现代煤矿煤（岩石）与瓦斯突出安全新技术.pdf

“ “ “ “ 第九篇 现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯 突出安全新技术 第一章煤与瓦斯突出特征及原因分析 第一节煤与瓦斯突出的原因 一、 影响煤与瓦斯突出的主要因素及其相互关系 煤与瓦斯突出发生的前后， 都有地应力、 瓦斯和煤层的地质构造应力与力学性质的 种种异常表现， 归纳起来， 就是发生突出的三个主要因素 地应力、 瓦斯和煤结构。每次 突出都有这三个因素同时起作用， 前两个因素是导致突出发生与发展的动力， 后一个因 素是阻碍突出发生的力。它们位于一个统一体 突出煤层内， 既有区别， 又相互依存， 既对立， 又联系。如果前两个因素取得支配地位时， 即加在煤体上的地应力与瓦斯压力 所引起的应力， 大于煤的破坏强度 时， 就可能发生突出现象； 当后一因素取得主导 地位时， 即小于“， 就不发生突出现象。如果在前两个因素处于支配地位的地区， 预先 采取降低地应力与抽放瓦斯或提高煤的强度的措施， 人为地造成后一因素取得主导地位 的条件， 那么突出危险就可消除， 从而实现安全生产。 为了分析突出原因， 这里着重谈地应力、 瓦斯和煤结构与强度之间的联系或依存。 地应力、 瓦斯和煤结构与强度同时存在于突出煤层内， 它们之间是互相依存、 互相影 响的。例如， 随着煤层埋藏深度的增加， 地应力增加， 瓦斯压力也增加， 即某一地应力值 总有与其对应的瓦斯压力值。保护层开采后， 突出煤层或邻近层的地应力降低了， 也引 起该层瓦斯的排放和压力的降低， 所以地应力是瓦斯在煤层内储存的条件。 第一章煤与瓦斯突出特征及原因分析 瓦斯对地应力也有反作用， 实验证实， 煤充瓦斯后， 其应力增加， 且所充瓦斯越多， 应 力增值越大； 反之， 排放瓦斯后， 煤的内应力下降。地应力对煤结构和强度的影响已为人 们所熟知， 例如， 单向受力状态的煤 （煤壁附近） ， 其强度最低， 三向受力状态的煤 （煤体深 处） ， 其强度增高。应力还影响着煤的力学性质等。瓦斯对煤结构和强度的影响更为矿 工们所了解， 当在通风不良积聚瓦斯的隅角或煤壁刨煤时， 很省力； 在通风良好的煤壁刨 煤时， 很费力。保护层开采后排放了瓦斯的突出层， 煤变硬， 强度增加， 一般可达 “ 倍 以上。因此， 从突出发生的观点来看这三者的关系是， 原始地应力 （简称原地应力） 越大 的地点， 其突出危险性越大， 因为它不仅地应力高， 而且这些地点的原始瓦斯压力也可能 较高， 而煤的强度还可能较小； 相反， 在原地应力低的地点， 突出危险性减小。基于这个 道理， 突出的研究工作不仅要从三个因素的个体 （区别） 方面进行考察， 而且还必须从三 个因素的总体 （联系） 方面进行考察， 这样才是全面的。过去国外的不少突出假说都只强 调了个体方面， 忽略了总体方面， 从而得出片面的结论。近年虽出现了综合假说， 看到了 三个因素， 但是对这三方面相互关系的研究， 还是不够的。 上述的瓦斯压力与地应力依存原理， 对突出的预测预报、 地应力测定、 瓦斯压力与瓦 斯储量测定都有意义。例如， 在垂深相同的地方， 同一煤层中所测的瓦斯压力一般应相 等， 因为重力地应力是相同的。如果测出某地区瓦斯压力增高， 且测定的数据确实可靠， 那就说明这是个地应力增高区， 可能有地质构造应力存在。在目前地应力测定还有困难 的条件下， 搞好原始瓦斯压力的测定工作， 对发现瓦斯煤层的地质构造应力区有现实意 义。 二、 破碎煤体的主导力 煤与瓦斯突出的最初阶段发生着煤体突然破碎的过程， 那么什么是煤体突然破碎的 主导力 突出煤层内存在着地应力 （包括自重应力、 地质构造应力和采动集中应力） 、 瓦斯压 力和煤体的自重力。这些力， 在一般情况下不是平列的， 有大有小， 方向也不相同 自重 应力和煤的自重力是铅垂方向， 煤的自重应力所派生的侧应力是水平的， 而地质构造应 力一般是水平的， 瓦斯压力属于流体压力， 是各向均等的。当煤层内有巷道时， 巷道周围 的瓦斯压力对煤体的作用力指向巷道。在力的数量上， 一般可用以下诸式表达 自重应力 在铅垂方向 . 第一章煤与瓦斯突出特征及原因分析 抗拉强度 “,“,;“ , （“ “） --,“ 第九篇现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯突出安全新技术 图 “ “ 煤内某点的主应力与应变 而 ［““（“ 以上型号 内存 、 打印机普通 5; 针打印机 “软件环境 7A “ BCA-D 以上版本磁盘操作系统； /0123） 机械噪声的抑制 长期的现场试验表明， 机械设备工作时产生的噪声信号与煤岩体变形破裂过程中产 生的声发射信号存在较大差异 机械噪声信号有一定的周期性， 即机械噪声信号的频 谱分布相对稳定； “机械信号的振幅随时间变化不大。因此， 可以充分利用机械信号的 上述特点来达到降低机械噪声干扰的目的。在软件中我们设计了 个判别机械噪声信 号的参数 逻辑门限 “ 逻辑门限 “是人为设置的判定有效信号的参数指标， 其大小由现 场环境的噪声水平来确定， 取值范围为 “ ““。长期现场实践表明， 在掘进工作 9 第三章煤与瓦斯突出预测与防治技术 面， 取 “ 较为合适。 噪声信号水平 “ “ “ 和“,078 20。预测或效检工作面突 出危险性的方法是 在巷道掘进工作面打 / 个,,、 孔深 5*, 的钻孔， 钻孔布置于软 煤分层中， 一个钻孔位于巷道工作面中部， 另两个钻孔位于距巷道两帮各 *“, 的位置， 钻孔均平行于巷道掘进方向。钻孔每打到 ,、 , 和 5, 深度时测定一次和“值。 巷道采用炮掘施工方式， 防突措施采用超前抽放和工作面超前钻孔排放， 以释放煤 体瓦斯和煤层应力。工作面超前排放钻孔直径选用-’,,， 深度 ,， 共打 / 排 “ 个钻 孔。钻孔布置如图 ’ . / . 所示。另外， 巷道施工过程中， 在巷道两邦每隔 “, 做一钻 场， 由钻场向前方打抽放孔， 钻孔直径5“,,， 长度 “,。 5/ 第三章煤与瓦斯突出预测与防治技术 图 “ “ 戊二下延皮带下山防突措施孔及效检孔布置图 （断面图、 俯视图、 侧视图） 己*。 二、 局部多排钻孔排放瓦斯 当石门揭开有突出危险的煤层时， 极易发生煤与瓦斯突出。在石门预定的断面轮廓 外布置多排扇形穿层钻孔， 通过钻取部分煤体和排放瓦斯可以防止揭煤时发生突出。在 已建立抽放系统的突出矿井， 可以将多排钻孔与抽放系统连接起来， 加快瓦斯的排放速 度。天府矿务局已用这种措施揭穿 / 多处有突出危险的煤层， 其中大部分在垂深 “） （ 5 3） 式中 8 煤层的瓦斯压力， 01； 注水压力 （钻孔口） ， 01； 7 第九篇现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯突出安全新技术 地表距孔口的深度， ； 上覆岩层的平均密度， “ ； “ 重力加速度， 长宽高 北头嘴 采煤机， 前后工作溜为 86*’/ ’’ 第九篇现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯突出安全新技术 ““ 型和 ’’*“ 型， 割煤高度为 ,-， 采用两采一放， 截深为 “,’-， 一次循环 .,-， 四六制作业。 二、 工作面布置方式 （一） 通风方式 /.““ 工作面采用 “0 1 2” 型通风方式， 一进两回布置， 进回风顺槽沿煤层底板布置， 采用铁棚支护， 断面面积为 3-； 内错尾巷水平距回风顺槽 .“-， 沿 . 号煤层顶板布置， 采用锚杆支护， 巷道断面面积为 /-， 用于解决工作面回风落山角瓦斯。 （二） 抽放方式 工作面采用顶板走向高抽巷抽放上邻近层瓦斯。多年来对综放工作面顶板岩石活 动规律的研究表明， 工作面开采过后， 采空区内的顶板岩石破坏可分为 “三带” ， 即冒落 带、 卸压带和弯曲下沉带。抽放巷道的布置层位应处于卸压带范围内， 卸压带范围内的 顶板岩石活动是一个循环动态过程， 从瓦斯涌出规律和抽放效果来看， 这一过程分为三 个阶段， 称为顶板卸压开始期、 卸压活跃期和卸压衰退期。 顶板卸压开始期为工作面顶板开始活动直到直接顶垮落、 老顶开始离层这一阶段。 范围为工作面前方 - 至采空区后 -， 这一阶段的冒落高度为顶板以上 ., 4 ./-。 顶板卸压活跃期为老顶离层加剧开始冒落到逐渐被压实这一阶段。范围为工作面 采空区 4 .3-， 这一阶段的冒落高度为顶板以上 , 4 “,-。 顶板卸压衰退期为冒落岩石逐渐被压实到采空区压实区这一阶段。范围为工作面 采空区 .3- 以后， 这一阶段的冒落高度为顶板以上 “, 4 ’/,*-。实际上此范围破碎 顶板由于逐渐压实， 顶板冒落带与裂隙带已无明显分界。 由以上分析表明， 理想的抽放段为顶板卸压活跃期， 抽放通道布置层位为工作面顶 板 “,- 以上， 如图 3 5 ’ 5 * 所示。 图 3 5 ’ 5 *影响瓦斯抽放的顶板岩石卸压三阶段示意 （三） 走向高抽巷布置参数 走向高抽巷布置参数选择， 除了应考虑布置在冒落带以上以外， 还应考虑布置在邻 .. 第六章现代瓦斯防治技术在生产中的应用 近层密集区， 以便有效地抽放邻近层的瓦斯。因此， 走向高抽巷布置层位确定为自工作 面顶板以上 “ 处的 ’ 号煤层中。该层位为上邻近层 、 、 、 ’、 “ 号煤层和 *’、 *“ 灰岩富集瓦斯层段。走向高抽巷距回风巷水平距离 ， 走向高抽巷终端距切巷 ， 断面面积为 ’。其布置方式如图 , - , “- 所示。 图 , - , “-’ 工作面巷道布置平、 剖面示意 三、 走向高抽巷抽放瓦斯效果分析 （一） 工作面开采期间瓦斯涌出情况 ’ 工作面初采推进到 以前， 由于直接顶尚未断裂， 顶板未卸压， 工作面的瓦 斯主要来源于煤层， 绝对瓦斯涌出量为 “.“/ 01。随着工作面的推进， 直接顶逐渐开 始冒落， 顶板开始卸压， 当工作面推进到 . 时， 瓦斯， 涌出量增大到 ““/ 01， 工作 面瓦斯出现第一次高峰， 大量瓦斯通过内错尾巷排出。当工作面推进到 ’ 2 “ 时， 直 接顶垮落， 老顶开始活动， 高抽巷开始抽出瓦斯， 抽出量达到 -- 2 ““/ 01， 工作 面瓦斯涌出量增大到 “’“/ 01， 出现第二次高峰， 当工作面推进 “ 以后， 老顶开始 垮落， 高抽巷大量抽出瓦斯， 工作面风排瓦斯量稳定在 “/ 01 左右， 见图 , - , “. 和 表 , - , “’ 所示。 （二） 瓦斯抽放率分析 ’ 工作面开采至 ’ 后， 高抽巷开始抽出瓦斯， 抽出量为 --“/ 01， 工作面 开采至 “ 时， 走向高抽巷抽放瓦斯量达到 ““/ 01。在工作面整个开采期间， 高抽 巷抽放浓度为 ’.-3 2 3， 最大抽放瓦斯量为 .“/ 01， 平均抽放瓦斯量为 ““.“/ 01。见表 , - , ““ 所示。 ’ 第九篇现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯突出安全新技术 图 “ “ 工作面初采期顶板卸压高度、 瓦斯涌出量与推进度关系 表 “ “ ’ 工作面风排、 抽放瓦斯量 月份 风排瓦斯量 回风巷* （ ,-“） 尾巷* （ ,-“） 小计* （ ,-“） . 抽放量 瓦斯量* （ ,-“） . 合计 绝对量* （ ,-“） 相对量* （ ,-“） 推进度* /01010/0201000’1 /0’0101/0/0/0/100 10000’010101’0’/ 00’0/0/1/0’01/00’ 10/0’0’010’0/100/ 110’00’10110/0/10110// /0’010’000’001 0110’0’010110/1’0/0/ 0’0/010/00/0/’0/ ’10/101/0011/0’0/0’0// /0/’010’/0101101/0//0/ /0’010/0’/01’0/00/ 平均10/0/010’0/0110’0’’0/ 注 工作面 年 月开采。 表 “ “ ’ 工作面走向高抽巷抽放效果 工 作 面 抽 出 率 风排* （ ,-“ ） 风排率* . 抽放* （ ,-“ ） 抽放率* . 合计* （ ,-“ ） 上邻近层抽出率 邻近层 * （ ,-“ ） 抽放层 * （ ,-“ ） 抽出率 * . 010’0/0110’10/0’0 在工作面开采期间瓦斯抽放量与抽放浓度与工作面推进速度关系不明显， 与高抽巷 的布置层位关系密切， 根据综放工作面上覆岩层活动规律的研究结果， 走向高抽巷布置 11 第六章现代瓦斯防治技术在生产中的应用 层位在距 “ 号煤顶板 左右的 号煤层中， 该位置处于破坏冒落带 （’“） 和裂隙 带的过渡层位附近， 易于与采空区连通， 所以其抽放浓度较低， 在工作面整个开采期间高 抽巷的抽放浓度始终在 * ,-之间变化， 如图 . / * / , 所示。而走向高抽巷布 置在距开采层 “’ 以上的其他综放工作面抽放浓度均在 *’- ,’-左右， 因此， 高抽巷 的布置层位以 “ 倍顶板冒落高度以上为宜。 图 . / * / ,,’’ 工作面抽放量、 抽放浓度与推进度的对比 ,’’ 工作面在开采期间， 由于抽放的浓度较低， 为了提高工作面的抽出率， 只有加 大抽放量。因此， 只有合理地调节抽放负压才能保证工作面的抽放量。,’’ 工作面在 开采过程中， 根据工作面推进速度适当调节抽放负压取得了很好的效果。 工作面推进度 0 1日 2 1日 3 1日 抽放负压 “456“ .456. 456 总之， 在工作面走向高抽巷布置层位偏低的情况下， 通过合理选择与调节抽放负压， 有效地提高了工作面的抽放混合瓦斯量， 保持了良好的瓦斯抽放效果， 邻近层抽出率达 到了 ,-。 四、 工作面内错尾巷排放瓦斯效果分析 由表 . / * / 可知， ,’’ 工作面平均瓦斯涌出量为 ,1 78， 其中风排瓦斯量 第九篇现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯突出安全新技术 为“ ’， 占总量的 “*,。在风排瓦斯量中， 回风巷排放瓦斯量为 “- . /“/* ’， 平均为 “/ ’， 占风排总量的 -“-,； 内错尾巷排放瓦斯量为 “* . “0 ’， 平均为 0“*/ ’， 占风排总量的 01“,。由此可知， 由于内错尾巷处 于工作面落山角上部有利部位， 有效地控制了工作面除高抽巷抽放以外的采空区瓦斯， 大大减轻了工作面回风风排瓦斯的负担。同时也改变了回采工作面落山角风流到流动 状态， 从根本上解决了综放工作面回风落山角瓦斯超限问题。 在初采期间， 当工作面推进到 * 时， 瓦斯涌出出现第一次高峰， 风排瓦斯量达到了 “ ’， 当时工作面回风瓦斯浓度为 1“,， 落山角瓦斯浓度为 1“/,， 尾巷瓦斯浓 度为 “/,， 第一次瓦斯涌出高峰没有对工作面产生任何影响； 当工作面推进到 时， 瓦斯涌出出现第二次高峰， 走向高抽巷开始抽出瓦斯， 工作面总瓦斯涌出量为 “ ’， 其中抽放量为 “00 ’， 风排瓦斯量短时间达到 “*0 ’， 当时工作面回 风瓦斯浓度为 1“,， 落山角瓦斯浓度为 “,， 内错尾巷瓦斯浓度持续 ’ 超过 ,， 尾巷瓦斯遥测断电仪断电停产。此后， 高抽巷抽放量逐步增加， 风排瓦斯量逐步减 少， 尾巷瓦斯浓度降至 “/,以下。当工作面推进到 时， 瓦斯涌出出现第三次高峰， 此时， 高抽巷达到正常抽放量， 风排瓦斯浓度降到 1“*,以下， 尾巷瓦斯浓度降至 , . “/,， 第三次瓦斯涌出高峰也没有对工作面产生任何影响， 初采结束。 11 综放工作面的初采情况表明， 走向高抽巷布置在 号煤层中， 虽然对整个工 作面抽放浓度有一定的影响， 但对解决初采期瓦斯有明显效果， 工作面推进到 时就 开始抽出瓦斯， 和布置在 1 号煤层中的高抽巷相比， 始抽距离提前 1 以上。由于工作 面布置了内错尾巷， 初采期间大量瓦斯从内错尾巷排放， 工作面回风和落山角没有发生 瓦斯超限， 内错尾巷仅短时间出现瓦斯超限， 在整个初采期间， 通过合理调节工作面回风 巷和尾巷风量， 使尾巷瓦斯始终保持在较低的水平。 五、 综放工作面安全情况分析 11 综放工作面走向高抽巷， 控制了上邻近层 “,的瓦斯不向生产空间涌出； 内错尾巷分担了工作面风排瓦斯量的 01“,， 由于其综合作用， 11 工作面在正常生 产期间， 回风巷风流瓦斯浓度一般在 1“, . 1“*,， 回风落山角瓦斯浓度一般在 1“/, . “1,， 尾巷瓦斯浓度一般在 “1, . “/,， 除初采期发生过短时间尾巷瓦斯超限以外 解决了综放工作面瓦斯问题， 为综放工作面安全生产创造了有利条件， 成功地摆脱了外 部局扇稀释回风落山角瓦斯的局面， 工作面也从未发生煤层自然发火征兆。11 工作 面创造了年产 1 万 2 的公司最高记录， 平均月产达到 0*/112， 最高月产达到 2， / 第六章现代瓦斯防治技术在生产中的应用 为集团公司在高瓦斯易燃煤层的条件下， 闯出了一条适宜综放工作面高产高效、 安全生 产的新路。 六、 结论 综放工作面顶板走向高抽巷布置在距 “ 号煤层 的 号煤层中， 抽放负压保持 在 ’* ,-./ 时， 抽放浓度在 ,0 “’0， 平均为 0， 抽放瓦斯量为 ’,1 “,2 34， 平均为 ,2 34， 占工作面瓦斯涌出总量的 ,“0， 有效地控制了上 邻近层瓦斯向工作面开采空间的涌出， 在瓦斯治理过程中起到了决定性作用。适当提高 走向高抽巷的布置层位， 可有效提高抽放浓度和抽放量。 综放工作面采用 “5 6 7” 型通风方式， 内错尾巷风排瓦斯量平均为 1,“2 34， 占总 排风量的 1’*0， 有效地控制了工作面采空区瓦斯向回风落山角的积聚， 减轻了回风巷 排放瓦斯的负担， 从根本上解决了综放工作面回风落山角瓦斯超限问题。 走向高抽巷、 内错尾巷的布置方式， 减少了采空区的漏风通道， 克服了外错尾巷、 倾 斜高抽巷易引发采空区自然发火的弊端。 *’’ 工作面治理瓦斯的效果证明， 顶板走向高抽巷配合 “5 6 7” 型通风方式， 在高 瓦斯、 易燃煤层条件下， 使得 *’’ 工作面年产创造了 ’ 万 8 的公司最高记录， 平均月 产达到 1,“’’8， 最高月产达到 8。 煤与瓦斯突出预测系统的研究 一、 概述 纵观目前国内外煤与瓦斯突出区域性预测方法， 主要是通过现场资料的收集和整 理， 借助于必要的测试方法和瓦斯地质编图等手段， 分析得出煤与瓦斯突出与有关地质 因素之间的相关规律， 对未采区域进行煤与瓦斯突出危险性预测。这些方法存在的主要 问题是， 影响煤与瓦斯突出的因素非常复杂， 获取的信息量很大， 传统的分析方法不能充 分利用现场资料中包含的大量的瓦斯地质信息， 综合分析和判断的人为性较大， 难以保 证预测结果的可靠性和准确性。因此， 采用计算机信息技术， 建立煤与瓦斯突出预测系 统， 是煤矿安全领域具有理论和实际意义的研究课题。 二、 煤与瓦斯突出预测系统的狭义与广义概念 煤与瓦斯突出预测系统的概念有狭义与广义之分。其狭义概念为对煤与瓦斯突出 1 第九篇现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯突出安全新技术 进行预测的理论及方法的算法集合。在实际系统开发时， 可以包括一种或几种理论及方 法， 通过手工或数据文件形式输入数字数据， 完成一项预测。而广义概念则为多种形式 的输入输出， 多种预测理论及方法的综合体系， 在实际系统开发时， 输入与输出数据的格 式可以包括图形、 数字等， 具有对多元空间信息的分析和处理功能。 广义概念上的煤与瓦斯突出预测系统研究， 是煤与瓦斯突出预测研究的理论与技术 发展的要求。多信息、 多理论及方法的结合， 是解决复杂问题、 验证理论及方法的适用 性、 完善理论及方法， 乃至新理论新方法产生与发展的关键。同时， 随着计算机信息技术 的发展， 煤与瓦斯突出预测系统具备了多种形式信息获取、 分析及表达的技术手段， 本项 突出预测系统的研究即采用广义概念上的预测系统。 三、 煤与瓦斯突出预测系统的结构及功能 系统按信息流的流动顺序， 其结构依次分为信息输入、 信息预处理、 信息管理、 信息 预测、 信息输出 大部分 （图 “ “） ， 其下为各部分对应的基本功能。 图 “ “煤与瓦斯突出预测系统的结构及功能 四、 煤与瓦斯突出预测系统中相关问题研究 （一） 图形矢量化研究 矢量化图形可以突出反映研究区域的点、 线、 面特征， 其存储容量小， 精度高， 因此在 科研与工程中得到广泛应用。 目前， 图形矢量化一般采用 种方法 第 种方法是用数字化仪对图形进行矢量化； 第 种方法是用图形矢量化软件对图形进行矢量化； 第 种方法是用矢量图形软件对图 ’ 第六章现代瓦斯防治技术在生产中的应用 形进行手工矢量化。 种图形矢量化方法的对比见表 “ 。 表 “ 图形矢量化方法对比 对比项目 矢 量 化 方 法 用数字化仪对图形 进行矢量化 用图形矢量化软件对 图形进行矢量化 用矢量图形软件对图形 进行手工矢量化 原始图形来源实际图形实际图形的扫描文件实际图形的扫描文件 适用范围任何图形任何图形任何图形 最适用范围中、 小型简单图形任何图形， 尤其是大型复 杂图形 中、 小型简单图形 生成图形的精度受人为因素影响， 含矢量 化坐标多次定位误差 高受人为因素影响， 无矢量化坐 标多次定位误差 生成图形的质量高受输入图形质量及软件自 身识别算法的影响， 一般 不高 高 人的工作量大小大 对设备要求一般不高一般不高， 但大型复杂图 形的处理对设备要求较高 一般不高， 但大型复杂图形的 处理对设备要求较高 从表 “ 可以看出， 采用图形矢量化软件对图形进行矢量化是一种较好的方 法， 它可以高精度地对任何图形进矢量化， 同时大大减少了人的工作量。但是目前的矢 量化软件对专业性图形的识别能力差， 同时受输入图形质量的制约， 输出的矢量图形往 往质量不高。因此， 如何开发一种智能化较高的多专业性图形矢量化软件， 是研究工作 中的一个问题。 （二） 信息提取和预处理研究 研究煤与瓦斯突出预测系统， 需要研究预测的评价指标， 建立评价指标体系， 具备对 多元空间信息进行综合分析和处理的功能。因此， 需要研究评价指标的取值方法， 包括 离散数据的取值方法、 连续图形的离散化取值方法和文字信息的量化复制方法， 实现瓦 斯地质信息的自动化提取。 图形信息是预测系统中一项必不可少的数据。目前采用计算机处理是处理图形图 像信息的一种方法， 但在图形矢量化及矢量化图形中图形信息的提取方面研究不足， 而 矢量化图形是本项研究工作的基本图形资料， 且图形信息均取自于矢量化后的图形， 因 此， 如何从计算机图形图像处理出发， 研究矢量化图形的识别及矢量化图形中所需图形 信息的提取技术， 是研究工作中的又一项问题。 （三） 图形标记专业、 标准化研究 图形标记要专业、 标准化， 不仅指各专业应有其各自的图形标记， 而且指新老图形资 ’ 第九篇现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯突出安全新技术 料要有标准化的图形标记， 这样可使各专业图形有了统一的图形表达， 便于研究与交流。 可通过建立标准化图形标记库来解决这一问题。 （四） 信息管理研究 整个预测系统以工程形式对输入与输出文件进行统一管理。多种信息采用信息库 的形式存储， 同时以数据库的形式进行管理。对空间属性数据进行三维空间显示， 并标 定其他属性以利于查询及分析， 实现瓦斯地质信息的可视化处理与表达。 （五） 预测报告编排研究 针对不同的预测理论及方法， 编排一系列多信息输出的报告模板， 对预测结果进行 详尽的报告。 （六） 信息共享研究 提供广泛适用的输入输出文件格式， 以达到最大程度上的信息共享。文件可包括二 进制的数据文件 （“） 、 文本数据文件 （） 及矢量图形格式文件 （“’、 “） 等。 （七） 系统开放性研究 开放性是系统完善的一项技术指标。通过合作开发、 开放源代码及二次开发技术资 料的提供， 使系统臻于完善。 （八） 预测理论及方法研究 预测理论及方法是预测系统的核心与灵魂。通过多种预测理论及方法的计算机模 块化及大量实验数据的检验， 逐步形成一个预测功能完善的系统。 五、 结语 煤与瓦斯突出预测系统的研究是一项从几种信息管理到多种信息管理， 从几种理论 及方法应用到多种理论及方法应用的一项研究， 具有专业化、 高标准的系统开发特点， 同 时其工作量大， 技术难度高， 又是一项需要长期进行的研究， 但从长远角度及技术进步的 角度看， 煤与瓦斯突出预测系统的研究， 必将有力推动煤与瓦斯突出预测技术的发展与 进步， 为煤矿安全生产提供坚实的技术保障。 平顶山十矿戊 * ,煤层掘进工作面突出预测指标初探 平顶山十矿为煤与瓦斯突出矿井， 主采丁组、 戊组、 己组三组煤层。戊 * ,煤层至 -,,, 年 . 月共发生煤与瓦斯突出 , 次， 且均发生在掘进工作面， 严重影响巷道安全高效 // 第六章现代瓦斯防治技术在生产中的应用 掘进， 对矿井安全生产和高产高效构成了一定威胁。 为了防治煤与瓦斯突出， 多年来， 十矿主要采用钻孔瓦斯涌出初速度值指标进行 采掘工作面突出危险性预测， 在保证矿井安全生产、 减少防突工程量方面起到了重要作 用。经过长期的应用， 也发现了一些问题和不足， 如预测工艺操作不够规范， 有时出现高 指标不突出而低指标却发生突出的现象； 对历年的预测资料没有进行过详细统计分析； 对有关预测指标的变化规律及其合理性缺乏系统研究。本文以掘进工作面突出危险性 预测研究为重点， 以十矿普遍使用的值预测方法为基础， 根据对十矿戊 “ 煤层中区和 东区 个煤样挥发分的测定分析和 ’ 个掘进工作面 * 次预测结果和 次突出事例 的统计分析， 对掘进工作面突出危险性预测指标评价方法可靠性进行研究。 一、 矿井概况 （一） 煤层地质概况 十矿位于平顶山矿区东部， 井田边界西以 勘探线与一矿相邻， 东以 勘探线东 , 分别与十二矿、 八矿相邻， 南以煤层露头、 北以李口向斜轴部及 “ *, 煤层底板等 高线为界， 东西走向长度为 -.,， 南北倾斜宽度为 *-.,。 井田内有三组含煤地层， 上部为二叠系石盒子组， 内含丁组、 戊组煤层， 中部为下二 叠系山西组， 含己组煤层， 下部为石炭系太原组， 含庚组煤层。三组含煤地层总厚度约为 ’,， 其中主要可采煤层为丁 “ 、 戊 “ 、 己、 己 “ *， 煤层总厚度为 -,， 此外， 戊’、 戊、 庚’、 庚、 庚等属于局部可采煤层。 （二） 瓦斯突出情况 戊 “ 煤层瓦斯压力最大为 -/01， 最小为 -*’/01， 煤层瓦斯含量为 - 2 -,3 4。’’ 年 月戊 “ 煤层发生第一次煤与瓦斯突出， 至 年 * 月戊 “ 煤层 共发生瓦斯突出 次， 历次突出情况见表 “ “ 。 表 “ “ 十矿戊 “ 煤层历次突出情况统计 序号突出时间突出地点巷道类型 标高 3 , 垂直深度 3 , 突出强度 煤 3 4瓦斯 3 , 突出前 作业工序 突出类型 ’’-- 机川上山“ *放炮压出 ’’--*“ 东区出煤巷平巷“ ’*割煤压出 -- ’ 机巷平巷“ 放炮压出 -- 北翼一采区戊组轨道上山“ ’放炮压出 -*-* 机巷平巷“ *割煤压出 第九篇现代煤矿煤 （岩石） 与瓦斯突出安全新技术 序号突出时间突出地点巷道类型 标高 “ 垂直深度 “ 突出强度 煤 瓦斯 “ 突出前 作业工序 突出类型 ’’*’ * 风巷平巷, *’*-’*.装药压出 -’’* *. 机巷平巷, *-**割煤压出 /’’-- *. 机切上山, *-**/-*放炮压出 ’’’-- *. 机巷平巷, //./*.**’放炮压出 ** *. 机巷平巷, //./--/*放炮压出 二、 突出危险性预测指标可靠性评价方法 突出危险性预测的目的主要是保证采掘作业的同时具有安全性、 经济性， 其中安全 性是其最根本最主要的目的。所谓安全性， 就是准确及时地预测出沿工作面推进方向上 的突出危险带， 保证 0的突出发生在所预测的突出危险带中， 以便有针对性地采取防 突措施， 保证采掘作业安全、 正常地进行； 所谓经济性， 就是准确及时地预测出沿工作面 推进方向上的安全带， 避免防突措施的盲目使用， 降低防突工程和费用， 增加有效采掘作 业时间。根据对国内外突出危险性预测指标可靠性评价方法的分析， 现有各种预测指标 可靠性评价方法均存在这样或那样的缺点， 难以科学全面地评价预测指标的可靠性。工 作面预测指标的可靠性评价方法必须同时兼顾安全性、 经济性的原则， 才能科学， 合理地 评价预测指标对突出预测的可靠性。 预测指标的安全性指保证采掘工作面安全推进的可靠程度， 在工程实际中有两种表 现形式， 第一种是保证所有的突出都不发生在所预测的安全带内， 第二种是保证所有的 突出都发生在所预测的危险带内。预测指标的安全性可以用预测突出准确率 发生 在所预测的危险带内的突出次数占总突出次数的百分比来表示。 预测指标的经济性指防突工程量的大小， 在工程实际中表现为所预测出的突出危险 带的长短， 可以用预测危险带百分率 突出危险带长度占工作面总推进长度的百分比 来表示。据俄罗斯的有关资料， 突出危险带的面积占突出煤层已回采面积的 *0 1 .0， 占井田面积的 .0 1 -0。预测指标的经济性可参考上述数据评价。 预测指标的可靠性综合评价方法如下 采用预测突出准确率和预测危险带百分率来评价预测指标的安全性和经济性， 分别 为 安全性指标23 “4 “ 5 0 经济性指标63 4 5 0 . 第六章现代瓦斯防治技术在生产中的应用 式中 预测突出准确率； ““ 发生在所预测的危险带中的突出次数， 次； “ 工作面总突出次数， 次； 预测危险带百分率； “ 工作面预测危险带长度， ； 工作面预测推进长度， 。 三、 戊 ’煤层值实测资料统计分析 根据戊 ’煤层中区的 ’ 风机两巷、 ’* 风机两巷、 ’ 机巷及东区 ’’* 风机两巷、 ’’ 机巷的预测资料， 按照 , ’、 ’ , 、 , *、 * , -、 “ - 共 个区间进行统计分析， 如表 . *. 所示。 表 . *.戊 ’煤层/值统计分布 值划分区间 , ’ ’ , , * * , - “ -合计 ’ 风巷预测次数 ’000’0’’.. 各区间百分比 1 23- **30.3403*43*4 ’ 机巷预测次数 4-.’0* 各区间百分比 1 2’03* ’3.-3**343* ’* 风巷预测次数 --0*4.’ 各区间百分比 1 2*3** -*30-’3.4-3’. ’* 机巷预测次数 **.’*-’*’-’ 各区间百分比 1 23’*’30 -*3.-3’’3 ’ 机巷预测次数 --’.--.’40 各区间百分比 1 2’3*’34’ *3443’03’4 ’’*’ 风巷预测次数 ..**’0’’’* 各区间百分比 1 2’.3 -’3’0304’’34.43 ’’* 机巷预测次数 04’’0*- 各区间百分比 1 23* 300--34’*3*03-* ’’ 机巷顶测次数 4’---’’’40