一种复合型煤岩瓦斯动力灾害预警方法与流程

本发明涉及煤矿瓦斯防治领域，尤其涉及一种复合型煤岩瓦斯动力灾害预警方法。

背景技术：

从能源需求角度看，我国以煤炭为主的能源格局短时间内不会改变，煤炭比重较长时间内将保持在50%左右，且煤炭开采95%左右以地下井工开采为主。目前，煤炭开采以每年10~20m的速度向深部延伸，深部开采在中东部已逐渐成为常态，并带来了新的煤岩瓦斯动力灾害问题。我国矿井煤岩瓦斯动力灾害最典型的两种表现形式为煤与瓦斯突出和冲击地压，但中东部含瓦斯煤岩动力灾害表现出一种具有冲击倾向性和突出危险性的双重动力学特性，由浅部单一、独立的冲击地压或煤与瓦斯突出转变为复合型，煤岩各种动力灾害之间的相互作用加强，煤岩瓦斯动力灾害特征变得复杂和多样，并已成为煤矿一种主要的、新型的安全危害。复合型煤岩瓦斯动力灾害在孕育、激发、发展等过程中，多种因素相互交织，相互诱发、强化，使得发生的条件更低，灾害强度更大、致灾程度更严重，使得发生机理更为复杂，预测、预警及防治更难。但复合型煤岩瓦斯动力灾害预警预防方面目前只是进行了初步研究或机械的采用煤与瓦斯突出和冲击地压的预警预防技术，尚未形成自己独立的预警预防技术。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术中的不足，本发明的目的在于，提供一种复合型煤岩瓦斯动力灾害预警方法，方法包括：

S1：通过地质测量、现场井下实测及采掘生产获得的煤层赋存异常、地质构造异常、高瓦斯、冲击倾向性、应力集中及突出预兆数据，进行煤层复合型灾害客观危险性分析，获取灾害发生程度，设置预警指标及临界值；

S2：获取日常防治灾害措施，确定防治措施类型、参数，依据此措施及参数分析日常防治措施过程中不完善之处，建立预警指标，依据指标及参数进行防治措施类型及参数预警；

S3：获取涉及灾害合理采掘部署决策、区域综合防治措施、局部综合防治措施等各个环节人员的习惯性错误行为，建立预警指标，依据指标及规范标准进行管理行为预警；

S4：从灾害发生客观危险性、预防措施缺陷及管理缺陷等构建预警数据库，将日常预测指标、日常防治灾害措施类型、参数，灾害合理采掘部署决策等管理行为存入数据库，通过与预警指标及临界值判识分析采掘生产过程中防治各个环节是否超出预警指标临界值，当超出临界值时，进行复合型煤岩瓦斯动力灾害综合预警。

优选地，还包括以下步骤：

S5：客观危险性指标：煤层赋存异常主要依靠地勘钻孔、井下探煤钻孔或物探技术进行探测，确定煤层赋存异常系数；地质构造异常主要依靠地勘钻孔、井下探构造钻孔或物探技术进行探测地质构造类型及参数；瓦斯异常主要通过井下实测煤层瓦斯含量、压力参数，确定高瓦斯区域；应力异常主要通过进行应力实测、采掘情况确定应力集中区；冲击倾向性异常主要通过冲击倾向性测定进行确定；另外灾害前兆信息通过区域钻孔实施情况确定；综合以上确定复合型灾害危险区域；针对灾害危险性区域，确定考察突出预兆、日常预测指标和监控系统三因素指标及临界值；

S6：预防措施缺陷指标：依据已确定的防治措施参数，确定出控制范围、终孔间距及超前距等指标；

S7：管理隐患指标：依据涉及灾害区域合理采掘部署决策、综合防治措施、局部综合防治措施等各个环节人员的习惯性错误行为，建立数据库，建立是、否执行预警指标；

S8：依据客观危险性指标、预防措施缺陷指标及管理缺陷指标的任意一个进行复合型煤岩瓦斯动力灾害预警。

优选地，包括以下步骤：

S9：基础数据系统：地理信息系统，主要实现矿井数字化管理；预警大数据库，存储相关预警指标所需信息数据；煤矿安全监控系统数据采集系统，主要用于采集监控系统中瓦斯浓度数据；

S10：复合型灾害预警指标判识分析系统：地质、采掘动态管理系统，及时更新管理地质、采掘情况变化数据，为客观危险性指标提供依据；应力动态分析系统，随着采掘变化，及时更新管理矿井应力分布变化信息，为客观危险性指标提供依据；监控系统日常预警系统，及时智能更新管理瓦斯浓度变化所反映的相对应力、瓦斯含量及煤体结构指标，为客观危险性指标提供依据；综合防治措施管理系统，及时更新管理预测、防治措施实施情况数据，为客观危险性和防治措施缺陷指标提供依据；管理人员行为分析系统，及时更新管理人员行为数据，为管理隐患指标提供依据；综合客观危险性、防治措施缺陷及管理隐患指标进行复合型灾害预警预报；

S11：井下各种参数测定传感器提供数据采集，比如监控系统传感器等；

S12：地面预警服务器，用于存储预警信息数据；

S13：预警结果发布管理系统，主要通过网络、手机发布报警结果。

优选地，S5还包括以下步骤：

客观危险性指标：煤层赋存异常主要依靠地勘钻孔、井下探煤钻孔或物探技术进行探测，确定煤层赋存异常系数厚度变异系数Cm≥0.15为危险区）；地质构造异常主要依靠地勘钻孔、井下探构造钻孔或物探技术进行探测地质构造类型及参数，距离地质构造带≤20m为危险区；瓦斯异常主要通过井下实测煤层瓦斯含量、瓦斯含量W＞6m³/t或瓦斯压力＞0.6MPa为危险区；应力异常主要通过进行应力实测、采掘情况确定应力集中区≥应力集中区3倍距离为无危险区；冲击倾向性异常主要通过煤的动态破坏事件DT＞500、弹性能量指数WET＜2、冲击能量指数KE＜1.5、单轴抗压强度RC＜7及弯曲能量指数UWQ≤10综合判断无冲击危险；另外灾害前兆信息主要通过区域钻孔实施情况过程中喷孔、卡钻等情况确定；综合以上确定复合型灾害危险区域；针对灾害危险性区域，确定考察日常预测指标、突出预兆和监控系统三因素指标及临界值，日常预测指标主要有钻屑瓦斯解吸指标K1、△h2，钻屑量指标S，监控系统时时连续三因素预测指标为A、B、C，通过现场实际考察确定临界值，突出预兆为卡钻、喷孔、响煤炮。

优选地，S6还包括以下步骤：

预防措施缺陷指标：主要依靠已确定的防治措施参数，确定出控制范围、终孔间距及超前距等指标，预警指标主要有控制范围a、孔间距b、超前距c，依据现场实施效果考察三指标临界值；

优选地，S7还包括以下步骤：

管理隐患指标：主要依靠涉及灾害区域合理采掘部署决策、综合防治措施、局部综合防治措施等各个环节人员的习惯性错误行为，建立数据库，建立是、否执行预警指标，预警指标主要为采掘部署是否合理、综合防治措施是否执行、局部措施是否执行等，指标值为0或1。

从以上技术方案可以看出，本发明具有以下优点：

通过复合型煤岩瓦斯动力灾害预警方法，从复合型灾害客观危险性、防治措施缺陷及管理隐患三方面进行灾害预警预报，实现了灾害的全方位过程控制，并通过发明的复合型灾害预警系统，将预警基础数据服务器、预警指标判识分析系统及煤矿安全监控系统连接，实现了复合型灾害的智能预警及结果的网络、手机发布。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为复合型煤岩瓦斯动力灾害预警方法的流程图；

图2为复合型煤岩瓦斯动力灾害预警方法实施例的流程图；

图3为复合型煤岩瓦斯动力灾害预警实施例的系统图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本发明保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。

本实施例提供一种复合型煤岩瓦斯动力灾害预警方法，如图1至3所示，方法包括：

S1：通过地质测量、现场井下实测及采掘生产获得的煤层赋存异常、地质构造异常、高瓦斯、冲击倾向性、应力集中及突出预兆数据，进行煤层复合型灾害客观危险性分析，获取灾害发生程度，设置预警指标及临界值；

S2：获取日常防治灾害措施，确定防治措施类型、参数，依据此措施及参数分析日常防治措施过程中不完善之处，建立预警指标，依据指标及参数进行防治措施类型及参数预警；

S3：获取涉及灾害合理采掘部署决策、区域综合防治措施、局部综合防治措施等各个环节人员的习惯性错误行为，建立预警指标，依据指标及规范标准进行管理行为预警；

S4：从灾害发生客观危险性、预防措施缺陷及管理缺陷等构建预警数据库，将日常预测指标、日常防治灾害措施类型、参数，灾害合理采掘部署决策等管理行为存入数据库，通过与预警指标及临界值判识分析采掘生产过程中防治各个环节是否超出预警指标临界值，当超出临界值时，进行复合型煤岩瓦斯动力灾害综合预警。

其中，还包括以下步骤：

S5：客观危险性指标：煤层赋存异常主要依靠地勘钻孔、井下探煤钻孔或物探技术进行探测，确定煤层赋存异常系数；地质构造异常主要依靠地勘钻孔、井下探构造钻孔或物探技术进行探测地质构造类型及参数；瓦斯异常主要通过井下实测煤层瓦斯含量、压力参数，确定高瓦斯区域；应力异常主要通过进行应力实测、采掘情况确定应力集中区；冲击倾向性异常主要通过冲击倾向性测定进行确定；另外灾害前兆信息通过区域钻孔实施情况确定；综合以上确定复合型灾害危险区域；针对灾害危险性区域，确定考察突出预兆、日常预测指标和监控系统三因素指标及临界值；

S6：预防措施缺陷指标：依据已确定的防治措施参数，确定出控制范围、终孔间距及超前距等指标；

S7：管理隐患指标：依据涉及灾害区域合理采掘部署决策、综合防治措施、局部综合防治措施等各个环节人员的习惯性错误行为，建立数据库，建立是、否执行预警指标；

S8：依据客观危险性指标、预防措施缺陷指标及管理缺陷指标的任意一个进行复合型煤岩瓦斯动力灾害预警。

其中，包括以下步骤：

S9：基础数据系统：地理信息系统，主要实现矿井数字化管理；预警大数据库，存储相关预警指标所需信息数据；煤矿安全监控系统数据采集系统，主要用于采集监控系统中瓦斯浓度数据；

S10：复合型灾害预警指标判识分析系统：地质、采掘动态管理系统，及时更新管理地质、采掘情况变化数据，为客观危险性指标提供依据；应力动态分析系统，随着采掘变化，及时更新管理矿井应力分布变化信息，为客观危险性指标提供依据；监控系统日常预警系统，及时智能更新管理瓦斯浓度变化所反映的相对应力、瓦斯含量及煤体结构指标，为客观危险性指标提供依据；综合防治措施管理系统，及时更新管理预测、防治措施实施情况数据，为客观危险性和防治措施缺陷指标提供依据；管理人员行为分析系统，及时更新管理人员行为数据，为管理隐患指标提供依据；综合客观危险性、防治措施缺陷及管理隐患指标进行复合型灾害预警预报；

S11：井下各种参数测定传感器提供数据采集，比如监控系统传感器等；

S12：地面预警服务器，用于存储预警信息数据；

S13：预警结果发布管理系统，主要通过网络、手机发布报警结果。

本实施例中，S5还包括以下步骤：

客观危险性指标：煤层赋存异常主要依靠地勘钻孔、井下探煤钻孔或物探技术进行探测，确定煤层赋存异常系数厚度变异系数Cm≥0.15为危险区）；地质构造异常主要依靠地勘钻孔、井下探构造钻孔或物探技术进行探测地质构造类型及参数，距离地质构造带≤20m为危险区；瓦斯异常主要通过井下实测煤层瓦斯含量、瓦斯含量W＞6m³/t或瓦斯压力＞0.6MPa为危险区；应力异常主要通过进行应力实测、采掘情况确定应力集中区≥应力集中区3倍距离为无危险区；冲击倾向性异常主要通过煤的动态破坏事件DT＞500、弹性能量指数WET＜2、冲击能量指数KE＜1.5、单轴抗压强度RC＜7及弯曲能量指数UWQ≤10综合判断无冲击危险；另外灾害前兆信息主要通过区域钻孔实施情况过程中喷孔、卡钻等情况确定；综合以上确定复合型灾害危险区域；针对灾害危险性区域，确定考察日常预测指标、突出预兆和监控系统三因素指标及临界值，日常预测指标主要有钻屑瓦斯解吸指标K1、△h2，钻屑量指标S，监控系统时时连续三因素预测指标为A、B、C，通过现场实际考察确定临界值，突出预兆为卡钻、喷孔、响煤炮。

本实施例中，S6还包括以下步骤：

预防措施缺陷指标：主要依靠已确定的防治措施参数，确定出控制范围、终孔间距及超前距等指标，预警指标主要有控制范围a、孔间距b、超前距c，依据现场实施效果考察三指标临界值；

本实施例中，S7还包括以下步骤：

管理隐患指标：主要依靠涉及灾害区域合理采掘部署决策、综合防治措施、局部综合防治措施等各个环节人员的习惯性错误行为，建立数据库，建立是、否执行预警指标，预警指标主要为采掘部署是否合理、综合防治措施是否执行、局部措施是否执行等，指标值为0或1。

本发明还提供一实施例，包括以下步骤：

S21：通过地质测量、现场井下实测及采掘生产获得的煤层赋存异常、地质构造异常、高瓦斯、冲击倾向性、应力集中及突出预兆数据，进行煤层复合型灾害客观危险性分析，获取灾害发生程度，设置预警指标及临界值；

具体实施：煤层赋存异常主要依靠地勘钻孔、井下探煤钻孔或物探技术进行探测，确定煤层赋存异常系数厚度变异系数Cm≥0.15为危险区）；地质构造异常主要依靠地勘钻孔、井下探构造钻孔或物探技术进行探测地质构造类型及参数，距离地质构造带≤20m为危险区；瓦斯异常主要通过井下实测煤层瓦斯含量、瓦斯含量W＞6m³/t或瓦斯压力＞0.6MPa为危险区；应力异常主要通过进行应力实测、采掘情况确定应力集中区≥应力集中区3倍距离为无危险区；冲击倾向性异常主要通过煤的动态破坏事件DT＞500、弹性能量指数WET＜2、冲击能量指数KE＜1.5、单轴抗压强度RC＜7及弯曲能量指数UWQ≤10综合判断无冲击危险；另外灾害前兆信息主要通过区域钻孔实施情况过程中喷孔、卡钻等情况确定；综合以上确定复合型灾害危险区域；针对灾害危险性区域，确定考察日常预测指标、突出预兆和监控系统三因素指标及临界值，日常预测指标主要有钻屑瓦斯解吸指标K1、△h2，钻屑量指标S，监控系统时时连续三因素预测指标为A、B、C，通过现场实际考察确定临界值，突出预兆为卡钻、喷孔、响煤炮。

S22：通过不同的防治灾害措施考察，确定防治措施类型、参数，依据此措施及参数分析日常防治措施不完善之处，建立预警指标；

具体实施：主要依靠已确定的防治措施参数，确定出控制范围、终孔间距及超前距等指标，预警指标主要有控制范围a、孔间距b、超前距c，通过实际实施结果参数与设计参数比对，进行预警。

S23：收集涉及灾害区域合理采掘部署决策、综合防治措施、局部综合防治措施等各个环节人员的习惯性错误行为，建立数据库，建立预警指标；

具体实施：主要依靠涉及灾害区域合理采掘部署决策、综合防治措施、局部综合防治措施等各个环节人员的习惯性错误行为，建立数据库，建立是、否执行预警指标，预警指标主要为采掘部署是否合理、综合防治措施是否执行、局部措施是否执行等，指标值为0或1，如与合理结果不否，指标为0，则进行预警。

S24：从灾害发生客观危险性、预防措施缺陷及管理缺陷等构建预警数据库、预警指标及判识分析数学模型、临界值，进行复合型煤岩瓦斯动力灾害综合预警；依据客观危险性指标、预防措施缺陷指标及管理缺陷指标的任意一个进行复合型煤岩瓦斯动力灾害预警。

具体实施软件平台、传感器等有：

基础数据系统 1：地理信息系统①，主要实现矿井数字化管理；预警大数据库②，主要存储相关预警指标所需信息数据；煤矿安全监控系统数据采集系统③，主要用于采集监控系统中瓦斯浓度数据；

复合型灾害预警指标判识分析系统 2：地质、采掘动态管理系统④，及时更新管理地质、采掘情况变化数据，为客观危险性指标提供依据；应力动态分析系统⑤，随着采掘变化，及时更新管理矿井应力分布变化信息，为客观危险性指标提供依据；监控系统日常预警系统⑥，及时智能更新管理瓦斯浓度变化所反映的相对应力、瓦斯含量及煤体结构指标，为客观危险性指标提供依据；综合防治措施管理系统⑦，及时更新管理预测、防治措施实施情况数据，为客观危险性和防治措施缺陷指标提供依据；管理人员行为分析系统⑧，及时更新管理人员行为数据，为管理隐患指标提供依据；综合客观危险性、防治措施缺陷及管理隐患指标进行复合型灾害预警预报。

井下各种参数测定传感器提供数据采集 3，比如监控系统传感器等；

地面预警服务器 4，用于存储预警信息数据；

S25：预警结果发布管理系统 5，主要通过网络、手机发布报警结果。

本发明利用互联网技术，通过发明的复合型煤岩瓦斯动力灾害预警技术，从复合型灾害客观危险性、防治措施缺陷及管理隐患三方面进行灾害预警预报，实现了灾害的全方位过程控制，并通过发明的复合型灾害预警系统，将预警基础数据服务器、预警指标判识分析系统及煤矿安全监控系统连接，实现了复合型灾害的智能预警及结果的网络、手机发布。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参考即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。