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基于非线性理论的煤与瓦斯突出预测技术分析.pdf

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acousticem isioncom prehensiveindexandgasdensityindex.Throughanalysisoffielddatatopredictthecontrastofconventionalindicators,wehavebenvalidatedforthefrontsideindicatorsinforecastingthefolow-uptim e periodoutburstsituationisacurateandfeasible.K eywordsK K K Coalandgasoutburst Non-linearprediction Acousticem isionGasconcentration Com prehensiveindexThesis ApplicationResearch1绪论11绪论1.1选题的背景及研究的意义据统计, 我国能源工业中, 煤炭占一次能源生产和消费结构中的 70左右,预计 到2050年依旧占到 50以上。 然而, 我国煤层客观的地质赋存状况,决定了各类煤矿事 故的 频繁发生,煤与瓦斯突出就是其中的一种非常严重且比较普遍的矿井生产自然灾害。煤与瓦斯突出, 简 称突出, 是 一种极其复杂的动力现象, 它 是指煤和瓦斯在极短 的时间里向巷道或工作面大量 涌出的过程 。表现为大 量的煤体和 瓦斯突然抛 向巷道空间, 造成煤流埋人、 巷 道充满瓦斯、 使 人窒息。 这 种动力现象发生时间短, 煤 和瓦斯向空 间抛出或放散的速度快, 发 生突出后人员很难迅速反应并逃生, 抛 出的瓦斯如若达到爆 炸条件, 还 会伴随瓦斯爆炸、 粉 尘爆炸等次生灾害的发生, 因 此一直以来成为煤矿安全 生产中的主要制约因素。 煤 与瓦斯突出不仅对煤矿安全带来很大的威胁, 同 时对煤矿的 生产造成很大的影响,煤与瓦 斯突出严重 地影响巷道 掘进速度和 采煤 工作面的推进速度,给矿井采掘接替的正常衔接带来了很大的困难。 1834年 3月 22日,法国的鲁阿雷煤田伊萨克矿井发生了世界上第一次煤与瓦斯突出, 使 人们首次认识了这种严重的地质灾害 。 随 后, 匈 牙利、 前 苏联、 澳 大利亚等国 的煤矿相继发生了突出。迄 今为止大约有 22个国家和地区发生过煤与瓦 斯突出,突 出总次数已超过 4万次。其中,中国、法国、俄罗斯、波兰、日本的突出情况最为严重[1]。我国发生煤与瓦斯突出总次数占世界各国总突出次数的三分之一以上, 是 世界上 发生煤与瓦斯突出最严重、 危 害性最大的国家之一[2]。 自从 1950年 5月 2日, 辽 源矿务 局富国二矿煤巷掘进时发生过有记载的第一次煤与瓦斯突出现象以来, 到 目前为止, 全 国发生突出的矿井总数超过 270个, 累 计突出次数超过 15000万次, 占 世界突出总次数 的35以上。其 中 ,突 出强 度 超 过 1000t的突出就 多 达 100余次。 1975年 8月 8日 发 生在 天 府 矿 务 局 三 汇 坝 一 矿 主 平 硐 石 门 揭 煤 垂 深 412m, 突 出 煤 量 12780t, 突出 瓦 斯量 140万 m3, 粉煤 喷 出 最 远 达 1100m , 是目 前 所 记 录 的 强 度 最 大 的 一 次 突 出 。 1968年 1月 20日 南 桐 矿 务 局 鱼 田 堡 煤 矿 150m 水 平 1406大 巷 发 生 了 突 出 瓦 斯 量 最 大 的突 出 , 突出 煤 量 500t, 突出 瓦 斯 量 350万 m3。 1975年 6月 13日 吉 林 营 城 五 井 在 垂深 439m 处 全 岩 掘 进 巷 道 放 炮 时 发 生 了 第 一 次 砂 岩 与 CO2突 出 , 突出 砂 岩 1005t, 突出 CO21.1万 m 3[3]。近 年 来 , 虽 然 我 国 在 煤 与 瓦 斯 突 出 防 治 方 面 取 得 了 较 大 的 成 就 , 但 突 出 事 故 依然 频 繁 , 突 出 强 度 不 断 加 大 。 2009年 5月 30日 10时 55分,松藻煤电 公司 同华煤矿观音桥三区安稳斜井掘进工 作面过煤门 时发生煤与 瓦斯突出事 故,导 致 77人受伤, 30西安科 技大学硕士 学位论文2人死亡。 2009年 11月 21日 2时 30分,黑龙江龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿,三水平二石门后组 15层探煤道发生煤与瓦斯突出 ,引起风流 逆向,瓦斯 随逆向风流 进入二段钢带机机头硐室发 生爆 炸。事 故发 生导 致 104人遇难,成 为 2009年世界范围内 一次 性死亡人数最多的矿难。 表 1.1我国 近 5年煤与瓦斯突出事故数据统计(数据来源 国家煤矿安全监察局官方网 )根 据 表 1.1,图 1.1对 我 国 国家煤矿安全监察局官方网 站 近 5年内煤与瓦斯突出事故的统计分析可知, 无 论是突出事故造成的死亡总人数还是事故平均每次造成的死亡 人数都随时间呈现渐进式的增长。图 1.1我国近 5年煤与 瓦斯突出事 故趋势分析 (数据来源 国家煤 矿安全监察 局官方网 )目前我国国有统配煤矿中具有瓦斯灾害的矿井 509个, 其 中高瓦斯矿井 163个, 煤 与瓦斯突出矿井 107个。 在 全国参加瓦斯等级鉴定的 15071个煤矿中, 高 瓦斯矿井个数占 到了 2859个,其中乡镇煤矿为 2469个,煤与瓦斯突出矿井中湖南、贵州、重庆为前三位 ,如图 1.2所示。以上资料表明, 我国 煤与瓦斯突出矿井数量多, 分 布范围广且突出事故频繁。 尤 其是随着矿井开采深度的增大, 开 采地质条件的复杂, 突 出带来的深部矿井安全问题将 愈加明显。因 此,致 力于煤与瓦斯突出的机制、 预 测预报和预处理的理论及方法的研究 特年份 死亡 人 数 特大 事 故 次 数 重大 事 故 次 数 事故 次 数2005 131 2 31 332006 190 7 26 332007 167 5 19 242008 166 4 23 272009 232 3 17 201绪论3别是预测预报的研究 不仅对提高矿井的经济效益,而且对提高矿井的安全和社会效益都有着非常重大的现实意义。图 1.2全国各 地区煤与瓦 斯突出矿井 数统计图1.2煤与瓦斯突出预测技术国内外研究现状按预测预报范围和时间的不同, 国 外将预测方法分为三类 第 一是区域性预测, 它主要是确定煤田、 井 田、 煤 层和采掘区域性的突出危险性; 第 二是局部预测, 它 是在 区域性的基础上, 根 据钻探、 采 掘工程等资料, 进 一步对局部地区 如采区 或地点的突 出危险性做出判断; 第 三是日常预测, 它 是在区域性预测、 局 部预测的基础上, 根 据突 出预兆的各种异常效应 如声、电、磁、震、热等 ,对突出危险发出警报。我国将突出危 险性 预测只 分为 区域突 出危 险性预 测和 工作面 突出 危险性 预测 两类。区域突出危险性预测, 用 于预测煤层和煤层区域 包括井田、 新 水平和新采区 的突出 危险性, 并 在地质勘探、 新 井建设、 新 水平和新采区开拓或准备时进行。 其 预测的依据 是查明突出区域性特征, 即 各区域的突出主要因素 地应力、 瓦 斯和煤的物理力学性质 与突出危险性之间的联系。 工作面预测也叫点预测、 日 常预测, 它 包括石门揭煤工作面、 煤 巷掘进工作面和 回采工作面的突出危险性预测。 其任务是确定工作面附近煤体的突出危险性, 即 该工作 面继续向前推进时, 有 无突出危险。 工 作面预测是依据上述三个因素在工作面前方的分 布状态及其随工作面推进的变化。 根据人们对瓦斯突出机理的研究,考 虑众多影响瓦斯突出的因素,提 出不同的观 点 ,这些方法对预测瓦斯突出起到了根本性的作用。 主 要分以下两大类 静 态预测 点预测 和动态预测 连续 预测 。西安科 技大学硕士 学位论文41.2.1静态预测 ( 点预测 )静态预测的根据就是含瓦斯煤体性质及其赋存条件的某些量化指标。 这 些指标主 要包括瓦斯指标、 煤 层性质指标、 地 应力指标或它们的综合指标, 预 测则是考察其中的 单个或同时多个指标是否超过临界值。 具 体说来, 目 前较多采用的指标有钻屑量 、 钻 孔S瓦斯涌出初速度 、瓦斯放散指数 、煤体坚固性系数 、瓦斯压力 。q P? f p1单项指标法。 该 方法主要用于煤层突出危险性预测, 以 划分出突出煤层和非突 出煤层。 该 方法的基本思想是根据煤与瓦斯突出机理, 用 煤的破坏类型、 煤 的瓦斯放散 初速度指标 、 煤 的坚固性系数 以及煤层的瓦斯压力 4个单项指标来进行预测[4]。 表P? f p1.2具体给出了这 4个单项指标的划分标准。表 1.24个单项指标的具体划分标准2, 综合指标 法 。煤 炭科 学 研究 总院 抚 顺分 院、 北 票矿 务局 与 红卫 矿提 出用DK综合指标 与 来预测煤层的突出危险性 [5],DK1.1 ??? ? ffHD /PK 0.74-p3-/0075.0式中, 开采深度;H煤层软分层的平均坚固性系数;f煤层瓦斯压力;p煤层软分层煤的瓦斯放散初速度指标。P?, 综合指标法适用于煤层的区域预测或石门揭煤工作面突出危险性预测, 已 被DK列入我国的防突细则,得到了广泛的应用。其临界值参照表 1.3所列数值。表 1.3综合指标 和 的规定临界取值DK3指标法。 它 是前苏联东方煤研所 1969年提出的, 1970~ 1974年在库兹巴斯、 沃R尔库特和帕尔占斯克等煤田进行了工业试验。其指标是煤层突 出危险性 破坏类 型 P? f MPap/突出煤 层 Ⅲ , Ⅳ , Ⅴ ≥10 ≥0.5 ≥0.74非突出 煤层 Ⅰ , Ⅱ 10 0.5 0.74D K 突出危 险性0.25 无突出 区域≥0.25 15≥0.25 ≥15 突出危 险区域1绪论5 48.1 m axm ax1 ?? iSR 1.2m axm ax2 5.4iSR 式中, 每米钻孔钻屑量的最大值;m axS 每米钻孔瓦斯涌出初速度的最大值。m axi4钻孔瓦斯涌出初速度 法和钻屑瓦斯解吸指标 法。该法是前苏联运用最广q2h?泛的日常预测法,已被列入前苏联的 有煤、岩石和瓦斯突出倾向煤层安全采掘规程中。 钻 孔瓦斯涌出初速度被认为是一个反映煤体物理力学性质、 煤 层瓦斯和煤层应力 状态的综合指标, 已 被列入我国防治煤与瓦斯突出细则。 这 两个指标被广泛应用在我国 煤与瓦斯突出矿井的突出预测中。 5钻屑量法和钻屑倍率法。 钻 屑量被认为是反映地应力大小的一个有效指标, 首 先由德国学者 Noack等提出并得到了广泛的应用。在我国,煤炭科学研究总院抚顺研究所对北票 矿务局所属煤矿的 17个石门进行了钻屑量测量。 初步结果表明, 钻屑倍率 可 作n为突出预测指标,当 大于 4时有突出危险。煤炭科学研究总院重庆分院在南桐和梅田n对煤巷进行了试验,认为钻粉量为正常量的 3倍时最易倾出或压出,如果瓦斯压力大就会发生较大的突出。 钻 屑量指标 为每米钻孔钻屑量的最大值, 其 在我国也被广泛 采m axS用。1.2.2动态预测 ( 连 续预测 )当前所采用的静态工作面突出危险预测方法, 都 是通过钻孔来实现的, 因 此又可 称为静态的钻孔法。 静 态法打钻及参数测定需占用作业时间和空间, 工 程量大, 预 测作 业时间较长,对 生产有一定的影响,并 且这种静态法的准确性也不是很高, 易 受人工影 响 。由于煤层或煤体及其内部所 含的瓦斯并 不均匀分布 ,煤体也随 着开采处于 动态变化中,在钻孔附近取得的预测结果仅仅是局部的, 预 测时刻取得的结果也只是静态, 并 不能 完全代表整个预测步长范围内及煤体稳定前整个时期内的突出危险性。 因 此, 动 态连续 预测的研究正日益引起人们的重视。1声发射技术。 煤 和岩石内部存在大量的裂隙等缺陷, 煤 岩变形及破坏的结果就 是裂隙的产生、扩展、汇合贯通 [6]。研究表明,裂隙的产生和扩展都将以弹性波的形式产生能量辐射,这 就是声发射。声 发射技术可以对破裂源进行定位。 早 在 20世纪 40年代 初 ,美国就利用声发射技术监测金属矿井的岩爆。 随 着计算机技术的应用, 该 项技术在矿 井中的应用更加广泛。 近 年来, 加 拿大的研究人员研究了多种声发射监测系统, 用 于岩 爆预测。 法 国的研究人员也做了很多这方面的研究工作。 前 苏联的顿巴斯煤田对声发射 用于煤与瓦斯突出预测进行了较多研究工作,早在 1974年,突出严重的中央区已有 121个工作面采用了这项技术。 前 苏联用记录噪声脉冲数的方法预报煤与瓦斯突出并在 顿巴 斯煤田进行了推广应用。 我国 的研究起步较晚, 在 现场应用也较少。 平 顶山矿务局从俄 罗西安科 技大学硕士 学位论文6斯引进了声发射监测系统,并用于煤与瓦斯突出预报试验研究 [7]。我国重庆煤科分院生产了声发射监测系统, “ 九五 ” 攻关期间在平顶山矿区进行 了应用。 石 显鑫等研究认为, 声 发射的总事件、 大 事件和能量参数能较好地反映声发射 活动的特征, 总 事件的频繁增多、 大 事件的急剧增加, 是 判别突出的预兆。 王 恩元在实 验室研究发现, 尽 管煤岩体破裂时的声发射信号非常丰富, 但 在煤岩体的破坏过程中是 阵发性的, 表 明了煤岩体的变形破坏过程不是连续的, 而 是阵发性的、 不 均匀的, 因 而 在进行煤与瓦斯突出预报时需进行连续监测 [8]。声发射技术用于矿井已有几十年的历史, 其 在岩爆监测方面已取得一些成果, 尽 管很多人认为声发射突出预测系统是一种很有发展前途的预测方法, 各 国都投入了大量 的人力物力进行了广泛的研究,但目前其突出预测的可靠程度与生产实际的需要还有差 距。 随 着大容量、 高 速度计算机系统的引入和声接收技术的发展, 用 声发射技术进行 突出预测可望获得突破。2利用 V30V60及 Kv指标预报突出。 V30或 V60是指掘进煤巷炮后 30min或 60min内的吨煤瓦斯释放量。 德 国研究表明, 如 果 V30值达到崩落煤可解析瓦斯量的 40, 则 说明存在突出可能性, 如 果达到 60, 则 表示有突出危险。 国 内重庆、 抚 顺分院利用 WTC瓦斯突出参数仪和矿井环境监测系统, 通 过对煤巷掘进工作面瓦斯动态涌出的连续观 测和分析,用掘进煤巷炮后 V30或 V60来反映出瓦斯涌出量的上升幅值,将其作为一项突出预测指标。 俄 罗斯斯阔钦斯基矿业研究院根据连续监测掘进煤巷每个落煤循环的瓦 斯涌出量数据,采 用相对均方根偏差公式计算瓦斯涌出变动系数 Kv表征瓦斯涌出增减的 变化幅度 [9]。国内将 V30或 V60和 Kv两个指标相结合,在部分矿区进行了突出预测试验,并取得了一定的效果。目前,已采用电子计算机求 V30值,爆破后风流中瓦斯浓度曲线的下降段可用幂函数描述 ,如图 1.3。根据放炮后前 10min的瓦斯浓度、涌出量及崩落煤量,即可算出 V30值,偏差不超过 10。图 1.3煤巷爆 破后瓦斯浓 度曲线1绪论73电磁辐射监测技术。 煤 岩体同其他固体材料一样, 都 是由成千上万的电子、 原 子等基本粒子组成, 当 煤岩体受载变形破裂时, 电 子等带电粒子变速运动就会向外辐射 电磁波, 这 就是电磁辐射现象。 我国 和前苏联是较早开展此研究的国家, 日 本、 希 腊、 美国、瑞典、德国等国也开展了这方面的研究。 中国 矿 业 大 学 经 过 十 多 年 时 间 对 受 载 煤 岩 体 及 瓦 斯 解 吸 流 动 等 情 况 下 的 电 磁 辐射进行了较为深入的研究[1012], 结 果表明受载煤岩的变形破裂过程中, 电 磁辐射信号基 本呈逐渐增强的趋势 , 这对于预测预报煤岩动力灾害现象具有重要意义。他们还开发了KBD5型煤与瓦斯突出电磁辐射监测系统,并 在我国二十多个矿井进行了煤与瓦斯突出 、冲击矿压的试验及推广。 结 果显示利用电磁辐射特征来监测工作面易突出煤层的应力 状态是可行的,该电磁辐射监测系统进行预测的指标是电磁辐射强度和脉冲数两个指标, 这大大提高了预测准确率。 重 庆煤科分院对煤矿井下掘进工作面前方煤体内电磁辐射 进行了测定, 考 察了掘进过程中电幅度与钻屑量、 瓦 斯涌出初速度、 钻 孔排放措施之间 的关系,以及突出前后电幅度的变化,他们使用的是电幅度一项指标。 4根据煤层温度状况预测突出的危险性。 利用温度状况预测突出危险性的理论根 据是 瓦 斯解吸时吸热, 导 致煤层温度降低。 温 度降低越多, 说 明煤层瓦斯解吸能力越 强 ,则突出危险性越大。 实 践表明, 煤 层瓦斯含量越高, 这 一效应越明显。 换句话说, 采 掘工作引起工作面前方煤体中应力变化, 导 致瓦斯存在状况变化, 当 压力降低时吸附瓦 斯解吸为游离瓦斯, 吸 收周围煤体的热量, 因 而煤体温度降低。 煤 温降低多少, 反 映了 煤中瓦斯含量大小与应力状态的变化情况。 实 践还表明, 凡 是煤温突然大幅度降低, 就 预示着工作面附近有较大的地质构造 煤层突然变厚、 变 薄、 倾 角突变等 , 有 发生突出 的可能性 [13]。 有两种测温方法来评价煤层的突出危险性 ① 测量从每段炮眼采集的钻屑 的温度; ② 测量工作面新暴露面的温度。5利用煤层中涌出的氦体积或氡浓度的变化预测突出。 近年来, 波 兰利用煤层瓦 斯中氡浓度进行预测。 研 究表明, 在 突出前煤层瓦斯中氡浓度急剧降低, 突 出后又急剧 上升。 突 出前瓦斯中氡浓度下降的原因可能是开始突出时岩层发生强烈变形, 工 作面附 近煤样 中 孔 隙 和 裂 隙 闭 合 使 氡 浓 度 下 降 , 突出 后 原 有 裂 隙 张 开 并 出 现 新 裂 缝 , 氡浓度 升高 [14]。1.3煤与瓦斯突出预测技术的新发展1.3.1现代数学理论 在煤 与瓦斯 突出 预测中 的应 用随着现代数学理论及计算机通讯技术的高速发展, 使 得人们对海量数据的处理变 成了可能。 由 于煤与瓦斯突出影响因素众多, 且 机理复杂, 突 出影响因素与突出随机事 件之间的关系很难用一个简单确定的表达式去描述。 目 前, 基 于模糊数学理论、 灰 色系 统西安科 技大学硕士 学位论文8理论、 神 经网络、 支 持向量机、 分 形理论和小波分析理论等一大批先进的数学方法使 得预测煤与瓦斯突出变成了可能,并取得了一定的研究结果。 蔡成功, 侯 锦秀以统计数据为依据, 应用 7±2心理极限概念和层次分析法确定各 因素权重,采用 定性 数据定 量化 方法建 立隶 属度, 采用 二级模 糊综 合评判 方法 和 “加权平均型 ”评判数学模型 ,建 立了煤 与瓦 斯突出 强度 预测模 糊综 合评判 方法 ,实现 了定 性问题的定量化分析[15]。南存全,冯夏庭利用支持向量机构建了煤与瓦斯突出预测模型。按 SVM的二类划分最优分类面和样本混杂区的边界将特征空间细划为 3个区域, 由 此建立了可将突出 危险性划分为突出危险、突出威胁、安全 3个级别的煤与瓦斯突出的 SVM模型,并建立了突出危险判据指标 [16]。赵耀江、 王 冶基于神经网络建立煤与瓦斯突出预测数学模型, 将 模拟人脑信息处 理机制为基础的非线性动力学系统方法应用于煤与瓦斯突出区域预测, 得 出了突出规模 与瓦斯压力、 垂 深、 放散速度、 地 质构造、 煤坚固性系数的关系, 预 测大、 中 、小规模 突出[17]。 于洪仕,付兴 武针 对目前 滤噪 技术不 能很 好地使 声发 射监测 得以 准确预 报的 情况,进行了基于小波包变换的去噪研究。 该 研究利用信号的小波包分析、 计 算和最优小波 包基选取的方法,通过计算机 数值计算, 模拟了强噪 声下声发射 信号检测, 并通 过 Sym 8小波包与小波变换去噪的比较,证明前者优于后者 [18]。高雷 阜 提 出 了 基 于 混 沌 时 间 序 列 重 构 相 空 间 技 术 的 煤 与 瓦 斯 突 出 的 动 态 反 演 综合假说, 以 及煤与瓦斯固流耦合作用突变预测与重构相空间中混沌吸引子性态同构的反 演判据,系统的以混沌时间序列理论和方法对煤与瓦斯突出进行了预测分析研究 [19]。郭德勇, 范 金志等将层次分析和模糊综合评判方法结合起来应用于煤与瓦斯突出 预测研究中。 运 用层次分析法确定了煤与瓦斯突出各影响因素权重系数, 采 用隶属函数 构造了单因素判别矩阵,并运用模糊综合评判法建立了煤与瓦斯突出预测模型 [20]。分形几何理论作为研究非线性问题的有力的理论工具和方法, 近 几年在煤炭业也 得到了广泛的应用。 如 吕绍林 [21]等进行了突出煤体的粒度分形研究, 此 外, 分 形几何理 论在断层网络复杂程度、煤与瓦斯突出区域分布特征方面的分析应用也比较广泛。 1.3.2人工智能 技术在 煤与瓦斯突出 预测 中的应用如何把反映突 出的 各项监 测数 据快速 、准 确的从 井下 采集到 井上 并进行 快速 处理,是实现煤与瓦斯突出实时预测的重要前提。 随 着通信技术和计算机技术的飞速发展, 数据的采集、 传 输、 计 算、 存 储都变成了可能 , 一 批相关的预测煤与瓦斯突出诊断系统 在现场得到了应用,并取得了比较好的预测效果。 近些年来 国 内外 研制 预 测突 出的 专 家系 统, 如 英国 煤炭 公 司技 术发 展 部已 开发 出1绪论9UPEL专家系统, 该专家系统用于预报井下开采过程中煤与瓦斯突出危险的程序 [2]。 中国科学院地质研究所也正在研制预测突出的专家系统,该 系统被称为 GAS-BURST,它 根据用户提供的矿区地质构造、 地 下水、 瓦 斯、 钻 孔粉尘、 地 应力和已经发生突出的资 料 ,由该系统划出煤矿突出危险区、 危 险带, 预 测突出危险程度随采深增加的变化趋势, 预报突出点的位置; 同 时, 还 能在计算机屏幕上显示突出危险区的位置、 井 下突出点的 位置, 各 次突出间的相互联系等。 西 安西科测控设备有限责任公司根据瓦斯突出的综合 影响因素,以瓦斯涌出量、声发射指标、工作面煤壁温度为基本监测单元,开发了 井 下 、地 面 、 远 程 三 级 综 合 预 警 分 析 机 制 的 煤与瓦斯突出专家分析诊断系统, 经 现场的长 期试验及结果表明,该系统预测效果显著[46]。1.4突出预测敏感性指标及临界值的确定防止煤与瓦斯 突出 的发生 ,除 了把反 映煤 与瓦斯 突出 事故的 前兆 信息实 时采 集外,重要的还要寻找或确定预测煤与瓦斯突出危险的敏感参数指标及其临界值。 目前我国 大多数突出矿井, 在 进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按 照防治煤与瓦斯突出细则 所 推荐的。 但 是, 针 对不同的矿井或煤层, 突 出预测指标 的敏感性及其临界值可能是不同的, 甚 至存在很大的差异。 所 以, 确 定矿井突出预测敏 感指标及其临界值是防突工作中十分重要的内容。所谓敏感指标, 是 对某一矿井煤层工作面进行预测时, 能 够明显区分出突出危险 和非突出危险预测指标, 该 指标的值在突出危险和非突出危险工作面应无交叉或交叉区 域较少。 能 够确定突出是否发生的敏感指标的最小值即称为它的临界值, 通 常同时确定 敏感指标及其临界值 [3]。国外对于突出预测指标的敏感性和临界值研究较少,在这方面我国的研究较为深入。 煤 炭科学研究总院抚顺分院在 “ 八五 ” 期间, 采 用模式识别的方法, 基 于模糊数 学理论,提出的模糊识别模式和指标。煤炭科学研究总院重庆分院引入喷孔率 工作面发生喷孔的钻孔数与钻孔总数之比 的概念表示工作面突出危险性,采用数理统计的手段分析各项指标能够反映突出危险性的程度, 以 此来选择预测突出的敏感指标并确定其 临界值。 然而, 突 出现象的复杂动力机制表明突出的发生是一个复杂的非线性系统在时空 演变过程中的灾变行为。 当 前所采用的预测方法主要存在以下问题 ① 确定一个能够适 应各个突出矿井的临界指标是十分困难的, 不 同矿井有不同的临界指标值; 就 是在同一 个矿井、同一个煤层,在不同的采深、不同的区域,突出危险判据也不相同 。 ② 近 年 来 ,也出现了预测指标不超标,但在实际的采掘过程中发生了突出的实例。上述问题的存在主要是因为 1在不同的有突出的矿区,影响发生突出的三要素煤岩环境 煤层特性、地质构
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