[發(fā)明專利]實(shí)時(shí)分析煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210509508.5
• 申請(qǐng)日: 2012-11-30
• 公開（公告）號(hào): CN102979579A
• 公開（公告）日: 2013-03-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉水文;屈世甲;李繼來;呂鵬飛;王芳
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天地（常州）自動(dòng)化股份有限公司;中煤科工集團(tuán)常州自動(dòng)化研究院
• 主分類號(hào): E21F17/18
• 分類號(hào): E21F17/18
• 代理公司: 常州市江海陽光知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32214
• 代理人: 陸文俊

1.一種實(shí)時(shí)分析煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的方法，其特征在于，包括如下步驟：

①構(gòu)建礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)，在煤巷的掘進(jìn)巷道（B）的距離掘進(jìn)工作面（B1）處的小于等于5m的部位設(shè)置位于混合風(fēng)流中的第一甲烷傳感器（T₁），在距離掘進(jìn)巷道（B）的進(jìn)出口（B2）處的10至15m處設(shè)置位于混合風(fēng)流中的第二甲烷傳感器（T₂），在位于與掘進(jìn)巷道（B）相鄰的巷道（A）中設(shè)置局部通風(fēng)機(jī)（F），且該局部通風(fēng)機(jī)（F）的外接風(fēng)筒的出風(fēng)口（F2）位于靠近掘進(jìn)工作面（B1）的部位，該局部通風(fēng)機(jī)（F）的進(jìn)風(fēng)口（F1）則設(shè)置在局部通風(fēng)機(jī)（F）上，并且在局部通風(fēng)機(jī)（F）的進(jìn)風(fēng)口（F1）所朝方向的3至5m處設(shè)置第三甲烷傳感器（T₃）；在掘進(jìn)巷道（B）中且距離掘進(jìn)巷道（B）的出口（B2）的18至22m處設(shè)置一個(gè)風(fēng)速傳感器（S）；

②從礦井安全監(jiān)測(cè)監(jiān)控系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)中獲取掘進(jìn)巷道（B）中的第一甲烷傳感器（T₁）和風(fēng)速傳感器（S）的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，并以所得數(shù)據(jù)作為掘進(jìn)工作面（B1）的混合風(fēng)流的實(shí)時(shí)甲烷濃度數(shù)據(jù)C以及實(shí)時(shí)風(fēng)速大小數(shù)據(jù)V，即時(shí)間為t時(shí)，對(duì)應(yīng)的甲烷濃度數(shù)據(jù)為C_t、實(shí)時(shí)風(fēng)速大小數(shù)據(jù)V_t；

③通過查閱煤礦的掘進(jìn)工作面（B1）的設(shè)計(jì)資料或通過測(cè)量的方法獲得掘進(jìn)巷道設(shè)計(jì)的掘進(jìn)工作面（B1）的斷面面積S₁和風(fēng)筒的出風(fēng)口（F2）的橫截面面積S₂；

④根據(jù)步驟②和③獲得的數(shù)據(jù)，利用如下公式計(jì)算掘進(jìn)工作面（B1）在正常開采過程中的實(shí)時(shí)瓦斯涌出量Q_t：

Q_t=C_t·V_t(S₁-S₂)，其中t為對(duì)應(yīng)時(shí)間；

⑤根據(jù)步驟②、③和④獲取所需的數(shù)據(jù)，計(jì)算各項(xiàng)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性分析指標(biāo)，突出危險(xiǎn)性分析指標(biāo)包括地應(yīng)力指標(biāo)i_d、瓦斯壓力指標(biāo)i_p、瓦斯含量指標(biāo)i_w和煤體解吸特性指標(biāo)i_x，上述各突出危險(xiǎn)性分析指標(biāo)的計(jì)算周期為15天，用r表示計(jì)算周期內(nèi)的天數(shù)序值，r=1,2,·,15：

a地應(yīng)力指標(biāo)i_d：

選擇15天作為日移動(dòng)平均值的計(jì)算周期，根據(jù)步驟④得到的瓦斯涌出量大小，利用如下公式計(jì)算該15天的計(jì)算周期內(nèi)的每天的日涌出量平均值Q_pr以及該15天的計(jì)算周期內(nèi)的日移動(dòng)平均值Q_y：

Qpr=124Σt=124Qtr;;]]>

Qy=1360Σt=1360Qt;]]>

上述公式中，Q_tr指第r天24小時(shí)內(nèi)的每小時(shí)的實(shí)時(shí)瓦斯涌出量，Q_t指這15天的計(jì)算周期內(nèi)的每小時(shí)的瓦斯涌出量；然后利用公式即可計(jì)算得出該掘進(jìn)工作面（B1）在上述15天的計(jì)算周期內(nèi)每天的地應(yīng)力指標(biāo)；

b瓦斯壓力指標(biāo)i_p：

在煤礦正常開采過程中，煤體瓦斯涌出量的大小是隨著時(shí)間推移不斷波動(dòng)的，在掘進(jìn)工作面（B1）落煤開始時(shí)達(dá)到峰值；在煤礦正常開采過程中的瓦斯涌出累計(jì)量Q′可以采用公式Q′=A·lnt′+B來描述，其中t′為時(shí)間，A、B指相關(guān)系數(shù)，lnt′指t′取對(duì)數(shù)；將公式Q′=A·lnt′+B中的系數(shù)A作為瓦斯壓力指標(biāo)i_p；

在每天選取當(dāng)天24小時(shí)之內(nèi)數(shù)值最大的瓦斯涌出量峰值作為當(dāng)天的瓦斯涌出量峰值，將被選取作為當(dāng)天的瓦斯涌出量峰值的瓦斯涌出量峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t作為時(shí)間起點(diǎn)t′=0，對(duì)被選取作為當(dāng)天的瓦斯涌出量峰值的瓦斯涌出量峰值所對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)后的20至30min內(nèi)一段時(shí)間每間隔1至3分鐘計(jì)算所對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的瓦斯涌出累計(jì)量，以t′為橫坐標(biāo)、瓦斯涌出累計(jì)量Q′為縱坐標(biāo)，作出瓦斯涌出累計(jì)量曲線，再根據(jù)瓦斯涌出累計(jì)量曲線以lnt′為橫坐標(biāo)、瓦斯涌出累計(jì)量Q′為縱坐標(biāo)作出該20至30min的時(shí)間段內(nèi)的瓦斯涌出累積量Q′與lnt′的關(guān)系曲線，利用Excel中的線性擬合工具對(duì)上述瓦斯涌出累積量Q′與lnt′的關(guān)系曲線進(jìn)行擬合，擬合后得到公式Q′=A·lnt′+B中的系數(shù)A的數(shù)值，作為表征當(dāng)天的瓦斯壓力的指標(biāo)i_p，計(jì)算每天的瓦斯壓力指標(biāo)i_p；

c瓦斯含量指標(biāo)i_w：

在a中已經(jīng)計(jì)算得到了15天的計(jì)算周期內(nèi)的日移動(dòng)平均涌出量Q_y，在每天選取當(dāng)天24小時(shí)之內(nèi)數(shù)值最大的一個(gè)瓦斯涌出量峰值作為當(dāng)天的瓦斯涌出量峰值Q_fr，利用公式即可計(jì)算得出掘進(jìn)工作面（B1）在該15天的時(shí)間段內(nèi)每天的瓦斯含量指標(biāo)；

d煤體解吸特性指標(biāo)i_x：

在煤礦正常開采過程中的瓦斯涌出累計(jì)量Q′也可以用如下2個(gè)關(guān)系式來進(jìn)行描述：

Q′=V0′[(1+t′)1-n-11-n],]]>

Q′=a·t′ⁱ，

t′指時(shí)間；V′₀指t′=0時(shí)的瓦斯涌出速度；a、i、n指與煤的瓦斯含量及結(jié)構(gòu)有關(guān)的常數(shù)；

在每天選取當(dāng)天24小時(shí)之內(nèi)數(shù)值最大的瓦斯涌出量峰值作為當(dāng)天的瓦斯涌出量峰值，將被選取作為當(dāng)天的瓦斯涌出量峰值的瓦斯涌出量峰值所對(duì)應(yīng)的時(shí)間t作為時(shí)間起點(diǎn)t′=0，對(duì)被選取作為當(dāng)天的瓦斯涌出量峰值的瓦斯涌出量峰值所對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)后的20至30min內(nèi)一段時(shí)間每間隔1至3分鐘計(jì)算所對(duì)應(yīng)時(shí)間點(diǎn)的瓦斯涌出累計(jì)量，以t′為橫坐標(biāo)、瓦斯涌出累計(jì)量Q′為縱坐標(biāo)作出瓦斯涌出累計(jì)量曲線，利用Matlab中的lsqcurvefit函數(shù)對(duì)上述瓦斯涌出累計(jì)量曲線進(jìn)行擬合，即可得到公式中的系數(shù)n的數(shù)值和Q′=a·t′ⁱ中指數(shù)i的數(shù)值，將n和i均作為表征煤體解吸特性的指標(biāo)i_x。