煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法

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1、第一章煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)方法按照煤與瓦斯突出的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)范圍和時(shí)間的不同，國(guó)外將預(yù)測(cè)方法分為三類(lèi)，第一是區(qū)域性預(yù)測(cè)，它主要是確定煤田、井田、煤層和采掘區(qū)域性的突出危險(xiǎn)性，第二是局部預(yù)測(cè)，它是在區(qū)域性的基礎(chǔ)上、根據(jù)鉆探、采掘工程等資料，進(jìn)一步對(duì)局部地區(qū)（如采區(qū)）或地點(diǎn)的突出危險(xiǎn)性做出判斷，第三是日常預(yù)測(cè)，它是在區(qū)域性預(yù)測(cè)、局部預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上，根據(jù)突出預(yù)兆的各種異常效應(yīng)（如聲、電、磁、震、熱等），對(duì)突出危險(xiǎn)發(fā)出警報(bào)。我國(guó)將突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)只分為區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)和工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)兩類(lèi)。區(qū)域突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，簡(jiǎn)稱(chēng)區(qū)域預(yù)測(cè)，用于預(yù)

2、測(cè)煤層和煤層區(qū)域（包括井田、新水平和新采區(qū)）的突出危險(xiǎn)性，并在地質(zhì)勘探、新井建設(shè)、新水平和新采區(qū)開(kāi)拓或準(zhǔn)備時(shí)進(jìn)行。工作面預(yù)測(cè)也叫點(diǎn)預(yù)測(cè)，日常預(yù)測(cè)，用于工作面煤層的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，它包括石門(mén)揭煤工作面、煤巷掘進(jìn)工作面和回采工作面的突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)。1.1區(qū)域性預(yù)測(cè)方法煤與瓦斯突出的區(qū)域性預(yù)測(cè)技術(shù)主要有以下幾種預(yù)測(cè)方法，即單指標(biāo)法、綜合指標(biāo)D與K法、瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法。1.1.1單指標(biāo)法采用煤的破壞類(lèi)型、瓦斯放散初速度指標(biāo)（?p）、煤的堅(jiān)固性系數(shù)（f）和煤層瓦斯壓力（p）作為預(yù)測(cè)指標(biāo)，某煤層只有全部指標(biāo)達(dá)到或超過(guò)其臨界值時(shí)方可

3、預(yù)測(cè)為突出煤層。各種指標(biāo)的突出危險(xiǎn)臨界值應(yīng)根據(jù)實(shí)測(cè)資料確定，無(wú)實(shí)測(cè)資料可參考下表1.1所列。表1.1預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)性單項(xiàng)指標(biāo)臨界值煤層突出危險(xiǎn)性破壞類(lèi)型瓦斯放散初速度指標(biāo)?p（mmHg）煤堅(jiān)固性系數(shù)f煤層瓦斯壓力p（Mpa）41突出危險(xiǎn)ⅢⅣⅤ≥10≤0.5>0.74無(wú)突出危險(xiǎn)ⅠⅡ<10>0.5<0.741.1.2煤層突出危險(xiǎn)性綜合指標(biāo)D和K法用綜合指標(biāo)D和K來(lái)預(yù)測(cè)煤層的突出危險(xiǎn)性，是通過(guò)測(cè)量及整理計(jì)算得出綜合指標(biāo)D和K，與臨界值相比較直接判斷煤層是否有突出危險(xiǎn)。煤炭科學(xué)研究總院撫順?lè)衷?、北票礦務(wù)局與紅衛(wèi)局提出用綜合

4、指標(biāo)D和K來(lái)預(yù)測(cè)煤層的突出危險(xiǎn)性，其臨界值參照下列表1.2所示數(shù)值。表1.2綜合指標(biāo)D和K預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)性臨界值DK突出危險(xiǎn)性<0.25無(wú)突出危險(xiǎn)≥0.25<15無(wú)突出危險(xiǎn)≥0.25≥15突出危險(xiǎn)用綜合指標(biāo)D和K預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)的核心技術(shù)是瓦斯放散初速度指標(biāo)（?P）、煤的堅(jiān)固性系數(shù)（f）和煤層瓦斯壓力（p）的測(cè)定。利用所得數(shù)據(jù)通過(guò)下式計(jì)算綜合指標(biāo)D和K。D=0.0075Hf-30（p-0.74）式中D一煤層突出危險(xiǎn)性綜合指標(biāo)之一；H一煤層開(kāi)采深度，m；P一煤層瓦斯壓力，取兩測(cè)壓鉆孔實(shí)測(cè)瓦斯壓力的最大值，Mpa；

5、f一煤層軟分層的平均堅(jiān)固性系數(shù)，如打鉆所取煤樣的粒度達(dá)不到測(cè)試f值所需求的粒度標(biāo)準(zhǔn)（10-15mm）時(shí)，可取粒度為1-3mm煤樣進(jìn)行f值的測(cè)定，所得結(jié)果按下式進(jìn)行換算。當(dāng)f1-3≤0.25時(shí)，f=f1-3當(dāng)f1-3≤0.25時(shí)，f=1。57f1-3-0。14式中f1-3用粒度為1-3mm煤樣測(cè)出的煤堅(jiān)固性系數(shù)值k=?p/f式中k-煤層突出危險(xiǎn)性綜合指數(shù)之一；?p-煤層軟分層的瓦斯放散初速度指標(biāo)。411.1.3瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法瓦斯地質(zhì)統(tǒng)計(jì)法，是根據(jù)已開(kāi)采區(qū)域突出點(diǎn)分布與地質(zhì)構(gòu)造（包括褶皺、斷層、煤層賦存條件變化、火成巖侵

6、入等）的關(guān)系，結(jié)合未開(kāi)采區(qū)的地質(zhì)構(gòu)造條件來(lái)大致預(yù)測(cè)突出可能發(fā)生的范圍。不同礦區(qū)控制突出的地質(zhì)構(gòu)造因素是不同的，某些礦區(qū)的突出主要受斷層控制，另一些礦區(qū)主要受褶皺或煤層厚度變化控制。因此，各礦區(qū)可根據(jù)己采區(qū)域主要控制突出的地質(zhì)構(gòu)造因素，來(lái)預(yù)測(cè)未采區(qū)域的突出危險(xiǎn)性。1.1.4綜合指標(biāo)法俄羅斯斯科欽斯基礦業(yè)研究院提出用綜合指標(biāo)B作為預(yù)測(cè)指標(biāo)，B按下式計(jì)算：B=X-XOCTVdofXCPR+2.2M=1.2C+0.002H+0.36fn式中X一煤層瓦斯含量，m3/t；xoct一該種煤的殘余瓦斯量，m3/t；Xcp一該種煤的平

7、均瓦斯量，m3/t；vdof一煤的揮發(fā)分，%；M一煤層厚度，m；C一以分層數(shù)目表示的煤層復(fù)雜程度；H一煤層埋藏深度，m；fn一圍巖特性，MPa；R一通過(guò)煤的破壞性表示的煤層強(qiáng)度，mm。R=6i=18mii=18midi式中mi:粒度的煤粒質(zhì)量；di：粒度的煤粒直徑；當(dāng)B≥15時(shí)煤層有突出危險(xiǎn)，B<15時(shí)，煤層無(wú)突出危險(xiǎn)。411.1.5地質(zhì)指標(biāo)法表1.3地質(zhì)指標(biāo)臨界值R5KfKdP危險(xiǎn)性>0.7≤0.25<1≤0.4無(wú)危險(xiǎn)0.7-0.450.25-0.751-1.50.4-1過(guò)渡性<0.45≥0.75≥1.5≥1危險(xiǎn)地

8、質(zhì)指標(biāo)法是通過(guò)測(cè)量和計(jì)算煤層圍巖指標(biāo)R5（5m含砂巖率）、地質(zhì)構(gòu)造指標(biāo)Kf、煤質(zhì)指標(biāo)（Kd=0.009?p-1.62f2Kd）和瓦斯壓力p進(jìn)行綜合判斷。各指標(biāo)的臨界值見(jiàn)表1.3。1.1.6多因素綜合預(yù)測(cè)法多因素綜合預(yù)測(cè)法是在礦井條件已知或可知情況下，應(yīng)用數(shù)學(xué)地質(zhì)理論和方法來(lái)預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出。根據(jù)預(yù)測(cè)任務(wù)和具體地質(zhì)條件將研究區(qū)域劃分為已知區(qū)域和未