微波辐射降低硬煤冲击倾向性试验研究

胡国忠，王春博，许家林,，吴旭飞，秦 伟

(1.中国矿业大学 江苏省矿山地震监测工程实验室,江苏 徐州 221116; 2.中国矿业大学 矿业工程学院,江苏 徐州 221116; 3.中国矿业大学 煤炭资源与安全开采国家重点实验室,江苏 徐州 221116)

煤矿冲击地压是指井下巷道、工作面等处的煤岩体突然破坏而产生的一种剧烈动力灾害[1-2]。据统计[3-4]，截至2019年6月我国正在生产的冲击地压矿井的数目为121座、产能约4亿t/a，在煤炭供应保障中发挥着重要作用。因此，如何有效防治冲击地压是煤矿安全生产中亟待解决的关键难题。冲击地压防治措施分为区域性措施和局部性措施，其中局部性措施多以改变煤岩体物理力学性质为出发点，例如水力压裂、爆破卸压、煤层注水、硐室卸压及机械振动、大功率超声波卸压、煤层注入碱性溶液等[5-11]。但由于冲击地压灾害的复杂性和各矿井煤岩层赋存条件的差异性，上述各类防治措施在某些条件下存在局限，亟待探寻新的冲击地压防治方法。

近年来，微波技术在低渗透煤层增透、页岩气增产、辅助破岩、煤炭脱硫等领域已有初步应用研究，被认为是一种极具发展前途的新方法[12-14]。微波是一种频率介于无线电波与红外线之间的特殊波段，具有穿透、反射、吸收等特性[15]。在微波辐射下，煤体中的极性矿物分子取向将随着电磁场取向的高频转换而转换，造成极性矿物分子相互摩擦而产生急速热效应，从而快速提高煤体温度;由于微波对煤体中各矿物的选择性热效应，煤体内将形成明显的局部温差而产生剧烈的热应力，导致煤体内局部拉伸和剪切变形，使之产生热破裂，从而有利于降低煤体强度，这为笔者提出“微波致裂弱化法降低煤层冲击倾向性”的新思路提供了可能。……