隧道大断面揭煤突出危险性预测指标研究

公路隧道穿越煤系地层时,如何快速准确测定煤层突出危险性是保障隧道安全施工的前提,其中煤层突出危险性预测指标的选取是关键。以华蓥山隧道K6煤层为工程实例,隧道在大断面开挖应力扰动及放炮震动情况下,采用理论分析、现场测试及实验室数据分析的方式,对煤层瓦斯含量和瓦斯压力进行了对比分析,确定了瓦斯含量比瓦斯压力更具有敏感性,选取瓦斯含量作为突出预测指标更加准确、合理。为下一步隧道内同一组煤层的揭煤防突提供了理论指导。     

隧道煤层突出危险性预测方法的应用

基于某隧道6#煤层进行测试,采用瓦斯压力、瓦斯含量及钻屑瓦斯解吸指标K1值,预测煤层突出危险性,通过多项指标相互验证,提高了指标的准确度和可靠性。通过理论和实践表明,瓦斯含量辅助钻屑瓦斯解吸指标可作为隧道快速揭煤突出危险性预测的指标。     

关于瓦斯隧道揭煤突出危险性预测方法的探讨

当隧道穿过煤系地层时,准确可靠地预测揭煤工作面的突出危险性,是大断面隧道实现安全揭穿煤层的关键环节。以贵州某公路瓦斯隧道揭6号和2号煤层突出危险性预测为例,采用瓦斯含量指标与突出预测指标相互验证的方法,有效杜绝了因客观地质条件或因垂直距离不足,导致瓦斯压力指标测定结果不可靠,进而当选择瓦斯压力作为突出预测指标之一时,突出预测结果出现误判的缺陷,同时对现行规范存在的问题进行了探讨。实践表明,在垂直距离5 m处测定煤层瓦斯压力,垂直距离偏小,对于无烟煤,综合指标(D、K值)不宜作为突出预测的主要指标。     

基于底板瓦斯抽采导巷的小角度石门快速揭煤技术研究

朱集西煤矿中央矸石运输机巷小角度揭11-2煤层,揭煤长度达80 m左右。为了解决在揭煤工作面迎头施工突出危险性预测钻孔和预抽消突钻孔效果不理想这一问题,采用在揭煤区域煤层底板施工瓦斯抽采导巷对揭煤区域进行突出危险性预测和区域消突。实施消突措施后,残余瓦斯压力、残余瓦斯含量均远低于突出临界值,预抽钻孔工程量减少40%,揭煤时间大大缩短。     

基于底板瓦斯抽采导巷的小角度石门快速揭煤技术研究

朱集西煤矿中央矸石运输机巷小角度揭11-2煤层,揭煤长度达80 m左右。为了解决在揭煤工作面迎头施工突出危险性预测钻孔和预抽消突钻孔效果不理想这一问题,采用在揭煤区域煤层底板施工瓦斯抽采导巷对揭煤区域进行突出危险性预测和区域消突。实施消突措施后,残余瓦斯压力、残余瓦斯含量均远低于突出临界值,预抽钻孔工程量减少40%,揭煤时间大大缩短。     

大断面石门揭煤煤与瓦斯突出危险性预测

针对公路隧道等大断面石门揭煤条件下,煤与瓦斯突出危险性预测准确性的问题,基于煤与瓦斯突出的能量学说,分析了在相同的地质、瓦斯赋存条件下,不同断面面积的石门揭煤发生煤与瓦斯突出的危险性,以及发生突出的特点。对此,提出了一套大断面石门揭煤条件下煤与瓦斯突出预测的方法,并利用该方法对梅花箐隧道所需穿越的煤层进行了准确预测。     

隧道揭煤区域预测最小超前距研究及应用

当公路隧道在掘进过程中穿越煤系地层时,将会面临煤与瓦斯突出的风险。确保隧道安全生产,提前准确测定煤层突出参数是关键。隧道在大断面开挖应力扰动情况下,研究分析隧道揭煤区域预测最小超前距、确保隧道安全施工,具有重要的意义。以宝鼎2号隧道工程为例,采用理论分析和数值模拟的方式,对隧道开挖时应力分布规律进行研究分析,得出煤岩应力场分布特征,并推导出宝鼎2号隧道揭煤区域预测最小超前距为14 m。对宝鼎2号隧道ZK15+895 m煤层进行现场预测应用,测得煤层原始应力区瓦斯含量远大于煤层应力扰动区内瓦斯含量,说明在煤层原始应力区内测定的瓦斯参数指标更能真实、准确地反映本煤层突出危险性。     

过断层石门揭煤突出危险性预测方法的探索

对河南某矿过断层石门揭煤的突出危险性进行分析,针对穿断层测压的不准确性与断层对突出影响的不确定性,提出了通过测定瓦斯压力与距断层距离之间的线性关系来分析断层性质的方法,为判断断层2侧煤体的突出危险性提供参考依据;使用D、K综合指标进行突出危险性预测时,选取断层2侧煤体较为有利于突出的参数进行判定,确保石门揭煤的绝对安全,成功预测了该石门揭煤的突出危险性。     

三联隧道高瓦斯工区揭煤防突技术探讨

为了解决三联隧道揭煤中面临的问题,从瓦斯地质的角度出发,分析了煤的变质程度、围岩及地质构造对瓦斯赋存的影响;探讨了影响揭煤施工的关键因素,采用地质指标与瓦斯指标对比分析的方法,重点从区域、煤层、揭煤工作面三方面进行瓦斯突出危险性的预测,形成“四位一体”的综合防突安全措施;总结了三联隧道穿越煤层过程中应采取的有效的揭煤方案及安全防护措施.     

立井揭穿不稳定薄煤层突出危险性预测方法

针对立井揭穿不稳定薄煤层的特殊情况,科学论证并优选突出预测方法,测定瓦斯突出参数时,在控制钻孔深度的前提下进行了循环钻进注浆,在防止浆液渗透到煤体的同时,对较破碎顶板岩层进行了有效封堵,准确测定了煤层瓦斯压力和含量,科学预测了揭煤工作面的突出危险性。结果表明:瓦斯突出参数测定和瓦斯突出预测结果均较为准确。     

基于层次分析法的煤与瓦斯突出预测研究

为了对煤与瓦斯突出进行预测,采用层次分析法研究了煤与瓦斯突出预测方法,分析了煤与瓦斯突出因素,对煤与瓦斯突出瓦斯压力和瓦斯含量临界值进行了确定。建立了煤与瓦斯突出的相关指标的层次分析模型。研究得出,某矿5号煤层的煤层瓦斯压力指标临界值为0.68 MPa,5号煤层瓦斯含量指标临界值为10.8 m³/t;影响煤与瓦斯突出的指标依次为煤的破坏类型和坚固性系数、顶板强度和厚度、煤层厚度、瓦斯压力、地质构造、瓦斯含量和埋深。研究为类似条件下煤与瓦斯突出预测提供了技术支持。     

瓦斯压力在线监测技术在揭煤巷的应用研究

有效监测预警是煤矿瓦斯突出灾害防治的重要环节,我国大多数煤矿主要采用不连续的直接指标法和连续的间接指标法对瓦斯突出灾害进行监测预警,现场缺少瓦斯突出灾害连续直接监测技术。为了获得揭煤巷煤层瓦斯抽放过程中的瓦斯压力变化特征,设计了以连续监测、直接监测为核心的煤矿瓦斯突出灾害实时监测预警系统,采用分区布置多测点实时监测方法,验证了该系统的可靠性和监测数据的准确性,获得了瓦斯压力与抽放时间关系规律。研究表明:煤层瓦斯压力变化与抽放时间、瓦斯解吸状态相关,随着抽放时间延长,煤层瓦斯压力总体上呈降低趋势;随着瓦斯解吸量的增加,煤层瓦斯压力总体上呈升高趋势;随着抽放时间延长,抽放区域瓦斯压力为0.07~0.20 MPa,已低于突出临界值0.74 MPa,验证了煤层瓦斯抽放时间是防治瓦斯突出灾害的重要指标。研究可为煤矿瓦斯突出灾害有效监测预警和防治提供理论基础和技术手段。     

近距离突出煤层掘进期间联合消突的应用研究

针对马兰矿在煤与瓦斯突出危险区巷道掘进时面临邻近层消突的现状,选择在8号煤层掘进过程中对9号煤层进行联合消突方案的研究与应用。实践表明:采用联合消突的方式,不仅缩短了工作面执行综合区域防突措施的时间,确保了“抽、掘、采”平衡,同时,在进行巷道掘进时,能够降低掘进区域突出危险性,保证矿井安全生产,减少瓦斯治理费用,创造更大的社会和经济效益。     

煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展

煤与瓦斯突出预测是突出煤层2个"四位一体"综合防突措施的关键环节,对确定突出预测敏感指标及其临界值具有重要意义。以往突出预测敏感指标及临界值的确定,包括地应力指标和瓦斯指标,是通过现场反复测试、试验确定的;而现今的突出防治管理模式不支持这种方法,故只能采取实验室试验研究,主要是针对瓦斯相关指标的研究,结合部分现场验证来确定。选取大隆矿12煤、芦岭矿8煤、祁南矿3煤、朱仙庄矿10煤、童亭矿7煤和新景3煤等6个煤样,煤种涉及中等变质程度的气肥煤到高等变质程度的无烟煤,试验研究了各煤样瓦斯压力P与瓦斯含量W,瓦斯压力P与钻屑瓦斯解吸指标K_1和Δh_2,以及钻屑瓦斯解吸指标K_1与Δh_2之间的关系规律。结果表明:突出预测的瓦斯指标之间具有单值对应关系,但各煤样的这种对应关系是变化的,国家相关标准给出的突出预测指标建议临界值之间并不对应,也不能完全反映煤层的实际突出危险性与突出严重程度,不同变质程度煤层很难存在统一的临界值;应用煤层瓦斯相关指标之间的对应关系,结合突出煤层的实际,如始突深度、突出动力现象、钻孔动力现象等,可间接确定突出预测敏感指标的临界值。同时,未来精细化的突出防治对突出预测敏感指标有更高的要求,进一步研究的方向应包含反映地应力状况、小构造影响下煤层赋存、预测煤层潜在突出强度的指标,以及适应突出灾害差异性的新突出预测方法及措施效果检验方法。     

基于瓦斯涌出特征的煤与瓦斯突出连续预测技术及应用

针对现阶段煤与瓦斯突出预测技术难以实现时间和空间领域的全方位预测,预测结果准确率低、预测结果发布滞后且影响工作面正常采掘作业生产等技术缺陷,提出了一种利用工作面瓦斯涌出特征预测工作面前方煤与瓦斯突出危险情况的非接触式、连续预测方法。通过对煤矿监测数据结构特征进行综合分析,确定了瓦斯涌出特征突出预警系统的预警指标,建立了煤与瓦斯突出连续预测技术模型,并引入单项预测指标权重评判集,采用加权平均设计思路,构建形成了煤与瓦斯突出预警综合评判规则。在此基础上,采用C/S、B/S双架构系统开发模式,设计开发了瓦斯涌出特征突出预警系统平台。通过下峪口煤矿应用结果显示,该系统平台总体预警准确率达到了86%,且能够超前准确地预测工作面前方的煤与瓦斯突出危险情况,为突出矿井的正常掘进生产提供了安全保障。     

瓦斯含量多元数据融合分析及突出临界值确定

新建矿井由于运行时间较短,对瓦斯含量和地质信息勘探较少,在煤与瓦斯突出预测中存在较大困难。以山西某矿为研究背景,利用地勘钻孔瓦斯含量、瓦斯涌出量反演瓦斯含量以及瓦斯压力正演瓦斯含量相结合的多元数据融合分析方法,对山西某矿瓦斯含量进行预测,对突出危险预测敏感指标及其临界值进行确定。采用3种方法对瓦斯含量进行多元对比分析,结果表明,山西某矿瓦斯含量符合常规瓦斯地质规律,即与标高呈正相关关系;三者数据样本稳定,使得多元数据综合预测瓦斯含量更为可靠;通过对山西某矿10号煤层瓦斯含量预测可知,百米瓦斯含量增加2.6 m³/t,瓦斯风化下界为-257 m;根据邻近矿井煤与瓦斯动力参数与0.74 MPa下的瓦斯含量对比,确定瓦斯含量6 m³/t为该矿发生瓦斯突出的临界值。     

平禹四矿特大型煤与瓦斯突出事故地质条件分析

以瓦斯地质学理论为依据,分析平禹四矿12190工作面运输巷掘进过程和工作面切眼发生的2次特大型煤与瓦斯突出事故,结合平禹四矿所处区域地质构造,分析工作面突出区域的煤层埋深、瓦斯含量、压力、煤的物理力学性质,对煤与瓦斯突出发生的原因进行分析认为:煤层埋深是影响煤层的主控因素,突出区域存在瓦斯包为连锁反应提供膨胀能。综合分析得出,平禹四矿12190工作面发生的2次特大型煤与瓦斯突出事故是地应力、瓦斯压力与构造煤综合作用的结果。     

贝叶斯判别法在煤与瓦斯突出预测中的应用

煤与瓦斯突出影响因素多,难以为其建立合适的多指标非线性预测模型,为提高突出预测的准确性和增强预测预报方法的实用性,文章选用瓦斯压力、瓦斯放散速度等多项影响判别因子,建立了基于贝叶斯判别分析煤与瓦斯突出的判别模型,通过对22组样本的学习和6组样本的预测,验证了该方法在煤与瓦斯判别中具有较高的准确性.     

煤层瓦斯突出危险区综合预测方法

常规的瓦斯突出预测技术,主要从单一角度出发,无法达到多因素影响下的瓦斯突出危险区域预测精度。以某研究区为例,利用基于遗传算法的支持向量机(SVM)网络,预测了瓦斯含量;将孔隙度作为构造煤的判别因子,并通过概率神经网络(PNN)反演方法,得到了构造煤分布情况;介绍了基于自然伽马曲线的拟密度反演方法,获得了煤层顶板岩性情况。综合瓦斯含量、构造煤分布及煤层顶板岩性3个方面特征,建立了一套瓦斯突出危险区域综合预测方法,为判断瓦斯突出危险区提供了理论基础。经过与实际突出位置做验证,预测结果吻合,说明了综合预测方法在此研究区具有较高的准确性。