沖擊危險的安全要求、檢測項(xiàng)目與評定方法綜述

在深部礦山、地下工程及高應(yīng)力巖體工程中，沖擊地壓（沖擊危險）是一種極具破壞性的地質(zhì)動力災(zāi)害，嚴(yán)重威脅著礦工的生命安全與生產(chǎn)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。沖擊地壓的發(fā)生通常源于高地應(yīng)力環(huán)境下巖體能量的突然釋放，其破壞力極強(qiáng)，可導(dǎo)致巷道坍塌、設(shè)備損毀甚至人員傷亡。因此，建立健全的沖擊危險安全管理體系，科學(xué)實(shí)施檢測與評定，是保障地下工程安全運(yùn)營的核心環(huán)節(jié)。安全要求應(yīng)涵蓋設(shè)計階段的應(yīng)力場評估、開采布局優(yōu)化、支護(hù)體系設(shè)計以及運(yùn)行階段的實(shí)時監(jiān)測與預(yù)警機(jī)制。同時，必須建立全生命周期的風(fēng)險防控體系，從地質(zhì)條件分析、開采方式選擇、監(jiān)測設(shè)備布設(shè)到應(yīng)急預(yù)案制定，形成閉環(huán)管理。在具體實(shí)施中，檢測項(xiàng)目是識別沖擊危險的關(guān)鍵抓手，包括巖體應(yīng)力狀態(tài)、能量積聚程度、微震活動頻率、聲發(fā)射特征、圍巖變形速率等關(guān)鍵參數(shù)。檢測儀器則需具備高靈敏度、實(shí)時性與抗干擾能力，如微震監(jiān)測系統(tǒng)、聲發(fā)射傳感器、應(yīng)力計、位移計、光纖傳感網(wǎng)絡(luò)及智能預(yù)警平臺。檢測方法應(yīng)結(jié)合靜態(tài)與動態(tài)監(jiān)測，采用定點(diǎn)監(jiān)測、網(wǎng)格布點(diǎn)、在線連續(xù)監(jiān)測與大數(shù)據(jù)分析相結(jié)合的方式，確保沖擊危險的早期發(fā)現(xiàn)與精準(zhǔn)評估。檢測標(biāo)準(zhǔn)方面，我國已頒布《煤礦沖擊地壓防治監(jiān)察規(guī)定》《沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（AQ/T 1095）、《煤礦安全規(guī)程》等系列國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范，為沖擊危險的識別、分級、預(yù)警與處置提供了明確的技術(shù)依據(jù)。此外，國際上如加拿大、澳大利亞等國也建立了較為成熟的沖擊地壓監(jiān)測與評估體系，為我國提供了技術(shù)借鑒。因此，科學(xué)的檢測項(xiàng)目、先進(jìn)的檢測儀器、規(guī)范的檢測方法與權(quán)威的檢測標(biāo)準(zhǔn)，共同構(gòu)成了沖擊危險安全評定的技術(shù)基礎(chǔ)，是實(shí)現(xiàn)“監(jiān)測—預(yù)警—防控”一體化管理的必要支撐。

主要檢測項(xiàng)目

沖擊危險的檢測項(xiàng)目主要包括以下幾個方面：

• 巖體應(yīng)力狀態(tài)監(jiān)測：通過應(yīng)力計、應(yīng)力解除法等手段，測定巷道周邊及采場區(qū)域的原始應(yīng)力與開采擾動后的應(yīng)力變化情況，判斷應(yīng)力集中程度。
• 微震活動監(jiān)測：利用微震監(jiān)測系統(tǒng)捕捉巖體破裂釋放的彈性波，分析微震事件的時空分布、能量大小與頻率特征，識別潛在的沖擊危險區(qū)域。
• 聲發(fā)射監(jiān)測：通過聲發(fā)射傳感器檢測巖體在受力過程中產(chǎn)生的高頻彈性波，反映巖體內(nèi)部損傷演化過程，用于早期預(yù)警。
• 圍巖變形監(jiān)測：布設(shè)位移計、收斂計、激光測距儀等，實(shí)時監(jiān)測巷道收斂、頂板下沉、側(cè)壁位移等，評估圍巖穩(wěn)定性。
• 能量積聚與釋放評估：結(jié)合應(yīng)力、微震、聲發(fā)射數(shù)據(jù)，計算巖體能量密度、能量釋放率等參數(shù)，判定能量積聚程度。
• 電磁輻射監(jiān)測：部分礦區(qū)采用電磁輻射儀監(jiān)測巖體破裂過程中產(chǎn)生的電磁信號，作為輔助預(yù)警手段。

常用檢測儀器

現(xiàn)代沖擊危險檢測依賴于高精度、智能化的監(jiān)測儀器，主要包括：

• 微震監(jiān)測系統(tǒng)：如加拿大Quantectum、德國GEOVIA等品牌的微震臺陣系統(tǒng)，具備多通道、高采樣率、自動定位功能。
• 聲發(fā)射傳感器：采用壓電陶瓷傳感器，可安裝于巷道壁面或鉆孔中，用于捕捉巖體微破裂信號。
• 光纖傳感系統(tǒng)：利用分布式光纖監(jiān)測技術(shù)（如BOTDR、BOTDA），實(shí)現(xiàn)大范圍、連續(xù)、高精度的應(yīng)變與溫度監(jiān)測。
• 應(yīng)力計與孔底應(yīng)力計：用于監(jiān)測巖體內(nèi)部應(yīng)力變化，尤其適用于深部鉆孔中應(yīng)力場的長期觀測。
• 智能預(yù)警平臺：集成各類傳感器數(shù)據(jù)，采用AI算法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析與風(fēng)險等級判別，實(shí)現(xiàn)自動報警與可視化管理。

檢測方法

沖擊危險檢測方法應(yīng)遵循“動態(tài)監(jiān)測、多源融合、智能分析”的原則，主要包括：

• 定點(diǎn)監(jiān)測法：在關(guān)鍵區(qū)域布設(shè)傳感器，周期性采集數(shù)據(jù)，適用于穩(wěn)定性較高的區(qū)域。
• 連續(xù)在線監(jiān)測法：通過自動化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)24小時不間斷監(jiān)測，適用于高危區(qū)域及采動影響區(qū)。
• 微震事件定位與統(tǒng)計分析法：基于波形初至?xí)r間，利用三角定位算法確定震源位置，結(jié)合時空密度圖識別危險區(qū)。
• 能量指數(shù)法：計算單位時間內(nèi)微震事件的總能量或累積能量，建立能量增長率曲線，判斷沖擊風(fēng)險。
• 多參數(shù)融合預(yù)警法：綜合應(yīng)力、位移、聲發(fā)射、微震等多源數(shù)據(jù)，構(gòu)建綜合風(fēng)險評估模型，提高預(yù)警準(zhǔn)確性。

檢測標(biāo)準(zhǔn)與評定依據(jù)

我國現(xiàn)行沖擊危險檢測與評定主要依據(jù)以下標(biāo)準(zhǔn)：

• 《煤礦安全規(guī)程》（2022年版）：明確要求高沖擊危險礦井必須建立微震、電磁輻射、應(yīng)力監(jiān)測系統(tǒng)，并實(shí)施分級預(yù)警。
• AQ/T 1095-2011《沖擊地壓監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》：規(guī)定了微震、聲發(fā)射、應(yīng)力、位移等監(jiān)測的技術(shù)要求、布點(diǎn)原則、數(shù)據(jù)處理與預(yù)警等級劃分。
• GB/T 35198-2017《煤礦沖擊地壓防治技術(shù)規(guī)范》：提出沖擊危險性評估、采掘部署、支護(hù)設(shè)計及應(yīng)急處置的綜合技術(shù)要求。
• 《沖擊地壓危險性評價與分級導(dǎo)則》（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)草案）：正在推進(jìn)中的標(biāo)準(zhǔn)，旨在建立統(tǒng)一的沖擊危險等級劃分體系（如Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級）。

在評定過程中，通常采用“三區(qū)”劃分法：即無沖擊危險區(qū)、弱沖擊危險區(qū)、中等沖擊危險區(qū)、強(qiáng)沖擊危險區(qū)。結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)與現(xiàn)場地質(zhì)條件，通過預(yù)警閾值判斷是否啟動應(yīng)急預(yù)案。例如，當(dāng)微震事件頻率連續(xù)3小時超過設(shè)定值，或能量釋放速率突增50%以上時，系統(tǒng)應(yīng)自動觸發(fā)紅色預(yù)警，要求立即停止作業(yè)、撤離人員。

結(jié)論

沖擊危險的安全管理是一項(xiàng)系統(tǒng)工程，其核心在于科學(xué)的檢測與精準(zhǔn)的評定。通過建立健全的檢測項(xiàng)目體系，配備先進(jìn)的檢測儀器，采用規(guī)范的檢測方法，并嚴(yán)格遵循國家與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，可有效實(shí)現(xiàn)沖擊危險的早期識別、動態(tài)預(yù)警與風(fēng)險控制。未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術(shù)的深入應(yīng)用，沖擊地壓監(jiān)測將向智能化、自動化、可視化方向發(fā)展，為地下工程的安全高效運(yùn)行提供堅實(shí)保障。