瓦斯涌出特征突出预警技术在高突矿井中的应用

  摘 要:阳煤集团山西平舒公司煤巷掘进工作在突出危险区域掘进时存在显著的瓦斯涌出异常现象,为合理利用这种异常信息,为矿井突出防治工作提供参考信息,采用专用的瓦斯涌出特征预警技术及系统对矿井煤巷掘进工作面生产过程中的瓦斯异常信息进行分析。通过“三率法”和现场跟踪验证,确定了A、B两个瓦斯涌出特征指标,其临界值分别为1.0和0.7时具有较好的适应性。矿井12个煤巷掘进工作面效果考察表明,所确定指标的预警突出准确率达82.5%、预警不突出准确率达100%,在平舒公司的应用效果较好,为矿井突出防治工作增添了新技术。1

  关键词:预警指标 预警效果 瓦斯涌出 临界值

  0 引言

  平舒公司作为阳煤集团五大高突矿井之一,矿井生产能力达到3.0Mt/a,公司当前采掘区域瓦斯含量较大,局部区域瓦斯含量超过20m3/t,存在显著的动力现象,具有明显的煤与瓦斯突出危险性。平舒公司虽然建立了防突工作标准化管理体系,但目前的工作面突出危险性预测方法仅是一种点预测方法,无法实现工作面突出危险性的非接触、连续监测和预警,不能实时向管理者提供工作面的突出危险或异常信息,不能帮助管理者及时掌握矿井各工作面的安全动态,严重影响了矿井突出防治工作的高效开展。利用瓦斯涌出特征预警技术可以实时、在线的分析、预测各个防突工作面的突出危险性,有效指导矿井防突工作的开展,从而显著提高矿井生产效率。因此,建立利用瓦斯涌出特征的突出预警系统对矿井典型防突工作面进行非接触、连续的突出危险分析是非常必要的。

  1 瓦斯涌出特征预警系统建设原理

  平舒公司瓦斯涌出特征预警系统需借助公司现有瓦斯监控系统,在事故理论、预警理论,瓦斯灾害防治理论指导下[1-3],自动采集工作面瓦斯监控数据并充分分析掘进过程中蕴含的瓦斯涌出及突出预兆信息,分析瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤体结构等因素与突出的潜在关系,并自动计算瓦斯涌出指标值,从而进行预警。实现了工作面突出危险性的在线式、连续分析,同时,通过瓦斯涌出系统客户终端和地面控制中心,将工作面前方煤体的突出危险预警信息及时反馈给管理人员,给矿井管理者提供工作面突出危险信息,以便掌握工作面安全状态(图1所示)。

  图1 瓦斯涌出特征预警系统原理及组成结构图

  2瓦斯涌出特征预警指标及临界值确定

  2.1 瓦斯涌出特征预警指标模型建立

  从煤与瓦斯突出能量机理的角度来讲,煤与瓦斯突出是工作面前方煤体的瓦斯含量、煤体结构和地应力三大影响因素共同作用的结果[4-8]。对于相同结构和地应力环境的煤体,瓦斯含量越大,其可解吸瓦斯量越大,采掘过程中的瓦斯涌出量也就越大,对于相同瓦斯含量和地应力环境的煤体,煤体越软,其瓦斯解吸性能越好、解吸速度越快,瓦斯解吸量也就越大,因此,突出影响因素与瓦斯涌出特征具有对应关系,瓦斯涌出特征指标可以通过对工作面瓦斯涌出量特征、解吸特征的捕捉,来反映工作面前方煤体瓦斯含量、煤体结构的变化状态,并以此实现对工作面前方煤体突出危险性的实时预警。根据上述情况,在汲取、对比传统瓦斯涌出指标的基础上,中煤科工集团重庆研究院近几年研究确定了瓦斯涌出特征A指标和B指标,A指标以瓦斯监控数据和工作面风量为基础,考虑煤体可解吸瓦斯含量、煤体渗透性能、落煤残存瓦斯含量、施工速度等影响因素,建立计算模型(公式1),来反映工作面前方可解吸瓦斯含量的变化情况。

  (1)

  式中:A——瓦斯涌出特征A指标;

  Qf——风量,m3/min;

  c——与工作面采掘条件相关的工作面特征系数;

  ——第t分钟瓦斯浓度均值,%;

  Mt——0到第t分钟时间内的落煤量;

  W0——区域残存瓦斯含量,m3/t。

  B指标以瓦斯监控数据为基础,考虑煤体吸附特性、工作面表面煤体的瓦斯压力或含量、煤体暴露面积、掘进落煤量和速度等影响因素,建立计算模型(公式2),来反映工作面前方煤体物理力学性质,这两个指标与矿井区域预测效检指标信息、日常预测指标信息、观测的地质构造异常信息等具有很好相关性,能准确反映工作面突出危险性[1-5]。

  (2)

  式中:B——瓦斯涌出特征B指标;

  β——与工作面通风条件相关的风量系数;

  ——1个班次时间范围内瓦斯浓度峰值,%;

  ——1个班次时间范围内最低瓦斯浓度值,%。

  平舒公司长期的现场施工过程中,发现当工作面局部位置存在突出危险时,瓦斯涌出总存在瓦斯涌出量与瓦斯峰值的异常,经分析,这是因为在较长时间范围内的瓦斯涌出量始终受控于煤体的可解吸瓦斯含量,而工作面瓦斯解吸速度与煤体物理力学性质也有极为密切的关系,煤体越软,解吸速度也就越快,反之解吸速度越慢,完全符合瓦斯涌出特征与突出主要影响因素之间的关系。对比分析A指标大小与工作面前方5m~10m范围内的实测可解吸瓦斯含量的关系和B指标大小与工作面软煤厚度的关系(图2和图3所示),发现这两个指标具有很好的对应相关性,能准确反映工作面前方可解吸瓦斯含量和软煤厚度的变化,可作为瓦斯涌出指标用于突出危险性连续预警。因此采用A、B指标进行平舒公司工作面瓦斯涌出特征的综合分析。

  图2 可解吸瓦斯含量与A指标的关系

  图3 软煤厚度与B指标的关系

  2.2 瓦斯涌出特征预警指标的临界值确定

  根据预警理论,瓦斯涌出特征预警技术要不仅能准确分析危险情况,而且要能捕捉、挖掘潜在威胁信息,因此将预警结果划分为“正常、威胁、危险”三种等级[9-13],“正常”表示各种瓦斯涌出特征预警指标正常,可以作业;“威胁”表示指标接近危险临界值,有向危险发展的趋势,需要提请关注;“危险”表示已达到危险值,需停止施工,采取措施或进一步确认,预警系统每隔3min~5min给出一个即时预警结果,每个施工班次依据指标最大值给出一个最终预警结果。为了既保障矿井安全又便于生产管理,需要根据实际情况确定三种预警结果的最优瓦斯涌出指标临界值,其确定一般根据下列几项综合分析指标的敏感性与准确性:   (1)预警突出危险率(包括“危险”和“威胁”预警)

  (3)

  (2)预警突出准确率

  (4)

  (3)预警不突出准确率

  (5)

  式中:η1、η2、η3——预警突出危险率,预警突出准确率,预警不突出准确率,%;

  n1——预警中超过临界值的次数(包括“危险”和“威胁”),次;

  N——预警分析总次数;

  n2——在超过预警临界值中真正有突出危险、威胁的次数(包括实际发生突出、打钻有喷孔及其他明显突出预兆),次;

  n3——预警中未超过临界值的次数,次;

  n4——预警不突出危险次数中确实不突出的次数,次。

  以合适的报警次数,捕捉最多的实际有突出危险或威胁情况是瓦斯涌出指标临界值确定和预警效果考察的根本标准。所以一般要求预警突出危险率η1与实际的突出危险率相近,预警突出准确率η2超过50%,而预警不突出准确率η3应达到100%。且要求确定的临界值对有突出危险工作面和无突出危险工作面都能适用,即对有突出危险工作面的突出危险性要能准确、及时报警,对无突出危险工作面的正常情况则不能随意报警。

  平舒公司日常预测方法为钻屑瓦斯解吸指标法,采用指标及临界值为:钻屑瓦斯解吸指标K1临界值为0.4mL/g.min0.5,钻屑量指标S临界值为6 kg/m。现场采用参数测定结合瓦斯地质分析的方法判定工作面突出危险性法,即工作面有实测K1和S等指标超标、打钻过程中存在喷孔等动力现象、瓦斯浓度超过规定值等情况,判定为“危险”,工作面有上述指标接近临界值或经瓦斯地质分析前方存在地质构造、软煤等异常情况,判定为有向危险发展的可能,即“威胁”。根据井下典型防突工作面东七正巷(无突出危险性)与东二副巷(有突出危险性)生产过程中实测的日常预测指标所确定的工作面实际突出危险率η,比较瓦斯涌出指标不同阈值范围所确定的预警突出危险率η1,确定合适指标临界值。然后,根据预警突出准确率η2大于50%、预警不突出准确率η3接近100%的要求,考察其可靠性并进行修正,最终确定的A、B指标最优临界值及其可靠性结果见表1和表2所示。

  表1 平舒公司瓦斯涌出特征预警指标临界值

  矿井

  正常

  威胁

  危险

  平舒公司

  A  1.0≤A  A≥1.2

  B  0.7≤B  B≥1.0

  表2 平舒公司典型防突工作面瓦斯涌出特征预警指标可靠性分析

  工作面名称

  实际情况的突出危险率η

  预警突出危险率η1

  预警突出准确率η2

  预警不突出准确率η3

  81106正巷

  5%

  4%

  90%

  100%

  81111正巷

  21%

  28%

  86%

  100%

  3 瓦斯涌出特征预警技术应用效果

  2.3 指标临界值预警适应性验证

  为了有效考察平舒公司瓦斯涌出特征预警效果,采取预警后下井实际测定、观察的验证方法,即系统发布的预警结果后下井实测K1或S值、瓦斯含量以及观测地质信息作对比,考察预警系统的准确性。以矿井81111正巷与81111副巷为主要考察对象,考察时间为2012年9月20日~2012年10月30日,考察期间81111正巷累计进尺167m,共有3个区段的异常预警,81111副巷累计进尺136m,共有4个区段的异常预警,其详细预警情况、实际突出危险情况、矿方采取的应对措施如图4、图5所示。

  图4 81111正巷(尾巷)预警效果图

  图5 81111副(回风)巷预警效果图

  另外,为确定瓦斯涌出指标及临界值的适应性,依据上述瓦斯涌出特征预警和现场实际情况“威胁”、“危险”的判定方法,通过长达4个多月的现场应用和跟踪分析,在表3所示的12个防突工作面累计分析4029次,进尺超过1800m,发布“正常”预警3656次,占90.74%,“威胁”预警216次,占总预警次数5.36%,“危险”预警157次,占3.9%,总体“威胁”和“危险”的预警突出准确率η2为82.5%,“正常”的预警不突出准确率η3为100%。充分说明瓦斯涌出特征突出预警技术在平舒公司具有较好应用效果和使用价值。

  表3 平舒公司瓦斯涌出特征预警信息概况表

  序号

  工作面

  分析次数

  报警次数

  实际危险次数

  威胁

  危险

  威胁

  危险

  1

  81111正巷

  357

  57

  101

  5

  1

  2

  81111副巷

  357

  34

  16

  12

  5

  3

  81106正巷

  357

  17

  16

  3

  0

  4

  81106副巷

  357

  19

  13

  0

  0

  5

  15205副巷

  357   13

  2

  0

  0

  6

  15107副巷

  357

  12

  3

  1

  3

  7

  81109工作面

  102

  16

  1

  19

  7

  8

  15103工作面

  357

  0

  0

  0

  0

  9

  15107正巷

  357

  8

  0

  0

  0

  10

  15205正巷

  357

  6

  0

  3

  0

  11

  81104工作面

  357

  0

  0

  3

  1

  12

  W东胶带巷

  357

  34

  5

  3

  0

  4 结论

  (1)平舒公司利用瓦斯涌出特征预警煤巷掘进工作面突出危险性,能实时捕捉工作面前方10米范围内的突出危险信息,弥补了钻屑解吸指标的不足。

  (2)瓦斯涌出特征预警技术的关键内容是确定合理、适用的瓦斯涌出特征预警指标及其临界值。平舒公司借鉴已有瓦斯涌出研究成果和当前瓦斯涌出先进技术,采用分别表征工作面前方瓦斯量变化情况和煤体物理力学性质的A和B指标,综合反映工作面采掘过程中的瓦斯涌出变化情况,并确定了1.0与0.7分别为A、B两个指标的合理临界值。

  (3)瓦斯涌出特征预警技术在已在平舒公司的12个工作面进行了应用和考察,瓦斯涌出特征预警技术的平均预警突出准确率达82.5%,预警不突出准确率达100%,具有较好的使用效果。利用这种非接触式、连续的突出预警方法,能实时、不间断的预测工作面突出危险性,对于提高矿井瓦斯防治水平、解放矿井生产力、提高矿井生产和管理效率是十分有效和必要的。

  参考文献

  [1] 俞启香.矿井瓦斯防治[M] .徐州:中国矿业大学出版社,1992:20-29.

  [2] 于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册(修订版)[M] .北京:煤炭工业出版社,2005:598-600.

  [3]于不凡.煤和瓦斯突出机理[M].煤炭工业出版社,1985,171

  [4] 聂韧,赵旭生.掘进工作面瓦斯涌出动态指标预测突出危险性的探讨[J] .矿业安全与环保,2004,31(4):36-38.

  [5] 煤炭科学研究总院重庆研究院.重大灾害预警及综合监控系统示范工程建设[R]. 重庆:煤炭科学研究总院重庆研究院,2009:33-48.

  [6] 煤炭科学研究总院重庆研究院.煤与瓦斯突出综合预警技术及系统[R].重庆:煤炭科学研究总院重庆研究院,2010:14-37.

  [7] 孙东玲,董钢锋.煤与瓦斯突出预测指标临界值的选取对预测准确率的影响[J].煤炭学报,2001,26(1):71-75.

  [8] 文光才,赵旭生.大湾矿突出预测敏感指标及其临界值的研究[R] .重庆:煤炭科学研究总院重庆分院,2003.

  [9]邹银辉,赵旭生,刘胜.声发射连续预测煤与瓦斯突出技术研究[J] .煤炭科学技术,2005.33(6):61-65

  [10] 窦林名, 何学秋, 王恩元.冲击矿压预测的电磁辐射技术及应用[J] .煤炭学报,2004.29(4):396~399

  [11]文光才,周俊,刘胜.对突出做功的瓦斯内能的研究[J] .矿业安全与环保,2002.29(1):1~3.

  [12]曹垚林. 掘进工作面瓦斯涌出指标连续性突出预测技术的研究[R] .沈阳:煤炭科学研究总院沈阳分院,2009年.

  [13] 赵旭生,董银生.煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法[J] .矿业安全与环保,2007,34(3):28-30

  摘 要:阳煤集团山西平舒公司煤巷掘进工作在突出危险区域掘进时存在显著的瓦斯涌出异常现象,为合理利用这种异常信息,为矿井突出防治工作提供参考信息,采用专用的瓦斯涌出特征预警技术及系统对矿井煤巷掘进工作面生产过程中的瓦斯异常信息进行分析。通过“三率法”和现场跟踪验证,确定了A、B两个瓦斯涌出特征指标,其临界值分别为1.0和0.7时具有较好的适应性。矿井12个煤巷掘进工作面效果考察表明,所确定指标的预警突出准确率达82.5%、预警不突出准确率达100%,在平舒公司的应用效果较好,为矿井突出防治工作增添了新技术。1

  关键词:预警指标 预警效果 瓦斯涌出 临界值

  0 引言

  平舒公司作为阳煤集团五大高突矿井之一,矿井生产能力达到3.0Mt/a,公司当前采掘区域瓦斯含量较大,局部区域瓦斯含量超过20m3/t,存在显著的动力现象,具有明显的煤与瓦斯突出危险性。平舒公司虽然建立了防突工作标准化管理体系,但目前的工作面突出危险性预测方法仅是一种点预测方法,无法实现工作面突出危险性的非接触、连续监测和预警,不能实时向管理者提供工作面的突出危险或异常信息,不能帮助管理者及时掌握矿井各工作面的安全动态,严重影响了矿井突出防治工作的高效开展。利用瓦斯涌出特征预警技术可以实时、在线的分析、预测各个防突工作面的突出危险性,有效指导矿井防突工作的开展,从而显著提高矿井生产效率。因此,建立利用瓦斯涌出特征的突出预警系统对矿井典型防突工作面进行非接触、连续的突出危险分析是非常必要的。

  1 瓦斯涌出特征预警系统建设原理

  平舒公司瓦斯涌出特征预警系统需借助公司现有瓦斯监控系统,在事故理论、预警理论,瓦斯灾害防治理论指导下[1-3],自动采集工作面瓦斯监控数据并充分分析掘进过程中蕴含的瓦斯涌出及突出预兆信息,分析瓦斯涌出量、瓦斯含量、煤体结构等因素与突出的潜在关系,并自动计算瓦斯涌出指标值,从而进行预警。实现了工作面突出危险性的在线式、连续分析,同时,通过瓦斯涌出系统客户终端和地面控制中心,将工作面前方煤体的突出危险预警信息及时反馈给管理人员,给矿井管理者提供工作面突出危险信息,以便掌握工作面安全状态(图1所示)。

  图1 瓦斯涌出特征预警系统原理及组成结构图

  2瓦斯涌出特征预警指标及临界值确定

  2.1 瓦斯涌出特征预警指标模型建立

  从煤与瓦斯突出能量机理的角度来讲,煤与瓦斯突出是工作面前方煤体的瓦斯含量、煤体结构和地应力三大影响因素共同作用的结果[4-8]。对于相同结构和地应力环境的煤体,瓦斯含量越大,其可解吸瓦斯量越大,采掘过程中的瓦斯涌出量也就越大,对于相同瓦斯含量和地应力环境的煤体,煤体越软,其瓦斯解吸性能越好、解吸速度越快,瓦斯解吸量也就越大,因此,突出影响因素与瓦斯涌出特征具有对应关系,瓦斯涌出特征指标可以通过对工作面瓦斯涌出量特征、解吸特征的捕捉,来反映工作面前方煤体瓦斯含量、煤体结构的变化状态,并以此实现对工作面前方煤体突出危险性的实时预警。根据上述情况,在汲取、对比传统瓦斯涌出指标的基础上,中煤科工集团重庆研究院近几年研究确定了瓦斯涌出特征A指标和B指标,A指标以瓦斯监控数据和工作面风量为基础,考虑煤体可解吸瓦斯含量、煤体渗透性能、落煤残存瓦斯含量、施工速度等影响因素,建立计算模型(公式1),来反映工作面前方可解吸瓦斯含量的变化情况。

  (1)

  式中:A——瓦斯涌出特征A指标;

  Qf——风量,m3/min;

  c——与工作面采掘条件相关的工作面特征系数;

  ——第t分钟瓦斯浓度均值,%;

  Mt——0到第t分钟时间内的落煤量;

  W0——区域残存瓦斯含量,m3/t。

  B指标以瓦斯监控数据为基础,考虑煤体吸附特性、工作面表面煤体的瓦斯压力或含量、煤体暴露面积、掘进落煤量和速度等影响因素,建立计算模型(公式2),来反映工作面前方煤体物理力学性质,这两个指标与矿井区域预测效检指标信息、日常预测指标信息、观测的地质构造异常信息等具有很好相关性,能准确反映工作面突出危险性[1-5]。

  (2)

  式中:B——瓦斯涌出特征B指标;

  β——与工作面通风条件相关的风量系数;

  ——1个班次时间范围内瓦斯浓度峰值,%;

  ——1个班次时间范围内最低瓦斯浓度值,%。

  平舒公司长期的现场施工过程中,发现当工作面局部位置存在突出危险时,瓦斯涌出总存在瓦斯涌出量与瓦斯峰值的异常,经分析,这是因为在较长时间范围内的瓦斯涌出量始终受控于煤体的可解吸瓦斯含量,而工作面瓦斯解吸速度与煤体物理力学性质也有极为密切的关系,煤体越软,解吸速度也就越快,反之解吸速度越慢,完全符合瓦斯涌出特征与突出主要影响因素之间的关系。对比分析A指标大小与工作面前方5m~10m范围内的实测可解吸瓦斯含量的关系和B指标大小与工作面软煤厚度的关系(图2和图3所示),发现这两个指标具有很好的对应相关性,能准确反映工作面前方可解吸瓦斯含量和软煤厚度的变化,可作为瓦斯涌出指标用于突出危险性连续预警。因此采用A、B指标进行平舒公司工作面瓦斯涌出特征的综合分析。

  图2 可解吸瓦斯含量与A指标的关系

  图3 软煤厚度与B指标的关系

  2.2 瓦斯涌出特征预警指标的临界值确定

  根据预警理论,瓦斯涌出特征预警技术要不仅能准确分析危险情况,而且要能捕捉、挖掘潜在威胁信息,因此将预警结果划分为“正常、威胁、危险”三种等级[9-13],“正常”表示各种瓦斯涌出特征预警指标正常,可以作业;“威胁”表示指标接近危险临界值,有向危险发展的趋势,需要提请关注;“危险”表示已达到危险值,需停止施工,采取措施或进一步确认,预警系统每隔3min~5min给出一个即时预警结果,每个施工班次依据指标最大值给出一个最终预警结果。为了既保障矿井安全又便于生产管理,需要根据实际情况确定三种预警结果的最优瓦斯涌出指标临界值,其确定一般根据下列几项综合分析指标的敏感性与准确性:   (1)预警突出危险率(包括“危险”和“威胁”预警)

  (3)

  (2)预警突出准确率

  (4)

  (3)预警不突出准确率

  (5)

  式中:η1、η2、η3——预警突出危险率,预警突出准确率,预警不突出准确率,%;

  n1——预警中超过临界值的次数(包括“危险”和“威胁”),次;

  N——预警分析总次数;

  n2——在超过预警临界值中真正有突出危险、威胁的次数(包括实际发生突出、打钻有喷孔及其他明显突出预兆),次;

  n3——预警中未超过临界值的次数,次;

  n4——预警不突出危险次数中确实不突出的次数,次。

  以合适的报警次数,捕捉最多的实际有突出危险或威胁情况是瓦斯涌出指标临界值确定和预警效果考察的根本标准。所以一般要求预警突出危险率η1与实际的突出危险率相近,预警突出准确率η2超过50%,而预警不突出准确率η3应达到100%。且要求确定的临界值对有突出危险工作面和无突出危险工作面都能适用,即对有突出危险工作面的突出危险性要能准确、及时报警,对无突出危险工作面的正常情况则不能随意报警。

  平舒公司日常预测方法为钻屑瓦斯解吸指标法,采用指标及临界值为:钻屑瓦斯解吸指标K1临界值为0.4mL/g.min0.5,钻屑量指标S临界值为6 kg/m。现场采用参数测定结合瓦斯地质分析的方法判定工作面突出危险性法,即工作面有实测K1和S等指标超标、打钻过程中存在喷孔等动力现象、瓦斯浓度超过规定值等情况,判定为“危险”,工作面有上述指标接近临界值或经瓦斯地质分析前方存在地质构造、软煤等异常情况,判定为有向危险发展的可能,即“威胁”。根据井下典型防突工作面东七正巷(无突出危险性)与东二副巷(有突出危险性)生产过程中实测的日常预测指标所确定的工作面实际突出危险率η,比较瓦斯涌出指标不同阈值范围所确定的预警突出危险率η1,确定合适指标临界值。然后,根据预警突出准确率η2大于50%、预警不突出准确率η3接近100%的要求,考察其可靠性并进行修正,最终确定的A、B指标最优临界值及其可靠性结果见表1和表2所示。

  表1 平舒公司瓦斯涌出特征预警指标临界值

  矿井

  正常

  威胁

  危险

  平舒公司

  A  1.0≤A  A≥1.2

  B  0.7≤B  B≥1.0

  表2 平舒公司典型防突工作面瓦斯涌出特征预警指标可靠性分析

  工作面名称

  实际情况的突出危险率η

  预警突出危险率η1

  预警突出准确率η2

  预警不突出准确率η3

  81106正巷

  5%

  4%

  90%

  100%

  81111正巷

  21%

  28%

  86%

  100%

  3 瓦斯涌出特征预警技术应用效果

  2.3 指标临界值预警适应性验证

  为了有效考察平舒公司瓦斯涌出特征预警效果,采取预警后下井实际测定、观察的验证方法,即系统发布的预警结果后下井实测K1或S值、瓦斯含量以及观测地质信息作对比,考察预警系统的准确性。以矿井81111正巷与81111副巷为主要考察对象,考察时间为2012年9月20日~2012年10月30日,考察期间81111正巷累计进尺167m,共有3个区段的异常预警,81111副巷累计进尺136m,共有4个区段的异常预警,其详细预警情况、实际突出危险情况、矿方采取的应对措施如图4、图5所示。

  图4 81111正巷(尾巷)预警效果图

  图5 81111副(回风)巷预警效果图

  另外,为确定瓦斯涌出指标及临界值的适应性,依据上述瓦斯涌出特征预警和现场实际情况“威胁”、“危险”的判定方法,通过长达4个多月的现场应用和跟踪分析,在表3所示的12个防突工作面累计分析4029次,进尺超过1800m,发布“正常”预警3656次,占90.74%,“威胁”预警216次,占总预警次数5.36%,“危险”预警157次,占3.9%,总体“威胁”和“危险”的预警突出准确率η2为82.5%,“正常”的预警不突出准确率η3为100%。充分说明瓦斯涌出特征突出预警技术在平舒公司具有较好应用效果和使用价值。

  表3 平舒公司瓦斯涌出特征预警信息概况表

  序号

  工作面

  分析次数

  报警次数

  实际危险次数

  威胁

  危险

  威胁

  危险

  1

  81111正巷

  357

  57

  101

  5

  1

  2

  81111副巷

  357

  34

  16

  12

  5

  3

  81106正巷

  357

  17

  16

  3

  0

  4

  81106副巷

  357

  19

  13

  0

  0

  5

  15205副巷

  357   13

  2

  0

  0

  6

  15107副巷

  357

  12

  3

  1

  3

  7

  81109工作面

  102

  16

  1

  19

  7

  8

  15103工作面

  357

  0

  0

  0

  0

  9

  15107正巷

  357

  8

  0

  0

  0

  10

  15205正巷

  357

  6

  0

  3

  0

  11

  81104工作面

  357

  0

  0

  3

  1

  12

  W东胶带巷

  357

  34

  5

  3

  0

  4 结论

  (1)平舒公司利用瓦斯涌出特征预警煤巷掘进工作面突出危险性,能实时捕捉工作面前方10米范围内的突出危险信息,弥补了钻屑解吸指标的不足。

  (2)瓦斯涌出特征预警技术的关键内容是确定合理、适用的瓦斯涌出特征预警指标及其临界值。平舒公司借鉴已有瓦斯涌出研究成果和当前瓦斯涌出先进技术,采用分别表征工作面前方瓦斯量变化情况和煤体物理力学性质的A和B指标,综合反映工作面采掘过程中的瓦斯涌出变化情况,并确定了1.0与0.7分别为A、B两个指标的合理临界值。

  (3)瓦斯涌出特征预警技术在已在平舒公司的12个工作面进行了应用和考察,瓦斯涌出特征预警技术的平均预警突出准确率达82.5%,预警不突出准确率达100%,具有较好的使用效果。利用这种非接触式、连续的突出预警方法,能实时、不间断的预测工作面突出危险性,对于提高矿井瓦斯防治水平、解放矿井生产力、提高矿井生产和管理效率是十分有效和必要的。

  参考文献

  [1] 俞启香.矿井瓦斯防治[M] .徐州:中国矿业大学出版社,1992:20-29.

  [2] 于不凡.煤矿瓦斯灾害防治及利用技术手册(修订版)[M] .北京:煤炭工业出版社,2005:598-600.

  [3]于不凡.煤和瓦斯突出机理[M].煤炭工业出版社,1985,171

  [4] 聂韧,赵旭生.掘进工作面瓦斯涌出动态指标预测突出危险性的探讨[J] .矿业安全与环保,2004,31(4):36-38.

  [5] 煤炭科学研究总院重庆研究院.重大灾害预警及综合监控系统示范工程建设[R]. 重庆:煤炭科学研究总院重庆研究院,2009:33-48.

  [6] 煤炭科学研究总院重庆研究院.煤与瓦斯突出综合预警技术及系统[R].重庆:煤炭科学研究总院重庆研究院,2010:14-37.

  [7] 孙东玲,董钢锋.煤与瓦斯突出预测指标临界值的选取对预测准确率的影响[J].煤炭学报,2001,26(1):71-75.

  [8] 文光才,赵旭生.大湾矿突出预测敏感指标及其临界值的研究[R] .重庆:煤炭科学研究总院重庆分院,2003.

  [9]邹银辉,赵旭生,刘胜.声发射连续预测煤与瓦斯突出技术研究[J] .煤炭科学技术,2005.33(6):61-65

  [10] 窦林名, 何学秋, 王恩元.冲击矿压预测的电磁辐射技术及应用[J] .煤炭学报,2004.29(4):396~399

  [11]文光才,周俊,刘胜.对突出做功的瓦斯内能的研究[J] .矿业安全与环保,2002.29(1):1~3.

  [12]曹垚林. 掘进工作面瓦斯涌出指标连续性突出预测技术的研究[R] .沈阳:煤炭科学研究总院沈阳分院,2009年.

  [13] 赵旭生,董银生.煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法[J] .矿业安全与环保,2007,34(3):28-30


相关内容

  • [瓦斯地质学]考试资料1
  • <瓦斯地质学>复习思考题 一.名词解释 1.煤与瓦斯突出:煤与瓦斯突出是发生在煤矿井下的一种复杂的瓦斯动力现象,表现为在很短时间(几秒至数十秒)内,大量的煤(几吨至数千吨)和瓦斯(数百至数百万米)由煤体向采掘巷道喷出,伴随着强大的冲击力,破坏煤壁,摧毁巷道,使风流逆转,煤流埋人,甚至造成 ...

  • 煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法2011-10-14
  • 关于印发<煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法>的通知 安监总煤装[2011]162号 各产煤省.自治区.直辖市及新疆生产建设兵团煤炭行业管理.煤矿安全监管部门,各省级煤矿安全监察机构,司法部直属煤矿管理局,有关中央企业: 为进一步规范煤矿瓦斯等级鉴定工作,加强煤矿瓦斯管理,国家发展改革委.国家安全 ...

  • [瓦斯等级鉴定暂行办法]和[瓦斯抽采达标暂行规定]培训教案
  • 学习〈〈煤矿瓦斯抽采达标暂行规定〉〉 〈〈煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法〉〉 培 训 教 案 二0一一年十二月 第一节:学习县煤炭局文件阳煤发〈2011〉927号文件 具体文件内容: 文件起源:2011年10月中旬由国家安全监管总局.国家发展改革委.国家能源局.国家煤矿安全监察局联全颁布了〈〈煤矿瓦斯等级 ...

  • 一通三防知识100题
  • "人人都是通风员"学习资料 1.什么叫"一通三防"? 答:"一通"指矿井通风;"三防"指防治瓦斯.防治煤尘.防治矿井火灾. 2.根据矿井进回风井布置方式的不同,矿井通风方式主要有哪几种基本类型? 答:三种基本类型:中央式 ...

  • 煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法
  • 煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法 第一章 总 则 第一条 为进一步规范煤矿瓦斯等级鉴定工作,加强煤矿瓦斯管理,预防瓦斯事故,保障职工生命安全,根据<安全生产法>.<煤矿安全监察条例>等法律.行政法规,制定本办法. 第二条 井工开采的煤矿(包括新建矿井.改扩建矿井.资源整合矿井.生产矿 ...

  • 煤与瓦斯突出矿井鉴定规范
  • 煤与瓦斯突出矿井鉴定规范 1范围 本标准规定了煤与瓦斯突出矿井和突出煤层的鉴定方法.审批程序和鉴定报告内容等. 本标准适用于井工开采煤矿进行煤与瓦斯突出矿井鉴定和突出煤层鉴定,也适用于岩石与二氧化碳(瓦斯)突出矿井的鉴定. 2规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款.凡是注 ...

  • 一通三防知识题库
  • 一.管理人员(业务科室科长.副科长.主 管科员及队组队长.书记.技术员) 培训资料 1.瓦斯治理"十六字工作体系"是指什么?基本要求是什么? 答: 瓦斯治理"十六字工作体系"是"通风可靠.抽采达标.监控有效.管理到位". "通风可 ...

  • 煤与瓦斯共采评价指标体系及评价模型的应用
  • 第40卷第4期 2015年 4月 JOURNALOFCHINACOALSOCIETY 煤 炭 学 报 Vol.40 No.4 Apr. 2015 梁 冰,秦 冰,孙福玉,等.煤与瓦斯共采评价指标体系及评价模型的应用[J].煤炭学报,2015,40(4):728-735.doi:10.13225/j. ...

  • 高瓦斯煤层群煤与瓦斯共采技术研究
  • 第26卷第2期2009年06月 采矿与安全工程学报 JournalofMining&SafetyEngineering V01.26 No.2 June2009 文章编号:1673-3363(2009)02-0173-06 高瓦斯煤层群"煤与瓦斯共采"技术研究 谢生荣1, ...