专利名称：一种煤层煤与瓦斯突出危险性评估方法
技术领域：
本发明属于煤矿安全技术领域，具体涉及ー种井下煤层煤与瓦斯突出灾害的危险性评估方法，适用于新建或者改建矿井煤层煤与瓦斯突出危险性评估。
背景技术：
煤与瓦斯突出(以下简称“突出”)是ー种极其复杂的动カ现象，发生时间短，煤和瓦斯向空间抛出或放散的速度非常快，发生突出后人员很难迅速反应并逃生。所以，突出事故对人员造成的威胁是非常严重的，是煤矿安全生产中的主要制约因素，严重地影响巷道掘进速度和采煤工作面的推进速度，给矿井的采掘接替的正常衔接带来了很大的困难。目前，我国形成了区域、局部突出危险性预测、防突措施、措施效果检验、安全防护措施在内的“两个四位一体”综合防突措施技术体系，有效地指导了突出灾害的防治，但是，目前尚不能完全杜绝突出灾害的发生。煤层突出危险性评估在突出灾害防治工作中是ー项非常必要的工作，特别是在矿井建设的可行性研究阶段。突出矿井和非突出矿井在采掘部署、巷道布置、采煤方法甚至通风系统等涉及矿井全局性的问题上都有很大的不同，如果不进行突出危险性评估即按非突出矿井涉及，则一旦建井后发现有突出危险，由于缺乏必要的应对措施，不但会直接威胁生产安全，而且给矿井生产造成很大的被动。调整系统不仅非常困难，而且毕竟是在已有系统上的改造和修补，将耗费更多的资金，却不容易取得好的效果。《防治煤与瓦斯突出規定》是我国煤矿煤与瓦斯突出灾害防治的指导性文件，其中第八条对煤层突出危险性评估依据的基础资料做出了规定，包括:煤层赋存条件及其稳定性；煤的结构类型及エ业分析；煤的坚固性系数、煤层围岩性质及厚度；煤层瓦斯含量、瓦斯成分和煤的瓦斯放散初速度等指标；标有瓦斯含量等值线的瓦斯地质图；地质构造类型及其特征、火成岩侵入形态及其分布、水文地质情況；勘探过程中钻孔穿过煤层时的瓦斯涌出动カ现象；邻近煤矿的瓦斯情況。但是，《防治煤与瓦斯突出規定》对如何综合分析基础资料来判定煤层突出危险性未做出实施规定，我国也未制定如《煤与瓦斯突出矿井鉴定规范》(AQ1024-2006)性质的规范标准来指导煤层突出危险性评估工作。
发明内容
鉴于此，为了解决上述问题，本发明提出ー种利用现有煤矿开采技术条件、煤层瓦斯基本參数等资料为基础的煤层煤与瓦斯突出危险性评估方法，对主要指标、影响因素指标信息进行采集、综合分析和评估，从而为矿井煤与瓦斯突出灾害防治提供依据。为实现该目的，本发明采用如下技术方案:步骤ー:统计分析煤层突出危险性评估主要指标、影响因素指标。主要指标具体包括:地质钻孔施工及生产过程中的动カ现象；煤层瓦斯压カP、煤层瓦斯放散初速度A P、煤的坚固性系数f、煤的破坏类型。影响因素指标为5个，具体包括:开采条件、煤的结构类型及エ业分析、地质条件影响因素、煤层瓦斯情况、相邻矿井突出情况；
步骤ニ:根据主要指标中的地质钻孔施工及生产过程中的是否发生动カ现象判定煤层突出危险性:如果发生喷孔、卡钻等动カ现象则直接判定该煤层为突出危险煤层；如果未发生动カ现象，则继续步骤三。步骤三:根据主要指标中的煤层瓦斯压カP、煤层瓦斯放散初速度A P、煤的坚固性系数f、煤的破坏类型判定煤层突出危险性:如果P≥0.74MPa、AP≥10、f < 0.5、煤的破坏类型为 II1、IV、V 类,或 f ≤ 0.3、P ≥ 0.74MPa，或 0.3 < f ≤ 0.5、P ≤ 1.0MPa，或 0.5< f ≤0.8、P≥1.50MPa,或P≥2.0MPa的，则直接判定该煤层为突出危险煤层；以上5种情况之外的则继续步骤四。步骤四:根据5个影响因素指标作用下的危险性分值判定煤层突出危险性，当煤层突出危险性分值U < 50时，判定该煤层为非突出危险煤层；当U > 50时，判定该煤层为关出危险煤层；煤层突出危险性分值计算公式:U = UiX Wi(I)式中:U-煤层突出危险性分值；U1-各影响因素指标作用下危险性分值，U1' U2, U3' U4' U5分别为开采条件、煤的结构类型及エ业分析、地质条件影响因素、煤层瓦斯情况、相邻矿井突出情况影响因素指标作用下危险性分值；各影响因素指标的权重值，も、co2、co3、co4、ち分别为开采条件、煤的结构类型及エ业分析、地质条件影响因素、煤层瓦斯情况、相邻矿井突出情况影响因素指标的权重，权重值分别为 0.25,0.1,0.25,0.25,0.15 ；i_影响因素指标序号，i = 1,2,3,4,5 ；其中叫= UuX ajj = 1,2,3,4,“。，ω1,ω2,ω3,ω4,ω5分别为煤层开采深度ヽ煤层围岩稳定性、煤层赋存稳定性、煤层开采方法子因素危险性赋值；a n、a 12、a 13、a 14分别为各子因素的权重，权重值分别为0.6,0.15,0.1,0.15 ；U2 = U2jX a 2J (j = 1,2,3,4,^U11,U12,U13,U14‘分别为煤的结构类型ヽ煤的水分ヽ灰分、挥发分子因素危险性赋值；a 21、a22、a23、a 24分别为各子因素的权重，权重值分别为0.6、0.U0.U0.2 ；U3 = U3jX a 3J (j = 1,2,3), U31、U32、U33分别为断层及褶曲、火成岩侵入、水文地质情况子因素危险性赋值；a 31、a 32、a 33分别为各子因素的权重,权重值分别为0.6、0.3、
0.1 ；U4 = U4jX a 4J (j = 1,2,3), U41, U42, U43分别为煤层瓦斯含量、近三年瓦斯等级鉴定、现阶段瓦斯涌出量子因素危险性赋值；a 41、a 42、a 43分别为各子因素的权重，权重值分别为 0.5,0.2,0.3 ；U5 = U5jX a 5J(j = I),U51为相邻矿井发生突出情况子因素危险性赋值；a 51为该子因素的权重，权重值为I ;本发明的实用效果是，利用主要指标、影响因素指标判定煤层突出危险性依据数据全面、可靠，可提高评估的科学性和系统性，为矿井立项、初步设计和指导建井、新开拓エ程期间揭煤作业提供依据，同时可指导突出灾害防治工作。
具体实施例方式煤层突出危险性评估准则包括主要指标和影响因素指标。通过现场勘査利资料统计，收集突出危险性评估主要指标和影响因素指标的真实数据。根据主要指标进行煤层突出危险性评估，主要指标的判定条件、判定结果按照表I进行。首先，如果地质钻孔施工及生产过程中发生喷孔、卡钻等瓦斯动カ现象，则直接判定煤层为突出危险煤层；如果无动力现象发生，则需依据其余主要指标进行判断；然后，如果主要指标满足P≥0.74MPa、AP≥10、f≤0.5、煤的破坏类型为
II1、IV、V，或 f ≤ 0.3、P ≥ 0.74MPa，或 0.3 く f ≤ 0.5、P ≥ 1.0MPa,或 0.5 < f ≤ 0.8、P≥1.50MPa，或P≥2.0MPa的，则判定该煤层为突出危险煤层；若为以上5种情况之外的则需依据影响因素指标进行判定。表I煤层突出危险性评估主要指标表
权利要求
1.一种煤层煤与瓦斯突出危险性评估方法，其特征在于:包括煤层突出危险性主要指标判定法、影响因素指标计算判定法，主要指标判定法依据地质钻孔施工及生产过程的瓦斯动カ情况；煤层瓦斯压カP、瓦斯放散初速度A P、坚固性系数f、破坏类型超标情况；影响因素指标计算判定法先对各影响因素的子因素赋值，计算单因素危险性分值，最后计算煤层突出危险性分值；依据主要指标、影响因素指标评估判定结果分为突出危险煤层和非突出危险煤层两个类别。
2.根据权利要求1所述的煤层突出危险性主要指标判定法，其特征在于:首先，地质钻孔施工及生产过程中发生喷孔、卡钻等瓦斯动カ现象，判定煤层为突出危险性煤层；然后，根据P、AP、f < 0.5、煤的破坏类型的真实数值，判定煤层突出危险性情况。
3.根据权利要求1所述的煤层突出危险性评估影响因素指标计算判定法，其特作在于:煤层突出危险性分值由U = UiX coji = 1,2,3,4,5)确定，其中，Ui = UuX a u，将煤层突出危险性分值划分为2个区间，对应2种判定結果。
全文摘要
本发明一种煤层煤与瓦斯突出危险性评估方法，属于煤矿安全技术领域，适用于新建、改建矿井煤层煤与瓦斯突出危险性评估。它由煤层突出危险性主要指标法和影响因素指标计算法组成。依据地质钻孔施工及生产过程中的动力现象主要指标因素，煤层瓦斯压力P、煤层瓦斯放散初速度ΔP、煤层坚固性系数f、煤的破坏类型主要指标因素，根据开采条件、煤的结构类型及工业分析、地质条件、煤层瓦斯、相邻矿井突出情况影响因素指标计算煤层突出危险性分值，评估煤层突出危险性。利用主要指标、影响因素指标计算分值判定煤层突出危险性依据数据全面、可靠，提高了评估工作科学性和系统性，为矿井立项、设计和工程作业提供依据，可指导突出灾害防治工作。
文档编号G06F19/00GK103089305SQ20131001138
公开日2013年5月8日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者李成武, 崔永国, 曹家琳, 徐晓萌, 李振, 王菲茵 申请人:中国矿业大学(北京)