[发明专利]判断煤与瓦斯是否会突出的方法

说明书

技术领域

本发明涉及矿井或隧道中的安全方法技术领域，尤其涉及一种判断煤与瓦 斯是否会突出的方法。

背景技术

我国是世界产煤大国，同时也是煤矿安全形势最为严峻的国家之一。煤矿 安全生产总体水平与世界其它主要产煤国家的差距还很大，煤矿百万吨死亡率 远高于美国、澳大利亚、南非、波兰、印度等国家。在我国的煤矿事故中，瓦 斯事故影响最大，重、特大瓦斯事故频发，造成大量人员伤亡和重大财产损失， 对国民经济和社会稳定发展产生了恶劣影响，严重损害了我国的国际形象。建 国以来发生一次死亡百人以上的特别重大事故23起，其中21起属于瓦斯事故， 仅在2004年到2005年，全国就发生了6起百人以上煤矿事故，其中5起是瓦 斯事故，在国内外造成了极其恶劣的影响。经过分析，不少重特大瓦斯事故的 发生是由局部灾害事故在一定的时间内演化而来的，比如：大平煤矿瓦斯爆炸 事故是先发生了煤与瓦斯突出事故，经过29分钟后演化为特别重大瓦斯爆炸事 故；孙家湾煤矿瓦斯爆炸事故是先发生了冲击地压，经过11分钟后演化为特别 重大瓦斯爆炸事故；新兴煤矿是发生煤与瓦斯突出后1小时后演化为特别重大 瓦斯爆炸事故。

这几起事故的原因和过程给我们带来一个启示或教训：在某些局部性灾害 发生后，如果能在很短的时间内对可能发生的更大规模的灾变做出预判，并在 灾变发生前采取应急措施，消除发生灾变的必要条件，从而就可避免造成更大 的瓦斯爆炸事故损失或伤亡。党和政府高度重视安全生产工作，国家采取了多 种措施，大力遏制煤矿事故特别是瓦斯事故的发生。近年来，煤矿瓦斯事故大 幅下降，安全形势有所好转。但是，煤与瓦斯突出事故依然多发，防突形势依 然十分严峻。

国内外学者对煤与瓦斯突出机理和突出预测做了深入的研究，但对煤与瓦 斯突出后的有害气体传播，以及突出后的应急措施研究较少。

目前，我国高瓦斯、突出矿井基本上都装备了安全监测系统，可以实时地 监测到瓦斯浓度的变化，但监测系统只简单反映传感器所在位置的瓦斯浓度变 化情况，缺乏综合分析功能。现有技术中也出现了大量的判断瓦斯是否突出的 方法，但是都没有与实际情况相结合，判断的准确性较低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种判断煤与瓦斯是否会突出的方法， 所述方法通过对构建的虚拟煤与瓦斯突出影响因素虚拟模型进行权重比例的更 新，提高了瓦斯突出判断的准确性。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种判断煤与瓦斯是 否会突出的方法，其特征在于包括如下步骤：

1)获取煤层所在实际的地质构造、地应力、煤体结构、瓦斯赋存条件以及 瓦斯参数；

2)根据上述条件，构建煤与瓦斯突出影响因素虚拟模型；

3)在实验室内通过实物模拟构建与步骤1)中参数相同的煤层三维地理模 型；

根据矿区实际煤岩层的岩性分布和地质构造情况，按照相似模拟试验的相 似原理进行相似材料配比，在试验箱体中根据相似材料配比逐层铺设试验材料； 在材料铺设过程中，在预先设定的位置安放瓦斯面充气设备和相应的数据监测 传感器；在传感器和相似模拟材料铺设完以后，安装试验箱体的上盖、下盖以 及各种数据线、管路，并使用密封胶将箱体的周围进行密封；同时，连接瓦斯 气瓶和试验箱体的瓦斯面充气装置，完成后保持压力一定时间后进行使用；

4)人为改变步骤3)中某一个参数使构建的煤层三维地理模型引起瓦斯突 出现象，并记录引起瓦斯突出现象时的参数值；

5)将步骤4中引起瓦斯突出现象时的参数值与开始时的该参数的初始值做 差，得出该参数的变化量，按照参数变化量的大小确定地质构造、地应力、煤 体结构、瓦斯赋存条件以及瓦斯参数在煤与瓦斯突出影响因素虚拟模型中的权 重度比例，其中变化量越小的参数的权重度越大，并根据新获取的权重度比例 重新建立煤与瓦斯突出影响因素虚拟模型，对虚拟模型进行修正；

6)使用新的煤与瓦斯突出影响因素虚拟模型判断是否会存在瓦斯突出现 象。

进一步的技术方案在于：所述的步骤1)中的煤体结构参数通过如下方法 获得：如果在地表有煤层露头，通过地面现场观察的方式进行；如果有井下的 采掘工作面，在井下对采煤或掘进工作面进行观察的方式进行；对于一些没有 观察条件的未采区，如果有勘探钻孔资料，则通过对测井曲线进行解译的方式 来判断煤层的煤体结构特征。