[发明专利]一种煤与瓦斯突出矿井防突技术措施的优化方法

说明书

技术领域

本发明属于矿井瓦斯防治领域，特别是涉及一种煤与瓦斯突出矿井防突技术措施的优化 方法。

技术背景

矿井瓦斯是煤矿井下有害气体的总称，一般专指甲烷(CH₄)，主要存在于煤层与围岩内， 具有可燃、可爆、窒息和有毒等性质。在煤炭资源开采过程中，发生的瓦斯事故有瓦斯爆炸、 煤与瓦斯突出、瓦斯燃烧和瓦斯窒息四种类型。

对于煤与瓦斯突出矿井，为了使煤层瓦斯压力和瓦斯含量降低到满足我国《煤与瓦斯突 出防治规定》中的煤层瓦斯压力＜0.74MPa、瓦斯含量＜8m³/t的要求，矿井往往采用保护层 开采和瓦斯抽采的方法预先对开采煤层进行卸压消突处理，待效果检验和区域验证满足《煤 与瓦斯突出防治规定》之要求时，方可进行采掘活动。

基于工艺及时空条件不同而呈现多种类型的防突技术措施，现代化突出矿井的防突技术 措施，往往是两种或两种以上的瓦斯预抽方法的不同组合。矿井现场的瓦斯抽采技术措施的 选取，往往是技术人员首先初步拟定几个方案，然后交由矿总工程师审批，但究竟哪个方案 最优，凭总工程师或少数几人的智慧难以做出精准判断。对一个瓦斯抽采方案的优劣如何， 由于其评价方法很多，尤其是评价指标中的不同数量与不同量纲上悬殊较大时，容易造成评 价结果的不科学性。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种评价结果科学性强的煤与瓦斯突出矿井防突技 术措施的优化方法，它能够获取适宜矿井工况的防突技术措施，能降低瓦斯治理成本，减少 钻孔工程量，缩短钻孔施工时间。

本发明采用的技术方案是：一种煤与瓦斯突出矿井防突技术措施的优化方法，具体步骤 如下：

1)根据煤矿现场情况，拟定多种防突技术措施；

2)确定每种防突技术措施下的聚类评价指标的值，构建聚类评价指标矩阵；同一防突技 术措施下的聚类评价指标的值位于矩阵的同一行内；不同防突技术措施下的同一聚类评价指 标的值位于矩阵的同一列内；聚类评价指标矩阵为：A＝(x_ij)；其中：i是多种防突技术措施 的序号；j是聚类评价指标的序号；

3)将步骤1)中拟定的防突技术措施划分为多个等级；并确定每种防突技术措施中的每个聚类评价指标在不同等级下的白化权函数：其中：k是多个等级的序号；

4)确定每个聚类评价指标的权重系数δ_j；

5)由公式求取第i种防突技术措施在第k等级下的指标定权聚类系数，建立定权聚类系数矩阵：其中：m为聚类评价指标的总个数，n为等级的种类总数，r为防突技术措施的种类总数；

6)找出定权聚类系数矩阵中最大的数值，其对应的防突技术措施为最优技术方案。

上述的煤与瓦斯突出矿井防突技术措施的优化方法中，步骤2)中的聚类评价指标包括 施工抽放钻孔工程量、钻孔施工时间、防突资金投入、瓦斯治理成本和防治次生灾害。

上述的煤与瓦斯突出矿井防突技术措施的优化方法中，步骤3)中将防突技术措施划分 为三个等级。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过灰色理论中的定权法则，对初步拟定的防突措施作为聚类对象，取钻孔工程 量(m)、施工时间(天)、资金总投入(万元)、瓦斯治理成本(元/t)和次生灾害作为聚类 评价指标；按好、较好、差3类对初步拟定方案进行灰色聚类分析，选取适宜矿井工况的最 优防突措施，本发明降低了瓦斯治理成本，减少了瓦斯治理过程中钻孔工程量，缩短了钻孔 施工时间；为提高煤层瓦斯抽采量和矿井瓦斯的综合治理奠定基础。

附图说明

图1是本发明的防突技术措施Ⅰ的布置结构主视图。

图2是图1中A-A剖视图。

图3是本发明的防突技术措施Ⅱ的布置结构示意图。

图4是图3中B-B剖视图。

图5是本发明的防突技术措施Ⅲ的布置结构示意图。

图6是图5中C-C剖视图。

图7是本发明的防突技术措施Ⅳ的布置结构示意图。

图8是图7中D-D剖视图。

图9是图7中I的局部放大示意图