专利名称：一种地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测方法
技术领域：
本发明涉及一种瓦斯突出危险性的预测方法，尤其是一种适用于煤矿采掘工作面的地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测方法。
背景技术：
煤与瓦斯突出灾害是造成矿井群死群伤主要灾害之一，准确预测煤与瓦斯突出危险性能有效阻止事故的发生。而目前的煤与瓦斯突出危险性预测方法主要为单指标法，如采用钻屑量S值，解吸指标K1值、Δ ti2，钻孔瓦斯涌出初速度q值等，或将这些指标总结成经验性公式进行预测。由于煤矿地质条件复杂，这些指标不能全面反映煤与瓦斯突出危险性， 且这些指标并没有实现真正意义上的耦合预测。因此，不能准确预测煤与瓦斯突出危险性， 常常出现低指标煤与瓦斯突出事故，给煤矿安全生产造成巨大障碍。煤与瓦斯突出机理表明地应力对煤巷煤与瓦斯突出危险性影响比较显著，当地应力达到煤体抗压强度极限的一半时则会导致煤体扩容而容易破坏，进而可能在瓦斯压力的作用下引发煤与瓦斯突出。钻屑量S值能反映地应力的变化规律，可以通过将原岩应力、钻屑量和煤体力学性质进行耦合预测煤与瓦斯突出危险性。
发明内容
技术问题本发明的目的提供一种地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测方法，通过将原岩地应力、煤体力学性质、采动影响和钻屑量指标相耦合，能充分补集煤与瓦斯突出危险信息，预测结果更准确。技术方案本发明的地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测方法a.测试在巷道采面前方煤体内最大集中地应力σ χ，现场取煤样测出煤样的临界抗压强度；b.从巷道采面向前方煤体内施工长度不少于IOm的钻孔，每钻进Im测定该Im 段内的全部钻屑量，分别记录Im段内的钻屑量S1Jm段内的钻屑量S2 Jm段内的钻屑量 S3>……，将取得各段钻屑量中最多的钻屑量记为最大钻屑量^liax ；c.按照公式= I = I = ^1 =……=’分别计算出Im段地应力O1Jm段地
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应力σ 2、;3m段地应力σ 3、......；d.根据得到的不同位置的地应力值，利用煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测仪或手工绘制出巷道采面前方煤体内地应力分布曲线和临界抗压强度直线，确定地应力分布曲线和临界抗压强度直线靠近巷道采面的第一个交点距巷道采面的距离为临界进尺；则当巷道一次掘进尺寸小于临界进尺时，预测结果为安全；当巷道一次掘进尺寸大于或等于临界进尺时，预测结果为危险，完成地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测。有益效果由于采用上述技术方案，通过测试原岩地应力、煤体力学强度和回采过程中的钻屑指标值，将这些测试结果进行耦合预测煤与瓦斯突出危险性，建立了地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测模型，能充分补集煤与瓦斯突出危险性信息，克服单指标补集信息不全的缺点，提高了煤与瓦斯突出危险性预测准确性，为煤矿安全生产提供重要保障。同时原岩应力和煤体力学强度参数为初始时刻测试，在日常预测过程中仅仅需要测试日常预测指标(如钻屑量等)就可以实现多元信息耦合预测，预测过程简单方便， 准确性高。
图1是本发明的地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测方法示意图；图中1-巷道采面；2-煤体；3-地应力分布曲线；4-临界抗压强度直线；5-临界进尺；6-钻孔。
具体实施例方式如图1所示，本发明的地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测方法，首先采用水力压裂法、应力解除法(如空心苞体)或其它能测试地应力的方法测试巷道采面 1前方煤体2内最大集中地应力Omax ；同时在煤体2内取煤样，并进行三轴压缩试验，测试煤样临界抗压强度，临界抗压强度为煤体力学性质的体现；从巷道采面1向前方煤体2内施工长度不小于IOm的钻孔6，每钻进Im测定该Im段内的全部钻屑量值或者测试其他能反映地应力变化的指标，分别记录Im段钻屑量值S1, 2m段钻屑量值&，3m段钻屑量值S3、……， 并取测得的钻屑量最大值为最大钻屑量值^iaxt5当最大钻屑量值Smax超过《防治煤与瓦斯突出规定》的临界值时表示有突出危险性，当无突出危险性时进行如下继续预测。由于钻屑量能反映地应力大小钻屑量值随地应力增大而增大，随地应力减小而减小，最大钻屑量值 Smax对应最大地应力σ_。按照如下公式，
权利要求
1. 一种地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测方法，其特征在于包括如下步骤a.测试在巷道采面(1)前方煤体O)内最大集中地应力Qmax，现场取煤样测出煤样的临界抗压强度；b.从巷道采面⑴向前方煤体(2)内施工长度不少于IOm的钻孔(6)，每钻进Im测定该Im段内的全部钻屑量，分别记录Im段内的钻屑量S1Jm段内的钻屑量S2 Jm段内的钻屑量&、……，将取得各段钻屑量中最多的钻屑量记为最大钻屑量Smax ；CT1 G1 CF3 σ4OmaxC.按照公式=……=「分别计算出Im段地应力O1Jm段地应力σ 2、3m段地应力σ 3、......；d.根据得到的不同位置的地应力值，利用煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测仪或手工绘制出巷道采面(1)前方煤体内地应力分布曲线C3)和临界抗压强度直线，确定地应力分布曲线( 和临界抗压强度直线(4)靠近巷道采面(1)的第一个交点距巷道采面(1)的距离为临界进尺(5)；则当巷道一次掘进尺寸小于临界进尺(5)时，预测结果为安全；当巷道一次掘进尺寸大子或等于临界进尺(5)时，预测结果为危险，完成地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测。
全文摘要
一种地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测方法，通过测试原岩地应力、煤体力学强度和回采过程中的钻屑指标值，将这些测试结果进行耦合预测煤与瓦斯突出危险性，建立了地应力型煤与瓦斯突出危险性多元信息耦合预测模型，能充分补集煤与瓦斯突出危险性信息，克服单指标补集信息不全的缺点，提高了煤与瓦斯突出危险性预测准确性。
文档编号E21F17/18GK102182513SQ20111007908
公开日2011年9月14日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者杨威, 林柏泉, 翟成 申请人:中国矿业大学