煤与瓦斯突出的动态预测方法简介

【前言】煤与瓦斯突出的动态预测方法简介由文秘帮小编整理而成，但愿对你的学习工作带来帮助。2.煤与瓦斯突出的概念及危害 煤与瓦斯突出是煤炭企业在生产过程中所遇到的严重灾害之一，它的本质是煤矿井下含有瓦斯的煤体在很短的时间内，把大量煤尘和瓦斯混合物向井下巷道迅速喷出的动力现象。在煤与瓦斯突出发生时，会造成井下设施破坏，喷出物掩埋井下工人，更...

摘要：在阐述我国煤矿安全现状的基础上，分析了煤与瓦斯突出的静态预测方法存在的不足之处，介绍了煤与瓦斯突出的动态预测方法，为煤与瓦斯突出的准确预测指出一个发展方向。

关键词:安全事故煤与瓦斯突出 静态预测动态预测

中图分类号：X752 文献标识码：A 文章编号：

1.引言

能源是一国发展的根本支柱，在我国以工业经济为主导的经济高速发展过程中，对能源的依赖不言而喻，而根据我国的能源资源实际，煤炭又是我国最重要的能源储备，因此，大力发展煤炭开采工业不仅是我国目前能源供应的根本保障，也是我国将来能源发展的重要方向。鉴于煤炭工业的重要地位，实现高效、安全、可持续的开采是我国经济实现跨越式发展的有力保障。为了确保煤炭工业这一产业的健康发展，开采安全就是重中之重。近几年来，我国连续发生重大的煤矿安全事故，表明我国的煤矿安全问题没有得到根本性解决。因此，目前来看，煤矿安全仍是煤炭工业最需要解决、最突出的关键性问题。

2.煤与瓦斯突出的概念及危害

煤与瓦斯突出是煤炭企业在生产过程中所遇到的严重灾害之一，它的本质是煤矿井下含有瓦斯的煤体在很短的时间内，把大量煤尘和瓦斯混合物向井下巷道迅速喷出的动力现象。在煤与瓦斯突出发生时，会造成井下设施破坏，喷出物掩埋井下工人，更严重的是喷出的瓦斯（主要成分甲烷）会使人窒息或者引起爆炸，进而造成工人伤亡和设施破坏的严重后果。瓦斯是煤炭形成时的附属形成物，与煤炭并存，我国煤与瓦斯突出矿井分布范围较广，数量较大。且突出次数频繁。目前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。如果采取一些行之有效的措施，我们可做到不发生或减少伤亡事故的发生，煤与瓦斯突出的预测预报是“煤与瓦斯突出”研究的一个主要方面，世界各国关于煤与瓦斯突出的预测预报方法都是建立在地应力、瓦斯以及煤体结构和性能的基础上，利用煤体强度、地应力状态、瓦斯贮存状况以及它们在突出前所出现的异常变化及时地判断是否会发生突出。因此煤与瓦斯突出预测预报技术的研究，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。

3.传统的静态煤与瓦斯突出预测方法

(1)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、煤的放散速度指标ΔP、煤的坚固性系数f以及煤层的瓦斯压力P四个单项指标来进行预测。

(2)瓦斯地质统计法。该方法主要用于突出煤层的区域预测，以划分出突出危险区域和突出威胁区域。该方法的基本原理是依据瓦斯地质统计资料，瓦斯地质观测资料和瓦斯地质图，经过综合分析，具体给出该区域是突出危险区域还是突出威胁区域。

(3)钻孔瓦斯涌出初速度法。该方法主要应用于煤巷掘进工作面和回采工作面突出危险性的预测，其基本原理是依据钻孔瓦斯涌出初速度愈大，工作面突出危险性就愈大的规律，来预测煤巷掘进工作面和回采工作面突出的危险性。

上述方法从实质上来看，大多为统计资料的分析和总结，并无坚实的理论支持，其可靠性和推广性无疑也将受到限制。因此，实现煤与瓦斯突出的动态预测对煤矿安全有着重要的意义。

4.煤与瓦斯突出的动态预测方法

（1）利用声发射预测突出危险性。煤和岩石内部存在大量的裂隙等固有缺陷，煤岩变形及破坏的结果就是裂隙的产生、扩展、汇合贯通。研究表明，裂隙的产生和扩展都将以弹性应力波的形式产生能量辐射，这就是声发射。国外有美国、俄罗斯、日本、加拿大、法国、英国、波兰等国家进行了AE(声发射)技术方面研究。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。我国的研究起步较晚，平顶山矿务局从俄罗斯引进了声发射监测系统，并成功地应用于煤与瓦斯突出预报。声发射技术用于矿井已有几十年的历史，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将取得更大突破。

（2）根据煤层中涌出的氦体积或氡浓度的变化预测突出。科学研究发现，在地震过程中有氡和氦的涌出变化。目前，很多科学家根据氡的活动作为预测地震来临的根据。原苏联学者考察了顿涅茨煤田中2个不突出煤层和4个突出煤层的氦含量后指出:自由释放的瓦斯中，氦含量高，瓦斯压力也相应的高。近来一些国家有人认为煤体中涌出的氦体积可以作为预测突出的一个指标。

（3）根据电磁辐射强度预测突出危险。通过对煤等强度较低岩石变形破裂电磁辐射效应进行了研究。结果发现，电磁辐射强度与煤岩体的载荷及变形破裂过程在数学上呈正相关关系，所有实验结论基本是随着载荷及变形破裂强度的增加而增加。通过研究人员进一步的实验还发现，在现场中有突出预兆的煤层，其电磁辐射强度(幅值)或脉冲数较没有危险时明显增大且呈增长趋势。煤炭科学研究总院重庆分院利用这一原理研制的煤与瓦斯突出危险探测仪，在四川芙蓉矿务局进行了实际应用，取得了较好的效果。电磁辐射法评价煤与瓦斯突出危险技术研究的应用，与常规的煤与瓦斯突出危险预测方法相比，不仅工序简单、工程量小，而且具有消除人工误差、观测范围广、可连续定点或动态观测的优点。

（4）根据煤层温度变化状况预测突出的危险性。近年来进行了利用温度指标的探测预报突出的方法研究。试验观测表明，凡是具有一定规模动力现象发生的矿井，温度变化比较大。煤与瓦斯突出引起煤体温度下降主要是由于瓦斯膨胀和煤的解吸，这一观点已经被大多数研究人员所接受。郭立稳]等通过实验分析得出，煤体在发生不同的动力现象时，煤体温度的变化也不同。发生的动力现象越大，煤体破裂的程度越大，煤体温度上升的越高；煤体温度的升高是由于地应力对煤体的破坏造成的，当温度达到一定的数值后，由于煤体遭到破坏，吸附在煤体中的瓦斯从煤体中解吸出来，吸收了大量的热而使煤体温度逐渐降低。煤体破裂的热效应为瓦斯解吸提供了能量。原苏联的一些学者，采用近工作面地带的温度与煤体原始温度之差作为突出预测指标，该预测方法被原苏联防突委员会推荐使用。把突出的温度变化信息作为突出预测指标之一，并与其它预测指标如电磁辐射强度、声辐射强度等一起进行非接触式突出工作面预测，以提高预测的准确性。随着测温技术的发展，长期困扰煤炭安全生产的煤与瓦斯突出问题将得到较好地解决。

（5）利用数学理论进行煤与瓦斯突出预测。煤与瓦斯突出的发生是由地应力、高压瓦斯、煤的结构性能、地质构造、煤厚变化、煤体结构及围岩特征等诸多因素决定的。突出灾害的发生是极不规则的，其所处的系统是一个不断变化的系统，各种力学作用与这些作用所形成的地质体，大多数都处于复杂的非线性状态。一些先进的数学方法的出现，为解决这一问题开辟了一条新途径。目前，先进的理论方法如计算机模拟、模糊数学理论、灰色系统理论、人工神经网络、专家系统、分形理论和非线性理论、流变与突变理论等已开始应用于煤与瓦斯突出的定量评价与分析中，并取得了一定的研究成果。

5.结语

煤矿安全是煤矿工业最大的发展羁绊，煤与瓦斯突出是煤矿安全的祸首之一，及时准确的预测煤矿井下煤与瓦斯突出发生的可能性的意义不言而喻。静态的预测方法存在先天的不足，虽然目前动态预测方法还不尽完善，但它能考虑更全面的因素，更好的符合井下实践，是煤与瓦斯突出预测的重要发展方向。

参考文献

[1]黄军,木飞.浅谈防治煤与瓦斯突出[J].安全技术与管理.2006

[2]李军涛,杨建军.浅谈煤与瓦斯突出的防治措施[J].煤矿安全.2005