沖擊危險的安全要求、檢測項目與評定方法綜述

在深部礦山、地下工程及高應力巖體工程中，沖擊地壓（沖擊危險）是一種極具破壞性的地質動力災害，嚴重威脅著礦工的生命安全與生產系統(tǒng)的穩(wěn)定性。沖擊地壓的發(fā)生通常源于高地應力環(huán)境下巖體能量的突然釋放，其破壞力極強，可導致巷道坍塌、設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，科學實施檢測與評定，是保障地下工程安全運營的核心環(huán)節(jié)。安全要求應涵蓋設計階段的應力場評估、開采布局優(yōu)化、支護體系設計以及運行階段的實時監(jiān)測與預警機制。同時，必須建立全生命周期的風險防控體系，從地質條件分析、開采方式選擇、監(jiān)測設備布設到應急預案制定，形成閉環(huán)管理。在具體實施中，檢測項目是識別沖擊危險的關鍵抓手，包括巖體應力狀態(tài)、能量積聚程度、微震活動頻率、聲發(fā)射特征、圍巖變形速率等關鍵參數(shù)。檢測儀器則需具備高靈敏度、實時性與抗干擾能力，如微震監(jiān)測系統(tǒng)、聲發(fā)射傳感器、應力計、位移計、光纖傳感網(wǎng)絡及智能預警平臺。檢測方法應結合靜態(tài)與動態(tài)監(jiān)測，采用定點監(jiān)測、網(wǎng)格布點、在線連續(xù)監(jiān)測與大數(shù)據(jù)分析相結合的方式，確保沖擊危險的早期發(fā)現(xiàn)與精準評估。檢測標準方面，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)測技術規(guī)范》（AQ/T 1095）、《煤礦安全規(guī)程》等系列國家標準和行業(yè)規(guī)范，為沖擊危險的識別、分級、預警與處置提供了明確的技術依據(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，為我國提供了技術借鑒。因此，科學的檢測項目、先進的檢測儀器、規(guī)范的檢測方法與權威的檢測標準，共同構成了沖擊危險安全評定的技術基礎，是實現(xiàn)“監(jiān)測—預警—防控”一體化管理的必要支撐。

主要檢測項目

沖擊危險的檢測項目主要包括以下幾個方面：

• 巖體應力狀態(tài)監(jiān)測：通過應力計、應力解除法等手段，測定巷道周邊及采場區(qū)域的原始應力與開采擾動后的應力變化情況，判斷應力集中程度。
• 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生的高頻彈性波，反映巖體內部損傷演化過程，用于早期預警。
• 圍巖變形監(jiān)測：布設位移計、收斂計、激光測距儀等，實時監(jiān)測巷道收斂、頂板下沉、側壁位移等，評估圍巖穩(wěn)定性。
• 能量積聚與釋放評估：結合應力、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生的電磁信號，作為輔助預警手段。

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（如BOTDR、BOTDA），實現(xiàn)大范圍、連續(xù)、高精度的應變與溫度監(jiān)測。
• 應力計與孔底應力計：用于監(jiān)測巖體內部應力變化，尤其適用于深部鉆孔中應力場的長期觀測。
• 智能預警平臺：集成各類傳感器數(shù)據(jù)，采用AI算法進行數(shù)據(jù)分析與風險等級判別，實現(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：

• 定點監(jiān)測法：在關鍵區(qū)域布設傳感器，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：基于波形初至時間，利用三角定位算法確定震源位置，結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，判斷沖擊風險。
• 多參數(shù)融合預警法：綜合應力、位移、聲發(fā)射、微震等多源數(shù)據(jù)，構建綜合風險評估模型，提高預警準確性。

檢測標準與評定依據(jù)

我國現(xiàn)行沖擊危險檢測與評定主要依據(jù)以下標準：

• 《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、應力監(jiān)測系統(tǒng)，并實施分級預警。
• AQ/T 1095-2011《沖擊地壓監(jiān)測技術規(guī)范》：規(guī)定了微震、聲發(fā)射、應力、位移等監(jiān)測的技術要求、布點原則、數(shù)據(jù)處理與預警等級劃分。
• GB/T 35198-2017《煤礦沖擊地壓防治技術規(guī)范》：提出沖擊危險性評估、采掘部署、支護設計及應急處置的綜合技術要求。
• 《沖擊地壓危險性評價與分級導則》（行業(yè)標準草案）：正在推進中的標準，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)、強沖擊危險區(qū)。結合監(jiān)測數(shù)據(jù)與現(xiàn)場地質條件，通過預警閾值判斷是否啟動應急預案。例如，當微震事件頻率連續(xù)3小時超過設定值，或能量釋放速率突增50%以上時，系統(tǒng)應自動觸發(fā)紅色預警，要求立即停止作業(yè)、撤離人員。

結論

沖擊危險的安全管理是一項系統(tǒng)工程，其核心在于科學的檢測與精準的評定。通過建立健全的檢測項目體系，配備先進的檢測儀器，采用規(guī)范的檢測方法，并嚴格遵循國家與行業(yè)標準，可有效實現(xiàn)沖擊危險的早期識別、動態(tài)預警與風險控制。未來，隨著人工智能、大數(shù)據(jù)、物聯(lián)網(wǎng)等新技術的深入應用，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行提供堅實保障。