专利名称：煤与瓦斯突出的预测方法
技术领域：
本发明涉及煤矿安全防护技术领域，具体涉及一种煤与瓦斯突出的连续预测方法。
背景技术：
煤矿安全事故常发，带来生命和财产的巨大损失。煤与瓦斯突出事故是煤矿多发事故之一。通行的煤与瓦斯突出机理综合假说认为，煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯和煤的物理力学性质三者综合作用的结果，是聚集在围岩和煤体中大量潜能的高速释放，并认为高压瓦斯在突出的发展过程中起决定性作用。目前国内对煤与瓦斯突出事故的预测多采用静态的接触式间断预测方法，如钻孔瓦斯涌出初速度法、R指标值法、钻屑指标法等。我国有关部门颁布的《防治煤与瓦斯突出细则》指出采用钻屑指标法来预测掘进工作面煤与瓦斯突出危险性的方法是有效且可靠的，目前在国内各大矿井掘进工作面应用广泛。钻屑指标法通过在煤巷掘进工作面打2个或3个直径42mm、孔深8 IOm的钻孔，钻孔每打Im测定钻 屑量一次，每隔2m测定一次钻屑解吸指标，根据每个钻孔沿孔长每米的最大钻屑量Smax和钻屑解吸指标K1或Λ h2预测工作面的突出危险性，各项指标的突出危险临界值，应根据现场测定资料确定，如无实测资料时，可参照表I的数据确定工作面的煤与瓦斯突出。表I用钻屑指标法预测煤巷掘进工作面突出危险性的临界值
最大钻屑量S_
----— 危险性
Pakg/mL/m ml/(g. min1,2)
彡200彡6彡5. 4彡O. 5突出危险工作面
<200<6 <5,4<0.5无突出危险工作面采用钻屑指标法预测掘进面煤与瓦斯突出的优点是预测相对准确，可靠度和认可度相对较高，该种方法的不足之处在于每次测量都会花费大量的人力物力，容易影响煤矿生产的正常进行，更为重要的是不能做到实时连续预测。近年来，对煤与瓦斯突出事故的实时监测和连续预测日益受到各方的重视。如公开号为CN 101532397A的中国专利文献，其公开了一种煤与瓦斯突出的实时诊断方法，该方法通过与煤矿安全监控系统相结合，综合了煤与瓦斯突出三因素在风流中瓦斯浓度的变化特征，实现对煤与瓦斯突出的实时诊断和预测，其特点是做到了非接触式的连续预测，但该方法在预测过程中对接触式检测的一些指标值没有涉及，预测结果相比较于接触式的预测方法可靠度和认可度相对较低一些。因而，研究一种既能实现实时预测，又能体现和考虑常见的接触式预测方法的高可靠性和认可度优点的煤与瓦斯突出的预测方法显得十分必要且具有重大意义
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种利用实时采集的掘进面风流中瓦斯浓度变化数据和历史防突检测指标参数来动态预测掘进工作面当前状态下防突指标值从而实现对当前状态下煤与瓦斯突出的预测方法。本发明的技术方案是本发明的煤与瓦斯突出的预测方法，建立在煤矿安全监控系统基础之上；所述煤矿安全监控系统存储有通过实际检测得到的钻屑量指标值和钻屑瓦斯解吸指标值且实时接收和存储矿井掘进面的瓦斯数据并进行相应处理，其特征在于主要包括以下步骤①通过矿井安全监控系统提取设置在距离预警目标掘进面40 60m位置处瓦斯传感器传输的并经安全监控系统进行相应处理后的下列实时瓦斯数据瓦斯浓度平均值C :一个预测区间或者作业循环内瓦斯浓度的平均值；其中，最近三次值CpCyC3，当前值C。；瓦斯浓度最大值M :—个预测区间或者作业循环内瓦斯浓度的最大值；其中，最近三次值MpMyM3,当前值Mtl ；瓦斯浓度95%置信最大值F :—个预测区间或者作业循环内瓦斯浓度95%置信区间的最大值；其中，最近三次值Fp F2、F3，当前值F。；瓦斯浓度差值D : —定时间内或者两次巡检的瓦斯浓度差值；其中，最近三次值D”D2、D3，当前值 D0 ；②通过矿井安全监控系统提取预警目标掘进面最近三次的瓦斯防突检测指标值其中，第一次钻屑量指标值Smaxl、第二次值Smax2、第三次值Smax3 ;当前钻屑量指标值
C ·
Omax 9第一次钻屑瓦斯解吸指标值Kn、第二次值K12、第三次值K13 ;当前钻屑瓦斯解吸指标值K1 ；③将由步骤①和步骤②所得数据进行如下计算
权利要求
1.一种煤与瓦斯突出的预测方法，建立在煤矿安全监控系统基础之上；所述煤矿安全监控系统存储有通过实际检测得到的钻屑量指标值和钻屑瓦斯解吸指标值且实时接收和存储矿井掘进面的瓦斯数据并进行相应处理，其特征在于主要包括以下步骤 ①通过矿井安全监控系统提取设置在距离预警目标掘进面40 60m位置处瓦斯传感器传输的并经安全监控系统进行相应处理的下列实时瓦斯数据 瓦斯浓度平均值C :一个预测区间或者作业循环内瓦斯浓度的平均值；其中，最近三次值CpCyC3，当前值C。； 瓦斯浓度最大值M :—个预测区间或者作业循环内瓦斯浓度的最大值；其中，最近三次值MpMyM3,当前值Mtl ； 瓦斯浓度95%置信最大值F :—个预测区间或者作业循环内瓦斯浓度95%置信区间的最大值；其中，最近三次值Fp F2、F3，当前值F。； 瓦斯浓度差值D :—定时间内或者两次巡检的瓦斯浓度差值；其中，最近三次值Dp D2、D3,当前值D0 ； ②通过矿井安全监控系统提取预警目标掘进面最近三次的瓦斯防突检测指标值 其中，第一次钻屑量指标值Smaxl、第二次值Smax2、第三次值Smax3 ;当前钻屑量指标值C ·Omax 9 第一次钻屑瓦斯解吸指标值Ku、第二次值K12、第三次值K13 ;当前钻屑瓦斯解吸指标值K1; ③将由步骤①和步骤②所得数据进行如下计算'A1C1+A2 (Mi+Fi ) +AaDi=KiP <A1C2IA2 (M2+F2) +A3D2=Ki2 >(I) Al Cu+Aj ( M3+F3 ) + AsDa=Kt 3 由方程组(I)解得参数Ap A2, A3值，将该三个参数值带入当前预测区间内数值进行如下计算 A1C0+A2 (M0+F0) +A3D0=K1(2) 由式(2)解得当前状态下K1值； ④将由步骤①和步骤②所得数据进行如下计算'BiCi+ B2 (M1IF1) +B3D1=SmraI'-1 BiC2+ B2 (M2+F2) + B3D2=Sbm2 卜(3 )BlGi+ Ba (M3+F3) + BsDs=SmmtS 由方程组(3)解得参数Bi、B2, B3值，将该三个参数值带入当前预测区间内数值进行如下计算 B1CfB2 (M0+F0) +B3D0=Sfflax(4) 由式(4)解得当前状态下Smax值； ⑤对由步骤③得到的当前状态下的K1值和由步骤④得到的当前状态下的Smax进行如下分析判断当 Smax < 4. 80kg/m (4. 32L/m)且 K1 < O. 40ml/(g. min1/2)时,预测结果为安全状态；当 4. 80kg/m (4. 32L/m) ^ Smax < 6. 00kg/m (5. 40L/m)或者 0. 40ml/(g. min1/2) ^ K1<O. 50ml/(g. min1/2)时，预测结果为威胁状态； 当 6. 00kg/m (5. 40L/m)彡 Smax 或者 O. 50ml/(g. min1/2) ( K1 时，预测结果为危险状态。
全文摘要
本发明提供一种煤与瓦斯突出的预测方法，建立在煤矿安全监控系统基础之上；预测方法主要通过矿井安全监控系统提取设置在距离预警目标掘进面40～60m位置处瓦斯传感器传输的并以安全监控系统进行相应处理后的最近三次瓦斯浓度平均值、瓦斯浓度最大值、瓦斯浓度95%置信最大值和瓦斯浓度差值；以及通过矿井安全监控系统提取最近三次的瓦斯防突检测得到的钻屑量指标值和钻屑瓦斯解吸指标值，按照特定算法计算出当前状态下的钻屑量指标值和钻屑瓦斯解吸指标值，与相应的预测判断指标进行比对，实现对煤与瓦斯突出的连续预测。本发明集接触式预测法和非接触式连续预测法的优点于一体，提高了预测的可靠性和可信度，且具有较强的自适应能力。
文档编号E21F17/18GK102926810SQ201210464368
公开日2013年2月13日 申请日期2012年11月16日 优先权日2012年11月16日
发明者屈世甲, 刘水文, 李继来, 吕鹏飞 申请人:天地(常州)自动化股份有限公司, 中煤科工集团常州自动化研究院