[發明專利]一種基于瓦斯涌出異常敏感指標的煤與瓦斯突出預測方法

有效

• 申請號: 201811639455.2
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109711632B
• 公開（公告）日: 2023-04-18
• 發明（設計）人: 魏林;尹玉萍;楊鑫;呂明海
• 申請（專利權）人: 遼寧工程技術大學
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06F18/241;G06Q10/0639;G06Q50/06
• 代理公司: 北京華夏正合知識產權代理事務所(普通合伙) 11017
• 代理人: 陳曉寧;韓惠琴

本發明公開了一種基于瓦斯涌出異常敏感指標的煤與瓦斯突出預測方法，步驟為：獲得煤層地質結構特征、煤層賦存特征和瓦斯賦存特征；通過對上述特征進行分析，總結出工作面瓦斯涌出濃度異常規律；基于上述瓦斯涌出濃度異常規律分析，選取能夠有效反應瓦斯異常涌出的三個敏感性指標；對煤與瓦斯突出危險性進行連續的實時預測；確定當前工作面的煤與瓦斯突出的危險性程度。本發明分別從瓦斯涌出平均波動幅度變化異常、瓦斯涌出平均變化趨勢異常和瓦斯涌出大幅度變化頻率異常三個角度分別提出了相應的敏感性指標，降低了監測設備成本，且可連續監測獲得，實現連續實時預測突出危險性，避免局部動態預測實時性不夠強和人為操作失誤而導致的安全隱患。

技術領域

本發明屬于瓦斯突出預測的技術領域，尤其涉及一種基于瓦斯涌出異常敏感指標的煤與瓦斯突出預測方法。

背景技術

煤與瓦斯突出發生前都會有一種或幾種的先期預兆，通常表現為煤體支架壓力突然增加，煤體表面及附近溫度比正常時期有變化，煤壁加速移動、片幫，煤塵突然變大，甚至伴有特殊異響，如放炮、劈裂一樣的悶雷聲，瓦斯濃度忽高忽低，頂鉆或卡鉆，煤體的結構強度降低，次生節理密度增大，煤體層理無序，伴有表面變暗等現象。這些都是煤與瓦斯突出的先期預兆，但不是每次突出發生都會有這些現象出現，甚至在生產過程中出現其中的某些預兆時，煤與瓦斯突出也不一定發生，但瓦斯涌出異常的現象會出現在絕大多數煤與瓦斯突出階段，突出前通常出現瓦斯涌出忽大忽小，瓦斯濃度波動范圍變大，瓦斯濃度變化頻率變大，瓦斯濃度突然升高或者降低等預兆。能夠利用現有的煤礦安全監測監控系統有效地提取出掘進工作面瓦斯涌出異常特征是煤與瓦斯突出危險性非接觸實時預測的核心問題之一。

目前，煤與瓦斯突出危險性的局部動態預測指標通常包括鉆屑解吸指標(K₁、Δh₂)、鉆屑量指標(S)、鉆孔瓦斯涌出初速度指標(q)。這些指標值的測定均需要向煤體進行打鉆得到，屬于接觸式預測方法，一般需要3-5人在工作面進行3-4小時的作業，其優點是可以直接地反映當前工作面煤與瓦斯突出的潛在危險，但其鉆孔作業時間較長，工作量較大，而且由于檢測技術人員本身素質的不同，容易產生人為失誤，對煤礦安全生產會造成一定影響，同時預測時間和采掘時間不統一導致實時性不夠強。

另外，利用模式識別方法根據工作面瓦斯涌出動態特征對煤與瓦斯突出危險性進行預測研究，結果認為利用現有的礦井監測系統考慮工作面瓦斯涌出特征進行非接觸式煤與瓦斯突出預測是可行的，同時也成為利用監測系統監測的瓦斯涌出數據對煤與瓦斯突出預測提供了另一個途徑。專利CN106872663A采用檢測周期內的瓦斯濃度均值、瓦斯濃度最大值和瓦斯濃度最大增長速率特征值來表征瓦斯涌出異常從而對煤與瓦斯突出危險性進行預測，并取得了一定的效果。但是，通過實際的煤與瓦斯突出現場統計資料分析來看，有些情況下煤與瓦斯突出發生前瓦斯濃度會出現突然下降的趨勢而最大值相對平穩，有些情況下會出現瞬間瓦斯濃度升高的情況導致瓦斯濃度最大增長速率較高，甚至有些情況下瓦斯濃度忽大忽小但瓦斯濃度均值整體較平穩也會發生煤與瓦斯突出現象。

發明內容

基于以上現有技術的不足，本發明所解決的技術問題在于提供一種基于瓦斯涌出異常敏感指標的煤與瓦斯突出預測方法，對煤礦安全生產起到了良好的輔助指導作用，避免局部動態預測實時性不夠強和人為操作失誤而導致的安全隱患。

為了解決上述技術問題，本發明通過以下技術方案來實現：

本發明提供一種基于瓦斯涌出異常敏感指標的煤與瓦斯突出預測方法，包括以下步驟：

步驟1：通過分析煤層具有突出危險隱患區域以及發生煤與瓦斯突出位置處的相關資料，得到煤層地質結構特征、煤層賦存特征和瓦斯賦存特征；

步驟2：通過對上述特征進行分析，總結出工作面瓦斯涌出濃度異常規律；

步驟3：基于上述瓦斯涌出濃度異常規律分析，選取能夠有效反應瓦斯異常涌出的三個敏感性指標；