掘进工作面煤与瓦斯突出动态预测方法与技术研究

摘要

突出危险性预测是中国防突工作的首要重大难题，为了加强中国煤矿防止煤与瓦斯突出的技术水平和防灾能力，改善煤矿安全状况，提高矿井突出预测的准确率和指导现场的工作效率，论文就不同掘进工艺的掘进工作面煤与瓦斯突出动态预测进行了研究分析。
　　论文采用理论研究、实验室试验、现场工业试验等研究方法，以中国煤与瓦斯突出灾害事故瓦斯涌出特征及淮南矿区典型矿井综掘工作面和炮掘工作面为研究对象，研究了瓦斯动态涌出特征、掘进工作面瓦斯动态涌出影响因素和动态涌出规律，提出了利用瓦斯动态涌出参数判定煤与瓦斯突出的预测方法，确定了不同掘进工艺、不同作业工序掘进工作面的预测敏感指标和临界值，研制开发了瓦斯涌出动态监测系统装备，具体开展了以下几个方面的研究内容:
　　(1)论文通过对淮南矿区典型矿井综掘工作面和炮掘工作面煤壁、落煤瓦斯涌出及影响因素现场测试考察，研究确定了淮南矿区不同掘进工艺下工作面瓦斯动态涌出规律;并得出了掘进工作面瓦斯动态涌出量预测数学模型，建立了掘进工作面瓦斯动态涌出预测方法。
　　(2)对潘一矿突出情况进行经验总结、通过理论分析和现场考察测定，确定了11-2煤综掘工作面和13-1煤炮掘工作面突出危险性瓦斯动态涌出预测敏感指标，分别为:11-2煤综掘工作面预测指标为瓦斯涌出最大速率指标与单位时间内单位煤量瓦斯累计涌出量指标，13-1煤炮掘工作面预测指标为炮后瓦斯涌出最大速率指标和炮后30分钟瓦斯累计涌出量指标，并考察确定了预测敏感指标临界值。
　　(3)实验室研发出KJ338突出危险性瓦斯动态涌出监测系统。该系统通过监控掘进工作面瓦斯涌出特征指标预测工作面煤与瓦斯突出危险性，为中国非接触式预测增加了一种方法和手段，提高了预测突出的可靠性和连续性，为改善煤矿安全状况，减少灾害事故特别是由于较难察觉的突发性事件引起的灾害事故提供了一种新的设备。
　　研究所提出的掘进工作面瓦斯涌出动态预测方法和建立的瓦斯涌出动态监测技术可以实现掘进工作面超前动态预测，实时预报工作面突出危险性，对工作面进行实时监测和预警，使预测无突出危险的准确率达100％，这对于合理预测掘进工作面突出危险性和制定行之有效的防突措施具有指导意义，有助于矿井安全生产和高产高效优势的发挥。
　　同时，利用该项技术和装备可大大减少突出预测工程量和防突措施工程量，极大地解放生产力，研究内容不仅使中国瓦斯动态涌出连续监测水平提高了一个新台阶，而且使煤矿防治瓦斯能力得到进一步提高，保障了矿井安全生产，具有非常显著的经济、社会和环境效益。

目录

声明

致谢

摘要

1 绪论

1．1 问题的提出及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．3 主要研究内容及技术路线

1．3．1 主要研究内容

1．3．2 技术路线

2 煤与瓦斯突出瓦斯动态涌出特征

2．1 瓦斯在煤层中的赋存与运移

2．1．1 煤层瓦斯赋存特征

2．1．2 煤岩中瓦斯运移规律

2．2 煤与瓦斯突出的瓦斯涌出特征

2．2．1 瓦斯异常涌出与突出之间的关系

2．2．2 突出前瓦斯异常涌出原因分析

2．2．3 瓦斯动态涌出分析指标

2．3 本章小结

3 掘进工作面瓦斯动态涌出影响因素试验研究

3．1 试验考察区概况

3．1．1 矿井概况

3．1．2 掘进工作面情况

3．2 瓦斯涌出量与掘进工艺、作业工序之间的关系

3．3 瓦斯涌出量与地质构造之间的关系

3．4 瓦斯涌出量与煤层赋存之间的关系

3．5 瓦斯涌出量与掘进技术参数之间的关系

3．6 瓦斯涌出量与巷长、暴露煤壁面积和暴露时间的关系

3．7 本章小结

4 掘进工作面煤与瓦斯突出动态预测方法研究

4．1 掘进工作面瓦斯分布状况

4．2 掘进工作面风流流动状况

4．3 巷道煤壁瓦斯涌出规律

4．3．1 测定方法

4．3．2 暴露煤壁瓦斯涌出强度与暴露时间关系的建立

4．4 落煤瓦斯解吸规律

4．5 掘进工作面煤与瓦斯突出动态预测方法

4．5．1 暴露煤壁瓦斯涌出量预测方法

4．5．2 掘进落煤瓦斯解吸量预测方法

4．5．3 掘进工作面煤与瓦斯突出动态预测数学模型

4．6 本章小结

5 瓦斯动态涌出预测指标及临界值研究

5．1 现场跟踪测定

5．1．1 工作面突出危险性预测

5．1．2 工作面防治煤与瓦斯突出措施

5．1．3 工作面防突措施效果检验

5．1．4 跟踪测试结果

5．2 瓦斯动态预测敏感指标确定

5．3 预测指标临界值研究

5．3．1 突出临界状态落煤解吸指标

5．3．2 突出临界状态煤壁瓦斯涌出指标

5．4 掘进工作面瓦斯动态指标预测临界值

5．5 本章小结

6 瓦斯动态监测系统的设计、研发及现场试验

6．1 瓦斯动态监测系统实验室研究

6．1．1 系统原理与结构

6．1．2 系统主要元件

6．1．3 煤矿环境监测系统的通用传输信号考察

6．1．4 系统调试

6．2 瓦斯动态监测系统工业性试验

6．3 本章小结

7 结论与展望

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

作者简历

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