[发明专利]一种基于瓦斯涌出异常敏感指标的煤与瓦斯突出预测方法

说明书

本发明公开了一种基于瓦斯涌出异常敏感指标的煤与瓦斯突出预测方法，步骤为：获得煤层地质结构特征、煤层赋存特征和瓦斯赋存特征；通过对上述特征进行分析，总结出工作面瓦斯涌出浓度异常规律；基于上述瓦斯涌出浓度异常规律分析，选取能够有效反应瓦斯异常涌出的三个敏感性指标；对煤与瓦斯突出危险性进行连续的实时预测；确定当前工作面的煤与瓦斯突出的危险性程度。本发明分别从瓦斯涌出平均波动幅度变化异常、瓦斯涌出平均变化趋势异常和瓦斯涌出大幅度变化频率异常三个角度分别提出了相应的敏感性指标，降低了监测设备成本，且可连续监测获得，实现连续实时预测突出危险性，避免局部动态预测实时性不够强和人为操作失误而导致的安全隐患。

技术领域

本发明属于瓦斯突出预测的技术领域，尤其涉及一种基于瓦斯涌出异常敏感指标的煤与瓦斯突出预测方法。

背景技术

煤与瓦斯突出发生前都会有一种或几种的先期预兆，通常表现为煤体支架压力突然增加，煤体表面及附近温度比正常时期有变化，煤壁加速移动、片帮，煤尘突然变大，甚至伴有特殊异响，如放炮、劈裂一样的闷雷声，瓦斯浓度忽高忽低，顶钻或卡钻，煤体的结构强度降低，次生节理密度增大，煤体层理无序，伴有表面变暗等现象。这些都是煤与瓦斯突出的先期预兆，但不是每次突出发生都会有这些现象出现，甚至在生产过程中出现其中的某些预兆时，煤与瓦斯突出也不一定发生，但瓦斯涌出异常的现象会出现在绝大多数煤与瓦斯突出阶段，突出前通常出现瓦斯涌出忽大忽小，瓦斯浓度波动范围变大，瓦斯浓度变化频率变大，瓦斯浓度突然升高或者降低等预兆。能够利用现有的煤矿安全监测监控系统有效地提取出掘进工作面瓦斯涌出异常特征是煤与瓦斯突出危险性非接触实时预测的核心问题之一。

目前，煤与瓦斯突出危险性的局部动态预测指标通常包括钻屑解吸指标(K₁、Δh₂)、钻屑量指标(S)、钻孔瓦斯涌出初速度指标(q)。这些指标值的测定均需要向煤体进行打钻得到，属于接触式预测方法，一般需要3-5人在工作面进行3-4小时的作业，其优点是可以直接地反映当前工作面煤与瓦斯突出的潜在危险，但其钻孔作业时间较长，工作量较大，而且由于检测技术人员本身素质的不同，容易产生人为失误，对煤矿安全生产会造成一定影响，同时预测时间和采掘时间不统一导致实时性不够强。

另外，利用模式识别方法根据工作面瓦斯涌出动态特征对煤与瓦斯突出危险性进行预测研究，结果认为利用现有的矿井监测系统考虑工作面瓦斯涌出特征进行非接触式煤与瓦斯突出预测是可行的，同时也成为利用监测系统监测的瓦斯涌出数据对煤与瓦斯突出预测提供了另一个途径。专利CN106872663A采用检测周期内的瓦斯浓度均值、瓦斯浓度最大值和瓦斯浓度最大增长速率特征值来表征瓦斯涌出异常从而对煤与瓦斯突出危险性进行预测，并取得了一定的效果。但是，通过实际的煤与瓦斯突出现场统计资料分析来看，有些情况下煤与瓦斯突出发生前瓦斯浓度会出现突然下降的趋势而最大值相对平稳，有些情况下会出现瞬间瓦斯浓度升高的情况导致瓦斯浓度最大增长速率较高，甚至有些情况下瓦斯浓度忽大忽小但瓦斯浓度均值整体较平稳也会发生煤与瓦斯突出现象。

发明内容

基于以上现有技术的不足，本发明所解决的技术问题在于提供一种基于瓦斯涌出异常敏感指标的煤与瓦斯突出预测方法，对煤矿安全生产起到了良好的辅助指导作用，避免局部动态预测实时性不够强和人为操作失误而导致的安全隐患。

为了解决上述技术问题，本发明通过以下技术方案来实现：

本发明提供一种基于瓦斯涌出异常敏感指标的煤与瓦斯突出预测方法，包括以下步骤：

步骤1：通过分析煤层具有突出危险隐患区域以及发生煤与瓦斯突出位置处的相关资料，得到煤层地质结构特征、煤层赋存特征和瓦斯赋存特征；

步骤2：通过对上述特征进行分析，总结出工作面瓦斯涌出浓度异常规律；

步骤3：基于上述瓦斯涌出浓度异常规律分析，选取能够有效反应瓦斯异常涌出的三个敏感性指标；