[发明专利]突出发生初期快速判识突出事故及预测瓦斯涌出规模的方法

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿救灾技术领域，尤其涉及一种煤与瓦斯突出发生初期，能够快速判识突出事故及快速预测瓦斯涌出量、突出持续时间和瓦斯逆流范围（瓦斯涌出规模和瓦斯逆流范围）的方法。 

背景技术

煤与瓦斯突出事故是煤矿生产过程中最严重的灾害之一，我国是世界上发生煤与瓦斯突出现象最严重、危害性最大的国家之一。突出过程中喷出大量煤粉，还会涌出大量瓦斯，能直接冲毁巷道支护和设施，破坏通风系统，淹没人员，造成人员和财产损失。此外，突出的高浓度瓦斯在扩散、排出矿井外的过程中，还可能威胁到在正常状况下的“安全”区域，产生瓦斯爆炸等二次事故。 

煤与瓦斯突出是世界性难题。在机理方面，“综合作用假说”由于全面考虑了突出发生的作用力和介质两个方面的主要因素，得到了国内外大多数学者的认可。在煤与瓦斯突出预测、防治方面，也取得了相当多的成果。但是，由于煤与瓦斯突出灾害的复杂性，影响突出的因素众多，到目前为止，对各种地质、开采条件下突出灾害发生的机理还没有完全掌握，预测预报的准确性也不够。在目前的技术条件下，还无法做到彻底根除突出灾害的发生，也没有有效的煤与瓦斯突出灾害防治方法。 

突出发生后，突出的高浓度瓦斯会在井巷网络中扩散及传播。在距离事故地点较远或正常状况下“安全”的地方，如果井下人员未能及时得知突出发生的报警，仍在正常作业，就有可能会发生比如瓦斯爆炸、逆流窒息等灾难性事故，致使瓦斯事故进一步扩大。因此，煤与瓦斯突出事故发生初期，如果能够快速判识突出事故及快速预测瓦斯涌出规模和瓦斯逆流范围，不仅可以防止灾害的进一步扩大，而且对事故救援的及时开展有很大的帮助。 

目前，已有的研究都是针对突出事故结束后的瓦斯涌出量计算，而对突出过程中的快速判识、快速判断突出规模，并以此来指导救援和二次灾害预防的系统或方法尚未发现报道。其中，得到突出后瓦斯涌出规模的方法，都是在突出事故结束以后，以瓦斯浓度和风量为基础的，例如有以下几种：（1）发生煤与瓦斯突出后，各矿井一般是将平均瓦斯浓度乘以突出前的风量；（2）将突出的瓦斯涌出量视为突出前后瓦斯涌出量增加值，根据回风巷瓦斯浓度和风量的测值变化规律，采用曲线拟合后再积分，或者采用分段取平均值的方法；（3）在突出点中远距离的各巷道处，利用瓦斯浓度传感器及矿井监测软件，分别计算瓦斯浓度、风量、时间的乘积，然后求和，得到突出后瓦斯涌出量。这三种方法都能计算出突出后瓦斯涌出量， 但这些方法都是在事故结束后，通过对中、远距离的瓦斯浓度传感器近似计算得到的，错过了事故救援及预防二次灾害的时间。 

另外，突出过程中瓦斯突出规模难以快速判断，除了由于瓦斯涌出量大，致使突出点附近风流紊乱，风量不稳等原因外，还由于现场设备被涌出的瓦斯与抛出煤体破坏严重,以及瓦斯浓度过高、断电等原因，导致突出点附近的瓦斯浓度传感器，在煤与瓦斯突出发生后很快停止工作。因此，完全依赖突出点附近的瓦斯浓度传感器对瓦斯涌出量进行统计分析往往十分困难，甚至是不现实的。 

发明内容

本发明的任务在于提供一种突出发生初期快速判识突出事故及预测瓦斯涌出规模的方法。 

其技术解决方案是： 

一种突出发生初期快速判识突出事故及预测瓦斯涌出规模的方法，包括如下步骤： 

a提供一种用于判识突出事故及预测瓦斯涌出规模的系统，该系统包括瓦斯浓度传感器组、光缆、监测数据通讯分站、中心计算机、预警服务器、局域网、计算机终端、报警器；瓦斯浓度传感器组监测的数据信号经监测数据通讯分站，通过光缆输入预警服务器，中心计算机提供预警服务器中相关数据处理模块的数据，预警服务器通过局域网连接计算机终端，计算机终端连接报警器；上述瓦斯浓度传感器组包括：在掘进巷道中距离其与上山相交位置10米处布置的第一瓦斯浓度传感器，在上山中距离其与掘进巷道相交位置10米处分别布置的第二瓦斯浓度传感器和第三瓦斯浓度传感器，在上山中距离第二瓦斯浓度传感器80米处布置的第四瓦斯浓度传感器，在工作面的回风巷中布置的第五瓦斯浓度传感器，在工作面的进风巷中布置的第六瓦斯浓度传感器，在工作面的运输大巷中布置的第七瓦斯浓度传感器； 

b利用中心计算机和预警服务器，根据实际巷道情况建立包括掘进巷道、上山、工作面回风巷、工作面进风巷及运输大巷的二维物理模型；在物理模型中设置2个瓦斯浓度监测点，并布置第二虚拟瓦斯浓度传感器和第四虚拟瓦斯浓度传感器，用于分别模拟上述系统中的第二瓦斯浓度传感器和第四瓦斯浓度传感器，根据两个虚拟瓦斯浓度传感器的模拟数据建立起预测模型，该预测模型的数学表达式为：