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煤巷突出危險性預測方法

作者: 時間:2019-10-08 10:00
    煤巷突出危險性預測的方法共有鉆孔瓦斯涌出初速度法、鉆孔瓦斯涌出初速度結合鉆屑量綜合指標法、鉆屑指標法、煤體溫度預測法、V30特征值預測法、解吸指數K1預測法、煤層瓦斯氡濃度預測法、微震聲響預測法、電磁輻射法9種。     ①鉆孔瓦斯涌出初速度法     用鉆孔瓦斯涌出初速度法進行煤巷突出危險性預測時,應在距巷道兩幫0.5 m處,各打1個平行于巷道掘進方向、直徑42 mm、深度3.5 m的鉆孔;用充氣式膠囊封孔器封孔,封孔后測量室長度為0.5 m;用TWT型突出危險性預報儀或其他型號的瞬時流量計測定鉆孔瓦斯涌出速度,從打鉆結束到開始測量的時間不應超過2 min。     突出危險臨界值,應根據現場實測資料確定,如無實測資料,可按表3.18數據確定。     表3.18    煤巷鉆孔瓦斯涌出初速度臨界值
煤巷鉆孔瓦斯涌出初速度臨界值     ②鉆孔瓦斯涌出初速度結合鉆屑量綜合指標法     鉆孔瓦斯涌出初速度結合鉆屑量綜合指標法是由前蘇聯煤礦科研機構1969年提出的日常預測方法,該方法綜合考慮了工作面應力狀態、物理力學性質和瓦斯含量等決定煤層突出危險的主要指標。    ③鉆屑指標法     采用鉆屑指標法預測時,在傾斜煤層和急傾斜煤層工作面打2個或緩傾斜煤層工作面打3個直徑42 mm、長6~12 m的鉆孔。鉆孔每鉆進1m測定一次鉆屑量,每鉆進2m測一次鉆屑解析指標。根據每個鉆孔沿孔深每米的最大鉆屑量Smax和鉆屑解析指標K1或△h2,預測工作面突出危險性。     各項指標的危險臨界值,應根據現場實測資料確定,如無實測資料,可按表3.19數據確定。     表3.19    煤巷鉆屑指標法臨界值
煤巷鉆屑指標法臨界值     ④煤體溫度預測法     該方法的原理是工作面前方煤體溫度的變化特征決定于煤體應力變形狀態和瓦斯動力狀態。不僅煤體卸壓降低煤體溫度,煤體排放瓦斯(包括瓦斯解析、絕熱膨脹和滲透)同樣可以降低煤體溫度。     采用煤體溫度預測法時,有兩種測溫方法來評價煤層的突出危險性:測量從每段炮眼采集的鉆屑的溫度;測量工作面新暴露面的溫度。     烏克蘭采用鉆孔內距工作面1、2、3m的煤體溫度梯度作為評價突出危險性指標,其臨界值規定為:     △t (2-1),△t(3-2) <2℃    無突出危險     2℃< △t(2-1),△t(3-2)<2.5℃    突出威脅     △t(2-1),△t(3-2)>2.5℃    突出危險     ⑤V30特征值預測法     德國在打眼爆破掘進煤層巷道時,V30特征值預測瓦斯突出危險性。V30特征值是指爆破前后30 min內的瓦斯涌出量與崩落煤量的比值,單位為m3/t。     對不同煤層的V30特征值統計分析表明,再無瓦斯突出危險的煤層,這些值的分布非常接近于正態分布,中值位于可解吸瓦斯含量的10%~17%附近;一旦V30特征值達到可解吸瓦斯含量的40%,就有瓦斯突出的嫌疑;達到可解吸瓦斯含量的60%,就存在瓦斯突出的危險。     ⑥解吸指數K1預測法     德國廣泛采用解吸指數K1預測煤層的突出危險性。研究表明,煤樣中的解析瓦斯量與解析時間的關系式可用指數函數表示為     V2=V1(t2/t1)-Kt   (3.16) 式中 V2-解析開始至t2時瓦斯解析速度,cm³/min·kg;     V1-解析開始至t1時瓦斯解析速度,cm³/min·kg;     Kt-瓦斯解析指數,可用解吸儀測量。     無突出危險煤層Kt=0. 035~0.064 5;有突出威脅煤層Kt=0.70~0.74;有突出危險煤層Kt≥0. 75。     ⑦煤層瓦斯氡濃度預測法     近年來,波蘭利用煤層瓦斯中氡濃度進行煤層突出危險性預測。研究表明,在突出前煤層瓦斯中氡濃度急劇降低,突出后又急劇上升。突出前瓦斯中氡濃度下降的原因可能是:開始突出時巖石發生強烈變形,工作面附近煤體中孔隙和裂隙閉合,使氡濃度下降。突出后原有裂隙張開并出現新的裂隙,氡濃度升高。     ⑧微震聲響預測法     煤層突出危險性的微震聲響預測是根據對煤層和固巖噪聲率變化的觀測而進行的,噪聲率的變化是煤體應力重新分布影響造成的。噪聲率是單位時間記錄到聲波脈沖數量,每個聲波脈沖都是煤層或圍巖中形成裂隙引起的,因此噪聲率的增高反映了煤的圍巖開裂加劇,與具有低噪聲率的鄉鄰地帶相比,煤與瓦斯突出均發生在高噪聲率地帶,劃分高噪聲率地帶等效于劃分突出危險帶,把它們和實際上的安全帶分開。根據這一原理,煤炭科學研究總院重慶研究院研制成功了KJT型煤與瓦斯突出預測系統、MSZH-1型微震聲響指標轉換器、KJ-54型礦井安全系統。     ⑨電磁輻射法     國內外理論研究和實踐表明,煤巖層受力破壞過程中會發生電磁輻射,電磁輻射強弱和脈沖數量取決于外加負載的大小和煤巖層的破壞特征,因此,可采用采掘工作面前方煤曾受力破壞產生的電磁輻射強度和電磁輻射脈沖數量預測突出危險。煤炭科學研究總院重慶研究院研制成功了MTT-92型煤與瓦斯探測儀,在四川芙蓉礦務局、河南平頂山煤業集團公司等單位井下試驗應用,效果較好。