要求等方面提出了修改意见。2018年9月26日-28日，在北京再次召开了国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法)研讨会，本次会议对修改之后的国家标准进行了集体审查，提出了修改意见，并确定了征求意见稿、送审稿的完成时间表。（3）送审、报批阶段2018年10月15日，完成征求意见稿。2018年10月25日，完成送审稿，并形成报批稿。2标准编写基础及原则2.1编写基础1）技术基础地下煤炭资源开采之前，煤岩体处于原岩应力状态，进行采掘活动后，破坏了煤岩体原始的应力平衡状态，产生了应力集中、应力转移等应力变化，在采掘空间周围形成采动应力，地应力与采动应力是煤岩动力灾害的根本驱动力。目前，尽管对冲击地压发生机理尚未形成统一的认识，但普遍认为采动影响下煤岩体应力的过度集中是冲击地压发生的根本原因。采动应力场受采掘扰动影响而不断变化，因此需根据现场条件长时间、多区域监测，尤其作为冲击地压这一以瞬时突发性为主要特征的灾害研究及预警手段，实现对采动应力的科学监测及分析是很有必要的。自上世纪80年代以来，我国冲击地压及矿山压力领域科技工作者和煤矿现场的工程师们，利用开发的各型号采动应力监测装置，在山东、河南、黑龙江、江苏、山西、新疆、内蒙、陕西等省份（自治区）百余座冲击地压矿井开展采动应力监测，并应用于冲击地压危险判别，为矿井安全生产提供有利指导。同时，经过近30年的发展，在采动应力监测系统性能、监测布置方法、数据处理、危险性判别指标等方面取得较大进步，为采动应力监测成为我国煤矿冲击地压灾害监测主要手段奠定了基础。2）单位基础3起草单位天地科技股份有限公司开采设计事业部前身为煤炭科学研究总院北京开采研究所，该单位自上世纪80年代始，先后开发出了KS、KSE系列油压枕式钻孔应力计，并在国内主要矿区开展试验、应用，为采动应力自动、连续监测技术的推广奠定了坚实基础。后期，煤炭科学技术研究院有限公司、北京科技大学、辽宁工程技术大学、中国矿业大学等研究机构围绕采动应力监测的数据传输、图像显示、预警指标等环节做了大量改进和完善工作。兖州煤业股份有限公司作为较早引进采动应力监测技术及系统的煤矿企业，积累了大量的现场监测数据和应用经验，为煤矿采动应力监测水平提升提出了重要建议。2.2编写原则1）针对煤矿冲击地压监测中的采动应力监测方法，提出规范化要求。2）参阅国外先进标准的内容，根据我国煤矿冲击地压采动应力监测实际情况，按国家标准编制要求，编写本部分标准，并尽可能与有关国际标准接轨。3）参阅相关的国内外标准，以普遍、实用为指导，选用具有典型代表性、尽可能先进的冲击地压采动应力监测方法编入本部分标准内。4）本部分重点突出采动应力监测系统技术指标、现场布置技术方法、冲击地压危险性判别方法等内容。3标准主要内容（1）范围无（2）规范性引用文件参考了GB/T7665-2005传感器通用术语，进而定义“应力传感器”。（3）术语和定义应力传感器的构件分布具有特殊性，其敏感元件（布置在孔内）和转换元件（通常在孔外）间距较大，通常为几米至十几米，敏感元件的埋设位置是煤岩体应力被感知的位置，因此，需要在多个术语中涉及敏感元件。（4）采动应力监测方案a作为冲击地压的监测方法时，采动应力监测必须实现在线监测，以便于随时获取煤岩体应力信息，进而判断冲击危险性。b同一监测组内相邻监测点沿巷道走向间距不应过大，否则走向条件的差异4将降低同一位置浅部监测点和深部监测点的关联性。c监测点布置的范围由采掘扰动范围决定，结合布置间距，可进一步确定需要布置的数量。（5）冲击危险性的确定煤岩体应力的过度集中是冲击地压发生的根本原因。同一条件下，煤岩体应力越大，发生冲击地压的可能性越大。同时，大量研究及实践结果表明，应力增速越快，发生冲击地压的可能性也越大。因此，选用了应力大小和应力梯度作为冲击危险性的判别指标。（6）附录A此为参考性附录，其临界值的设定有众多前提条件，如应力计类型、埋设深度、初压、应力梯度的时间跨度等。各矿可根据实际选用的应力计类型及特征、埋设情况设定预警初值，后期基于实测数据不断优化。（7）参考文献[1]宋维尧，张正凯.KS-1型钻孔应力计的原理及其应用[J].煤炭科学技术，1990（5）：12-14.[2]林景社.用KS—1B型钻孔应力计对煤柱附加应力的观测研究[J].东北煤炭技术，1993（3）：29-31.[3]雷毅，齐庆新，徐刚，等.急倾斜特厚煤层深部开采动压防治技术[J].煤矿安全，2007，38（5）：33-34.[4]齐庆新，窦林名.冲击地压理论与技术[M].徐州：中国矿业大学出版社，2008.[5]付东波，齐庆新，秦海涛，等.采动应力监测系统的设计[J].煤矿开采，2009，14（6）13-16.[6]于正兴，姜福兴，王洛锋.提高钻孔应力计监测煤岩应力的精度试验[J].煤炭科学技术[J].煤炭科学技术，2010，38（11）:53-55.[7]于立军，王英德，金思德，等.钢铉钻孔应力计监测在冲击地压防治中的应用[J].山东煤炭科技，2010（6）195-196.[8]王平，姜福兴，王存文，等.冲击地压的应力增量预报方法[J].煤炭学报，2010（S1）：5-9.5[9]刘金海，姜福兴，王乃国，等．深井特厚煤层综放工作面支承压力分布特征的实测研究[J]．煤炭学报，2011，36（S1)：18-22．[10]齐庆新，李宏艳，潘俊锋，等.冲击矿压防治的应力控制理论与实践[J].煤矿开采，2011,16（3）：114-118.[11]鞠文君，潘俊锋.我国煤矿冲击地压监测预警技术的现状与展望[J].煤矿开采，2012，17（6）：1-5.[12]赵明.矿用采动应力传感器的比较和应用[J].煤矿机电，2012（6）：98-100.[13]刘杰，王恩元，赵恩来等.深部工作面采动应力场分布变化规律实测研究[J].采矿与安全工程学报，2014，31（1）：60-65.[14]潘俊锋，王书文，刘少虹，等.基于集中静载荷探测的冲击地压危险性预评价[J].岩土工程学报，2014，36（7）：1227-1234.[15]姜福兴，冯宇，刘晔.采场回采前冲击危险性动态评估方法研究[J].岩石力学与工程学报，2014，33（10）：2101-2106.[16]王书文，毛德兵，潘俊锋，等.采空区侧向支承压力演化及微震活动全过程实测研究[J].2015，40（12）：2772-2779.[17]付东波，杜涛涛，沈绍群.双层电阻栅SOI应变计的设计及其在煤矿的应用[J].工矿自动化，2016（12）12：10-14.[18]窦林名，李振雷，张敏.煤矿冲击地压灾害监测预警技术研究[J].煤炭科学技术，2016，44（7）：41-46.[19]张宏伟，朱峰，韩军，等.冲击地压的地质动力条件与监测预测方法[J].煤炭学报，2016（3）：545-551.4试验验证情况和预期效果4.1试验论证情况。本标准选取的试验方法包括实验室试验、现场试验及大量的现场应用，研究数据及成果来源于天地科技股份有限公司、煤炭科学技术研究院有限公司、北京科技大学、辽宁工程技术大学、中国矿业大学等研究单位实验室，现场数据及成果来自山东兖矿、河南义煤、黑龙江鹤岗、江苏徐矿、山西大同、陕西彬长等我国主要的冲击地压矿区。简言之，本标准是在历经20多年发展后，采动应力监测技术及装备最新成果基础之上提出的。64.2预期效果调研发现，尽管采动应力监测在我国冲击地压矿井取得了大范围的应用，但诸多地区仍存在应用误区，如应力传感器埋设深度与应力集中区不匹配，监测密度过低，数据采样间隔过长，预警指标设置不科学等。这些问题导致采动应力监测方法未能充分发挥其效能，不利于冲击地压监测预警水平的提升。究其原因，其重要一点为，国内尚未形成采动应力监测的统一执行标准，导致监测系统性能参差不齐，布置参数随意，数据分析方法缺乏依据等。为此，建立冲击地压采动应力监测方法的标准，使得该方法有标准可依，可以大大提高监测预警的效果，便于达到煤炭企业真正能预测冲击地压的要求。可见，建立该标准技术上已经可行，煤矿企业也有强烈的内在需求。该标准建立，有望促进煤矿冲击地压监测取得明显优于目前现状的安全和经济效益。5与国际、国外同类标准水平的对比情况可以通过知网、国家知识产权局、国家标准文献服务共享平台等相关网站进行检索、查阅及对比分析，说明本标准的优势、先进性及国际领先水平。通过国家标准文献服务共享平台（），以“冲击地压”、“冲击矿压”为关键词，查阅了CN-GB国家质检总局、CN-SY行业标准-石油、CN-MT行业标准-煤炭、CN-SL行业标准-水利、CN-AQ行业标准-安全生产等140个机构颁布的国内标准。查到现行与“冲击地压”相关的标准有2项，为“冲击地压测定、监测与防治方法第1部分：顶板岩层冲击倾向性分类及指数的测定方法”和“冲击地压测定、监测与防治方法第2部分：煤的冲击倾向性分类及指数的测定方法”。此两项标准与本标准均为《冲击地压测定、监测与防治方法》的不同部分。以“岩石”、“岩体”、“煤层”、“煤矿”、“矿井”、“应力”、“压力”、“地应力”、“监测”、“测量”、“应力传感器”、“钻孔”等为关键词，以不同的组合方式进行检索，检索到与本部分相关的有：（1）电力行业标准“水电水利工程岩体应力测试规程”（DL/T5367-2007），该标准规定了水电水利工程岩体应力的测试方法和技术要求。（2）地震行业标准“原地应力测量水压致裂法和套芯解除法技术规范”（DB/T14-2000），该标准规定了用水压致裂法和套芯解除法测量原地应力的技术方法和7技术要求。（3）煤炭行业标准“矿用套筒致裂岩体原位应力测试仪技术条件”（MT/T977-2006），该标准规定了矿用套筒致裂岩体原位应力测试仪的术语和定义、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输和贮存。“水电水利工程岩体应力测试规程”（DL/T5367-2007）及“原地应力测量水压致裂法和套芯解除法技术规范”（DB/T14-2000）主要围绕岩体应力测量本身展开，并没有涉及获取应力后的二次应用问题。其测量方式为一次测量，不涉及长期监测。“矿用套筒致裂岩体原位应力测试仪技术条件”（MT/T977-2006）主