基于三率法的突出預(yù)測敏感指標(biāo)研究

基于三率法的突出預(yù)測敏感指標(biāo)研究

0主采煤層煤巷掘進(jìn)工作面突出危險性的實測分析利用突出風(fēng)險預(yù)測指數(shù)，評估地層是否存在突出風(fēng)險，并根據(jù)相應(yīng)指標(biāo)是否達(dá)到或超過所對應(yīng)的臨界值進(jìn)行評估。預(yù)測指數(shù)的最小值應(yīng)確定為突出預(yù)測指數(shù)的臨界值。在突出煤層中布置掘進(jìn)工作面或是回采工作面,是否具有合理的突出危險性指標(biāo)及對突出危險性指標(biāo)的準(zhǔn)確測試是保證安全生產(chǎn)的關(guān)鍵。預(yù)測指標(biāo)通常采用灰色關(guān)聯(lián)度法或者邏輯斯諦函數(shù)法,本文利用“三率”法對某煤與瓦斯突出礦井的主采煤層煤巷掘進(jìn)工作面煤層的突出危險性進(jìn)行分析,通過實測煤層突出危險性指標(biāo)的各個參數(shù),得到了該煤層的突出危險性的主要敏感指標(biāo),并得到了敏感指標(biāo)的臨界值。對該煤礦日后防治突出工作具有重要的理論指導(dǎo)意義。1煤礦主采煤層開采含瓦斯不穩(wěn)定區(qū)域p—突出區(qū)域鑒定瓦斯壓力是判斷某一區(qū)域是否具有突出危險性的重要指標(biāo)之一,以0.74MPa的瓦斯壓力作為預(yù)測突出危險性的界線,若瓦斯壓力>0.74MPa,則此區(qū)域為具有突出危險性的區(qū)域。通過對掘進(jìn)工作面進(jìn)風(fēng)順槽與回風(fēng)順槽不同地點瓦斯壓力的測定,利用線性回歸方法,得到該煤礦主采煤層瓦斯壓力與埋藏深度之間的變化關(guān)系。通過對回歸曲線的擬合,得到埋藏深度式中p———瓦斯壓力,MPa。由式(1)可得,大于等于臨界瓦斯壓力的煤層埋藏深度在355~365m的更深煤層具有突出危險性。2預(yù)測的敏感指標(biāo)的確定2.1預(yù)測突出率n、防突措施效果檢驗鑒于各突出礦井的地質(zhì)條件、生產(chǎn)條件、突出危險程度、防突經(jīng)驗及人員素質(zhì)等方面的差異,在開展日常預(yù)測時,確定敏感指標(biāo)及其臨界值的方法也各不相同。目前,大都傾向于按預(yù)測或防突措施效果檢驗的實測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析,采用“三率法”加以確定。預(yù)測突出率預(yù)測突出準(zhǔn)確率預(yù)測不突出準(zhǔn)確率式中n———預(yù)測總次數(shù);n2———預(yù)測有突出危險次數(shù)中確實有突出危險的次數(shù);n3———預(yù)測不突出次數(shù)中確實沒有突出危險的次數(shù);(n-n1)———預(yù)測不突出次數(shù)。2.2主采煤層掘進(jìn)突出危險考察區(qū)鉆屑解吸指標(biāo)k1測值分布掘進(jìn)考察區(qū)鉆屑量指標(biāo)S測值的統(tǒng)計結(jié)果與測值分布分別見表1。主采煤層掘進(jìn)突出危險考察區(qū)鉆屑解吸指標(biāo)Δh2測值統(tǒng)計結(jié)果與測值分布分別見表2。主采煤層掘進(jìn)突出危險考察區(qū)鉆屑解吸指標(biāo)K1測值的統(tǒng)計結(jié)果與測值分布分別見表3。K1測試值<0.5mL/(g·min1/2)共計280次(占總數(shù)的86.68%);K1測試值≥0.5mL/(g·min1/2)共計43次,占總測定次數(shù)的16.48%。2.3主采煤層掘進(jìn)突出危險指標(biāo)分析根據(jù)預(yù)測指標(biāo)跟蹤考察情況,分析預(yù)測指標(biāo)臨界值xl變化時,“三率”變化情況根據(jù)“三率”變化情況,分析是否存在同時滿足“三率”要求的臨界值取值范圍依據(jù)預(yù)測指標(biāo)跟蹤考察數(shù)據(jù),計算得到各指標(biāo)不同取值情況下的預(yù)測突出率η1、預(yù)測突出準(zhǔn)確率η2和預(yù)測不突出準(zhǔn)確率η3。根據(jù)“三率”變化規(guī)律,得到各指標(biāo)的預(yù)測突出率、預(yù)測突出準(zhǔn)確率和預(yù)測不突出準(zhǔn)確率分別滿足要求時,指標(biāo)臨界值的取值范圍X1、X2、X3,見表4。XL的相對范圍越大,說明滿足“三率”要求的臨界值取值范圍越大,則指標(biāo)越敏感;XL的相對范圍越小,指標(biāo)越不敏感;若XL為∞,則說明指標(biāo)臨界值的取值無論是多少,均不能滿足“三率”要求,其指標(biāo)不敏感。鉆孔鉆屑量S值、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2和K1值3項指標(biāo),在預(yù)測(效檢)時,其中任一指標(biāo)大于或等于其臨界值,即視為有突出危險。主采煤層掘進(jìn)突出危險考察區(qū)鉆屑量指標(biāo)S、鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2和K1不同取值情況下的“三率”計算結(jié)果分別見表5、表6和表7。結(jié)合表4、表5、表6、表7分析可以得到:(1)鉆屑量指標(biāo)S,沒有能夠同時滿足“三率法”要求的臨界值取值范圍,因此屬于不敏感指標(biāo);(2)對于鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2,當(dāng)臨界值在230Pa≤Δh2≤260Pa時,“三率法”能夠同時滿足要求,因此鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2可以做為某煤礦主采煤層煤巷掘進(jìn)的突出預(yù)測敏感指標(biāo);(3)對于鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1,當(dāng)臨界值在0.6mL/(g·min1/2)≤K1≤0.65mL/(g·min1/2)時,“三率法”能夠同時滿足要求,因此鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1可以做為某煤礦主采煤層煤巷掘進(jìn)的突出預(yù)測敏感指標(biāo);(4)就鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2和K1相比較,指標(biāo)Δh2較K1敏感。2.4鉆屑瓦斯解吸臨界值的確定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)臨界值確定,對于鉆屑瓦斯解吸指標(biāo),能同時滿足“三率”要求的臨界值為210~240Pa。計算在210~240Pa,臨界值取不同值時的“三率”結(jié)果,見表8。從表8中可以看出,當(dāng)鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2臨界值取值由240Pa增大到250Pa時,預(yù)測突出率由4.98%減小到了2.30%;預(yù)測突出準(zhǔn)確率由46.15%增大到100%,發(fā)生了急劇變化,因此,鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)臨界值合理取值為240Pa。對于鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1,能同時滿足“三率”要求的臨界值為0.6~0.65mL/(g·min1/2)。計算臨界值取不同值時的“三率”結(jié)果見表9。從表9中可以看出,當(dāng)鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1臨界值由0.6mL/(g·min1/2)增大到0.65mL/(g·min1/2)時,預(yù)測突出率由4.64%減小到了3.10%;預(yù)測突出準(zhǔn)確率由40%增加到60%,發(fā)生了急劇變化,因此,鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)臨界值合理取值K1=0.6mL/(g·min1/2)。3煤層鉆屑量指標(biāo)的臨界值(1)運(yùn)用煤層瓦斯壓力方法對主采煤層進(jìn)行了突出危險性區(qū)域劃分,確定煤層埋藏深度在355~365m變化的煤層及埋藏深度更大的煤層屬于突出危險區(qū)域;(2)采用“三率法”對主采煤層掘進(jìn)考察區(qū)的突出預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值進(jìn)行研究分析,得到煤層鉆屑量指標(biāo)S對主采煤層的突出危險性判斷不敏感,鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2和K1對主采煤層突出危險性判斷較為敏感,而且指標(biāo)Δh2的敏感程度大于K1;(3)鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)Δh2為主要預(yù)測指標(biāo)臨界值,合理取值為200Pa,K1為輔助預(yù)測指標(biāo)臨界值,合理取值為0.5mL/(g·min1/2),任何一個預(yù)測指標(biāo)達(dá)到或超過臨