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煤與瓦斯突出預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值的確定方法

作者:趙旭生 董銀生 岳超平  
評論: 更新日期:2011年06月21日

 工作面煤與瓦斯突出(以下簡稱突出)危險性預(yù)測和防突措施效果檢驗是突出礦井進(jìn)行防突管理的兩項關(guān)鍵工作。目前我國大多數(shù)突出礦井,在進(jìn)行突出危險性預(yù)測時所采用的預(yù)測指標(biāo)及其臨界值基本上都是按照《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》所推薦的。但是,針對不同的礦井或煤層,突出預(yù)測指標(biāo)的敏感性及其臨界值可能是不同的,甚至存在很大的差異。礦井在使用中應(yīng)通過現(xiàn)場試驗,摸索和確定適合本礦煤層實際情況的突出預(yù)測指標(biāo)及其臨界值。否則,可能因為指標(biāo)不敏感或臨界值不合適而造成預(yù)測結(jié)果的不準(zhǔn)確,導(dǎo)致誤判,結(jié)果發(fā)生突出事故或增加不必要的防突措施工程。所以,確定礦井突出預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值是防突工作中一項十分重要的內(nèi)容。

  1預(yù)測敏感指標(biāo)的概念及確定方法

  突出預(yù)測敏感指標(biāo)是指針對某一煤層進(jìn)行突出危險性預(yù)測時,在目前技術(shù)水平條件下能夠較為明顯地區(qū)分突出危險和非突出危險的指標(biāo)。

  煤與瓦斯突出是一種復(fù)雜的瓦斯動力現(xiàn)象,是由地應(yīng)力、瓦斯及煤的物理力學(xué)性質(zhì)3種因素綜合作用的結(jié)果。理想的預(yù)測指標(biāo)應(yīng)是能夠完全反映引發(fā)突出的3個因素,而實際上,目前常用的預(yù)測指標(biāo)僅是間接和部分反映這3個突出預(yù)測因素。對不同礦井、煤層或區(qū)域,突出的主導(dǎo)因索有所不同,3種因素在導(dǎo)致突出作用中的貢獻(xiàn)比重有所不同。所以,主要反映突出3因素中某1個因素或兩方面因素的不同指標(biāo),其預(yù)測突出危險的敏感性會有所不同。同時,預(yù)測指標(biāo)還在一定程度上或多或少地受到現(xiàn)場測試條件、儀器性能、操作人員責(zé)任心等外部條件和人為因素的影響,使測定出的指標(biāo)值影響因素復(fù)雜,從而影響指標(biāo)的敏感性。

  判斷一種指標(biāo)是否敏感,主要考慮兩個方面的因素:一是指標(biāo)值的大小是否隨著突出危險性的大小明顯變化;二是影響指標(biāo)值大小的突出危險因素是否大于測定誤差等外部條件和人為因素。具體確定時可根據(jù)在有無突出危險時的指標(biāo)值大小及其變化幅度,以及測試環(huán)境、手段、人員水甲等引起的測定誤差大小等判斷,如在突出危險區(qū)與非危險區(qū)、突出點附近與正常帶、打鉆時噴孔等動力現(xiàn)象(嚴(yán)重度與頻度等)與正常時、措施前后等測值的變化情況,以及測值統(tǒng)計結(jié)果分布規(guī)律、指標(biāo)與其他敏感指標(biāo)的對比等進(jìn)行判斷。所以預(yù)測敏感指標(biāo),必須通過對各種指標(biāo)的實際考察,結(jié)合本礦煤層或區(qū)域的具體測試條件來確定,其敏感指標(biāo)既能體現(xiàn)出本礦煤層的突出主導(dǎo)因素,又適應(yīng)礦井的具體測試條件,從而較好地符合礦井實際。

  2敏感指標(biāo)臨界值的確定方法

  對于一個敏感指標(biāo)而言,希望存在一個理想的臨界值,超過該值一般會發(fā)生突出,否則就不發(fā)生突出。但是,實際情況并不是這樣,突出危險性是一個概率的概念,一般隨著指標(biāo)測定值的增高,發(fā)生突出的概率會增大。所以理想的臨界值并不存在,實際存在的是一個臨界范圍。當(dāng)測定值小于此范圍時沒有突出危險。高于時大多都會發(fā)生突出,而在該范圍內(nèi)時,可能發(fā)生突出,也可能不發(fā)生突出。為便于生產(chǎn)管理,需要在此范圍內(nèi)確定一個合理的臨界點,這樣既能保障安全生產(chǎn),又盡可能地解放生產(chǎn)力,提高采掘進(jìn)度。根據(jù)我國目前預(yù)測技術(shù)水平的實際情況,一般情況下,合適的臨界值應(yīng)該是:當(dāng)測定值大于它時發(fā)生突出的可能性為50%~60%,而小于該值時基本不發(fā)生突出,即突出的可能性很小,礦井的預(yù)測突出危險率根據(jù)煤層危險程度的不同會有所不同,一般礦井可控制在20%~30%。

  敏感指標(biāo)臨界值現(xiàn)場考察方法主要有:①不首先設(shè)定試驗臨界值,在不采取任何防突措施的情況下,根據(jù)多次實際突出前的指標(biāo)測定值與不突出時的測定值相比較直接確定。此法雖然直觀和簡便,但很不安全,容易使安全生產(chǎn)陷入被動,一般礦井難以接受。②現(xiàn)場試驗摸索,試驗臨界值由低向高逐步提高,直到發(fā)生瓦斯動力現(xiàn)象為止。此法雖然較為安全,但試驗周期較長。③現(xiàn)場試驗摸索,先確定一個較高的試驗臨界值,在此臨界值以下根據(jù)實際突出或其他現(xiàn)象確定。此法比第一種方法稍好,但仍不安全,礦井同樣難接受。④通過各種方法先確定一個比較接近真實臨界值的試驗臨界值,再通過現(xiàn)場試驗進(jìn)行修正和適當(dāng)調(diào)整。這種方法比較科學(xué),既能縮短試驗周期,同時又盡可能地保證了安全生產(chǎn)。

  根據(jù)多年來的研究和實踐表明,可以通過歷史資料統(tǒng)計、實驗室和現(xiàn)場試驗等相結(jié)合的方法來綜合確定突出危險預(yù)測敏感指標(biāo)及其臨界值。

  值得指出的是,一些礦井在發(fā)生了個別的“低指標(biāo)突出”現(xiàn)象后,沒有經(jīng)過具體分析就降低指標(biāo)臨界值或懷疑指標(biāo)的敏感性,這是不科學(xué)、不可取的做法。關(guān)于“低指標(biāo)突出”現(xiàn)象的原因是復(fù)雜的,可能與地質(zhì)構(gòu)造的影響、突出主導(dǎo)因素的改變、預(yù)測人員的操作、鉆孔布置、儀器性能等因素有關(guān),也可能與指標(biāo)本身的局限性有關(guān)??赏ㄟ^提高預(yù)測人員素質(zhì)、規(guī)范操作行為、采用多指標(biāo)預(yù)測和結(jié)合工作面各種情況綜合判斷等措施降低這種現(xiàn)象的發(fā)生概率。

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