安全管理論文煤與瓦斯突出預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值的確定方法

1、此資料由網(wǎng)絡(luò)收集而來，如有侵權(quán)請告知上傳者立即刪除。資料共分享，我們負(fù)責(zé)傳遞知識。安全管理論文煤與瓦斯突出預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值的確定方法工作面煤與瓦斯突出(以下簡稱突出)危險性預(yù)測和防突措施效果檢驗是突出礦井進(jìn)行防突管理的兩項關(guān)鍵工作。目前我國大多數(shù)突出礦井，在進(jìn)行突出危險性預(yù)測時所采用的預(yù)測指標(biāo)及其臨界值基本上都是按照防治煤與瓦斯突出細(xì)則所推薦的。但是，針對不同的礦井或煤層，突出預(yù)測指標(biāo)的敏感性及其臨界值可能是不同的，甚至存在很大的差異。礦井在使用中應(yīng)通過現(xiàn)場試驗，摸索和確定適合本礦煤層實際情況的突出預(yù)測指標(biāo)及其臨界值。否則，可能因為指標(biāo)不敏感或臨界值不合適而造成預(yù)測結(jié)果的不準(zhǔn)確，導(dǎo)致誤判

2、，結(jié)果發(fā)生突出事故或增加不必要的防突措施工程。所以，確定礦井突出預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值是防突工作中一項十分重要的內(nèi)容。1預(yù)測敏感指標(biāo)的概念及確定方法突出預(yù)測敏感指標(biāo)是指針對某一煤層進(jìn)行突出危險性預(yù)測時，在目前技術(shù)水平條件下能夠較為明顯地區(qū)分突出危險和非突出危險的指標(biāo)。煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的瓦斯動力現(xiàn)象，是由地應(yīng)力、瓦斯及煤的物理力學(xué)性質(zhì)3種因素綜合作用的結(jié)果。理想的預(yù)測指標(biāo)應(yīng)是能夠完全反映引發(fā)突出的3個因素，而實際上，目前常用的預(yù)測指標(biāo)僅是間接和部分反映這3個突出預(yù)測因素。對不同礦井、煤層或區(qū)域，突出的主導(dǎo)因索有所不同，3種因素在導(dǎo)致突出作用中的貢獻(xiàn)比重有所不同。所以，主要反映突出3因素中某

3、1個因素或兩方面因素的不同指標(biāo)，其預(yù)測突出危險的敏感性會有所不同。同時，預(yù)測指標(biāo)還在一定程度上或多或少地受到現(xiàn)場測試條件、儀器性能、操作人員責(zé)任心等外部條件和人為因素的影響，使測定出的指標(biāo)值影響因素復(fù)雜，從而影響指標(biāo)的敏感性。判斷一種指標(biāo)是否敏感，主要考慮兩個方面的因素：一是指標(biāo)值的大小是否隨著突出危險性的大小明顯變化；二是影響指標(biāo)值大小的突出危險因素是否大于測定誤差等外部條件和人為因素。具體確定時可根據(jù)在有無突出危險時的指標(biāo)值大小及其變化幅度，以及測試環(huán)境、手段、人員水甲等引起的測定誤差大小等判斷，如在突出危險區(qū)與非危險區(qū)、突出點附近與正常帶、打鉆時噴孔等動力現(xiàn)象(嚴(yán)重度與頻度等)與正常時、

4、措施前后等測值的變化情況，以及測值統(tǒng)計結(jié)果分布規(guī)律、指標(biāo)與其他敏感指標(biāo)的對比等進(jìn)行判斷。所以預(yù)測敏感指標(biāo)，必須通過對各種指標(biāo)的實際考察，結(jié)合本礦煤層或區(qū)域的具體測試條件來確定，其敏感指標(biāo)既能體現(xiàn)出本礦煤層的突出主導(dǎo)因素，又適應(yīng)礦井的具體測試條件，從而較好地符合礦井實際。2敏感指標(biāo)臨界值的確定方法對于一個敏感指標(biāo)而言，希望存在一個理想的臨界值，超過該值一般會發(fā)生突出，否則就不發(fā)生突出。但是，實際情況并不是這樣，突出危險性是一個概率的概念，一般隨著指標(biāo)測定值的增高，發(fā)生突出的概率會增大。所以理想的臨界值并不存在，實際存在的是一個臨界范圍。當(dāng)測定值小于此范圍時沒有突出危險。高于時大多都會發(fā)生突出，而

5、在該范圍內(nèi)時，可能發(fā)生突出，也可能不發(fā)生突出。為便于生產(chǎn)管理，需要在此范圍內(nèi)確定一個合理的臨界點，這樣既能保障安全生產(chǎn)，又盡可能地解放生產(chǎn)力，提高采掘進(jìn)度。根據(jù)我國目前預(yù)測技術(shù)水平的實際情況，一般情況下，合適的臨界值應(yīng)該是：當(dāng)測定值大于它時發(fā)生突出的可能性為50%60%，而小于該值時基本不發(fā)生突出，即突出的可能性很小，礦井的預(yù)測突出危險率根據(jù)煤層危險程度的不同會有所不同，一般礦井可控制在20%30%。敏感指標(biāo)臨界值現(xiàn)場考察方法主要有：不首先設(shè)定試驗臨界值，在不采取任何防突措施的情況下，根據(jù)多次實際突出前的指標(biāo)測定值與不突出時的測定值相比較直接確定。此法雖然直觀和簡便，但很不安全，容易使安全生產(chǎn)

6、陷入被動，一般礦井難以接受。現(xiàn)場試驗摸索，試驗臨界值由低向高逐步提高，直到發(fā)生瓦斯動力現(xiàn)象為止。此法雖然較為安全，但試驗周期較長。現(xiàn)場試驗摸索，先確定一個較高的試驗臨界值，在此臨界值以下根據(jù)實際突出或其他現(xiàn)象確定。此法比第一種方法稍好，但仍不安全，礦井同樣難接受。通過各種方法先確定一個比較接近真實臨界值的試驗臨界值，再通過現(xiàn)場試驗進(jìn)行修正和適當(dāng)調(diào)整。這種方法比較科學(xué)，既能縮短試驗周期，同時又盡可能地保證了安全生產(chǎn)。根據(jù)多年來的研究和實踐表明，可以通過歷史資料統(tǒng)計、實驗室和現(xiàn)場試驗等相結(jié)合的方法來綜合確定突出危險預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值。值得指出的是，一些礦井在發(fā)生了個別的“低指標(biāo)突出”現(xiàn)象后，沒

7、有經(jīng)過具體分析就降低指標(biāo)臨界值或懷疑指標(biāo)的敏感性，這是不科學(xué)、不可取的做法。關(guān)于“低指標(biāo)突出”現(xiàn)象的原因是復(fù)雜的，可能與地質(zhì)構(gòu)造的影響、突出主導(dǎo)因素的改變、預(yù)測人員的操作、鉆孔布置、儀器性能等因素有關(guān)，也可能與指標(biāo)本身的局限性有關(guān)。可通過提高預(yù)測人員素質(zhì)、規(guī)范操作行為、采用多指標(biāo)預(yù)測和結(jié)合工作面各種情況綜合判斷等措施降低這種現(xiàn)象的發(fā)生概率。 3預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值確定實例水城礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司大灣煤礦11#煤層共發(fā)生了17次煤與瓦斯突出現(xiàn)象，最大突出強(qiáng)度703t。近年來的實踐表明，以前采用的預(yù)測指標(biāo)臨界值未能反映11#煤層的實際突出危險情況，導(dǎo)致掘進(jìn)過程中防突措施工程量較大，在一定程度

8、上影響了掘進(jìn)進(jìn)度，制約了生產(chǎn)的進(jìn)一步發(fā)展。為此，對礦井突出危險性預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值專門進(jìn)行了研究。研究工作分兩個階段進(jìn)行：第一階段為試驗研究階段，主要通過對歷史資料的統(tǒng)計分析和實驗室試驗，首先確定一個主要的敏感指標(biāo)及其試驗臨界值初值，通過現(xiàn)場試驗，考察各個指標(biāo)的敏感性，確定出敏感指標(biāo)及其臨界值；第二階段為擴(kuò)大應(yīng)用階段，通過增加試驗工作面?zhèn)€數(shù)，用確定出的敏感指標(biāo)及其臨界值指導(dǎo)生產(chǎn)，以期進(jìn)行擴(kuò)大驗證，根據(jù)驗證結(jié)果可進(jìn)行必要的修正和最終確定。3.1敏感指標(biāo)試驗初值的確定在對礦井突出規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計了多年來的歷史資料，經(jīng)過綜合分析初步認(rèn)為鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)k1在11#煤層較敏感，決定作為試驗期

9、間的主要考察指標(biāo)。其試驗臨界值初值可通過以下3個方面確定。3.1.1歷史預(yù)測資料的統(tǒng)計對全礦所有掘進(jìn)工作面的預(yù)測資料進(jìn)行統(tǒng)計(共528次)，結(jié)果見表1。1997-1999年來的所有掘進(jìn)面的測定資料統(tǒng)計結(jié)果也具有大致相同的測值分布規(guī)律。在試驗初期，預(yù)測突出危險率可取20%以上，試驗初值可選用0.6。表11999-01-2001-05全礦煤巷預(yù)測資料統(tǒng)計 3.1.2突出點附近指標(biāo)值的大小通過對10多次突出的分析，雖然突出前的個別測定值小于0.5，但突出點前后的預(yù)測資料顯示，絕大多數(shù)的k1指標(biāo)值均大于0.6，說明k1值大于0.6時能在一定程度上反映煤層突出危險狀態(tài)的存在。所以，試驗初值可選

10、用0.6。3.1.3實驗室確定結(jié)果煤層瓦斯壓p與k1值之間存在一定的相關(guān)關(guān)系，根據(jù)大量的破碎試驗和測試結(jié)果，煤層的最小突出瓦斯壓力與煤的堅固性系數(shù)等指標(biāo)存在一定的函數(shù)關(guān)系，所以通過煤質(zhì)力學(xué)指標(biāo)可確定煤層的突出臨界瓦斯壓力值，繼而通過實驗室測定的k1p關(guān)系模型便可確定出煤層的k1指標(biāo)臨界值。圖為11#煤層的k1p關(guān)系模型。圖111e專用回風(fēng)巷煤樣k1p關(guān)系模型實驗結(jié)果 通過上述方法，對不同地點煤樣的測定分析，分別確定出11#煤層的k1指標(biāo)臨界值，見表2。在試驗初期，從安全的角度考慮，可以先取0.6作為k1指標(biāo)臨界初值。 表2實驗室確定的k1指標(biāo)臨界值 3.2試驗結(jié)果及應(yīng)用驗證

11、主要預(yù)測指標(biāo)臨界初值確定后，選擇具有代表性的2條巷道作為試驗巷道，其中111103機(jī)巷上段分別處于集中應(yīng)力區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)，111103軌巷上段一直處于集中應(yīng)力區(qū)，在加強(qiáng)安全防護(hù)措施的前提下進(jìn)行試驗，同時考察了k1、鉆粉量、鉆孔瓦斯涌出初速度及其衰減指標(biāo)、炮后30min瓦斯涌出量v30和綜合指標(biāo)r。試驗進(jìn)行了3個月，共掘進(jìn)巷道250.3m，測定48個循環(huán)、95次測定，獲得k1數(shù)據(jù)1416個，q指標(biāo)36次510個，c。指標(biāo)21個，s指標(biāo)1416個，r指標(biāo)87個，通過對測定指標(biāo)、各種現(xiàn)象等的考察和綜合分析，確定出k1指標(biāo)為敏感指標(biāo)，v1指標(biāo)也具有相當(dāng)敏感性，考慮到v30指標(biāo)受到多個因素的影響，決定作

12、為參考指標(biāo)。在試驗過程中，將k1指標(biāo)提高到0.7進(jìn)行了2個月的試驗，未發(fā)生煤與瓦斯突出現(xiàn)象。根據(jù)以前多次突出前的v1指標(biāo)和該指標(biāo)與k1指標(biāo)的對比，確定v30指標(biāo)的臨界值為8m3/t。在第一階段確定了敏感指標(biāo)及其臨界值后，隨即進(jìn)行了擴(kuò)大試驗范圍，進(jìn)行驗證。先后在5條巷道進(jìn)行擴(kuò)大應(yīng)用，掘進(jìn)巷道353.7m，56個循環(huán)79次測定，其中k1圖2擴(kuò)大應(yīng)用試驗k1值分布圖 3.3敏感指標(biāo)及其臨界值的確定經(jīng)超過600m巷道的試驗，確定出大灣礦11#煤層界值，主要預(yù)測指標(biāo)為k1指標(biāo)，其臨界值為0.7；參考指標(biāo)為v30指標(biāo)，臨界值為8m3/t。二者的使用方法是，當(dāng)k1指標(biāo)預(yù)測或檢驗不超標(biāo)時，可直接掘講，在掘進(jìn)過程中，統(tǒng)計v30指標(biāo)，當(dāng)k1值進(jìn)行預(yù)測，突出危險性根據(jù)預(yù)測結(jié)果確定。采用該敏感指標(biāo)及其臨界值后，在保證安全前提下，提高了掘進(jìn)進(jìn)度，減少了防突措施工程50%以上，降低了防突成本。4結(jié)語突出預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值的確定是一項非常有意義的工作，