[發明專利]石門揭煤高壓空氣致裂增透和防突效果評價方法

在審

• 申請號: 202210444769.7
• 申請日: 2022-04-26
• 公開（公告）號: CN114737969A
• 公開（公告）日: 2022-07-12
• 發明（設計）人: 李思齊;張志晶;解北京;孫劍;梁天宇;李敏;張根;焦韶禹;趙杰
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司五陽煤礦;中國礦業大學（北京）
• 主分類號: E21C37/14
• 分類號: E21C37/14;E21F7/00;E21F17/00;E21F17/18
• 代理公司: 天津合正知識產權代理有限公司 12229
• 代理人: 于洪杰

本發明創造提供了一種石門揭煤高壓空氣致裂增透和防突效果評價方法，包括：根據瓦斯流量衰減系數，計算第一影響參數；根據初始鉆孔瓦斯抽采濃度和實際鉆孔瓦斯抽采濃度，計算第二影響參數；根據致裂鉆孔半徑和二氧化碳釋放壓力計算理論致裂影響半徑，并根據理論致裂影響半徑和實際致裂影響半徑，計算第三影響參數；根據預設鉆孔數量和實際鉆孔數量，計算第四影響參數；采用優序法計算各影響參數的權重系數，并根據權重系數和影響參數，計算評價結果。本發明創造所述的一種石門揭煤高壓空氣致裂增透和防突效果評價方法，能降低高壓空氣致裂增透和防突效果的評價難度并提升評價結果準確性。

技術領域

本發明創造屬于煤礦開采技術領域，尤其是涉及一種石門揭煤高壓空氣致裂增透和防突效果評價方法。

背景技術

煤與瓦斯突出是一種特殊的瓦斯涌出的現象，在壓力作用下，破碎的煤與瓦斯由煤體內部突然向采掘空間大量噴出，從而嚴重影響煤礦內部的生產安全情況。

近年來，我國在煤與瓦斯突出防治方面已經形成了“四位一體”的綜合防治體系，能夠通過超前鉆孔、深孔松動爆破、預先抽放瓦斯、高壓水射流擴孔和高壓空氣爆破致裂增透等多種手段，提升礦井內部的安全系數。其中，高壓空氣爆破致裂增透技術主要是通過液態二氧化碳相變產生高壓氣體和應力波，在高壓氣體和應力波的共同作用下，煤體會因破裂而產生新的裂隙，同時還能加速原生裂隙的擴展，從而增大煤層內的透氣性和瓦斯抽采效率，進而避免發生煤與瓦斯的突出事故。

但是，在完成高壓空氣致裂增透和防突處理后，工作人員很難對實際的處理效果進行準確評價?，F有的評價方法執行難度較高，且相關評價參數的獲取難度較大，無法及時、準確的獲取評價結果，因此會嚴重影響礦井作業的安全性。

發明內容

有鑒于此，本發明創造旨在提出一種石門揭煤高壓空氣致裂增透和防突效果評價方法，以實現降低高壓空氣致裂增透和防突效果的評價難度和提升評價結果準確性的目的。

為達到上述目的，本發明創造采用如下技術方案：

本發明實施例提供了一種石門揭煤高壓空氣致裂增透和防突效果評價方法，包括：

在高壓空氣致裂前，獲取初始鉆孔瓦斯抽采濃度和預設鉆孔數量；

在高壓空氣致裂后，獲取瓦斯流量衰減系數，根據瓦斯流量衰減系數，計算第一影響參數；

獲取實際鉆孔瓦斯抽采濃度，根據初始鉆孔瓦斯抽采濃度和實際鉆孔瓦斯抽采濃度，計算第二影響參數；

獲取致裂鉆孔半徑、二氧化碳釋放壓力和實際致裂影響半徑，根據致裂鉆孔半徑和二氧化碳釋放壓力計算理論致裂影響半徑，并根據理論致裂影響半徑和實際致裂影響半徑，計算第三影響參數；

獲取實際鉆孔數量，根據預設鉆孔數量和實際鉆孔數量，計算第四影響參數；

根據第一影響參數、第二影響參數、第三影響參數、第四影響參數的次序順次確定各影響參數的優先級，采用優序法計算各影響參數的權重系數，并根據權重系數和影響參數，計算評價結果。

進一步的，所述根據致裂鉆孔半徑和二氧化碳釋放壓力計算理論致裂影響半徑，包括：

根據致裂鉆孔半徑和二氧化碳釋放壓力，分別計算粉碎區半徑和裂縫區半徑，根據粉碎區半徑和裂縫區半徑之和確定理論致裂影響半徑。

進一步的，所述粉碎區半徑采用如下公式計算：

其中：r_c為粉碎區半徑，p為二氧化碳釋放壓力，b為煤體側向壓力系數，k_c為煤體動態抗壓強度增大系數，σ_c為煤體單軸靜態抗壓強度，α_c為粉碎區應力波衰減指數，r為致裂鉆孔半徑；

所述裂縫區半徑采用如下公式計算：