CN102852555B - 单巷掘进瓦斯突出超前预报方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单巷掘进瓦斯突出超前预报方法,利用掘进头与回风口处两个瓦斯、风速监测探头的实时数据进行瓦斯突出超前预报。设立靠近回风巷点A点,监测百米巷道瓦斯涌出量的小时、日与周平均变动量作为预警指标,通过该指标判断巷道通过地层瓦斯涌出状况;设立靠近掘进头点B点,监测瓦斯涌出总量的小时、日、周平均值变动量作为预警指标,通过该指标监测掘进头局部瓦斯涌出量的变化。该项发明通过两点不同指标的交互印证,符合瓦斯突出时的地质与瓦斯特性,结合现有煤矿安全监控系统,实现了现阶段对单巷掘进瓦斯突出预测投入少、预测及时、超前预测的特点,填补了国内外技术上的空白。
Description
一、技术领域
本发明属于煤矿安全开采技术领域——预测报警装置,具体为一种单巷掘进瓦斯突出超前预报方法。
二、背景技术。
瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象,也是威胁煤矿井下安全生产最严重的灾害之一,特别是在单巷掘进中,由于地质条件的多异性、复杂性,瓦斯突出的突发性与掘进工作对前方条件的未知性与不确定性,造成单巷掘进中瓦斯突出事故高发却难于有限预测预报,为煤矿安全生产带来了极大的危害。目前对单巷掘进中瓦斯突出的预测预报方法主要有电磁辐射、声发射、微震、温度异常、掘进头瓦斯涌出等方法。这些方法在实际应用中有的方法不但需要另行施工,而且操作繁琐,实时预测预报性不强;有的方法虽能实现实时预测预报但受环境因素影响较大,也没有实现数据的交互验证。目前对单巷掘进过程中易发的瓦斯突出仍没有简单、易行、有效性高的方法。
三、发明内容
为解决上述问题,本发明提供一种单巷掘进瓦斯突出超前预报方法,本方法具有投入少、预测及时、超前预测等优点。
为达到上述目的,本发明的采用以下技术手段:
一种单巷掘进瓦斯突出超前预报方法,在煤矿巷道内至少设有一个瓦斯检测点;
检测计算某时段监测点处的瓦斯总流量 其中:V为检测点的风速,S为检测点的巷道断面,q为检测点的瓦斯浓度,n为该时段内瓦斯监测仪监测的数据数;
计算某时段监测点检测点处每百米巷道瓦斯量C,其中:Q为检测点某时刻瓦斯总流量,L为当前时刻单巷掘进的总长度,单位:米;
计算检测点百米巷道瓦斯涌出的小时平均值Ch、日平均值Cd与周平均值Cw;
当小时平均值Ch、日平均值Cd与周平均值Cw变动大于5%-10%时,发出警报。
进一步的,所述的检测点中至少有一个靠近回风巷端口部。
进一步的,所述的检测点设有两个,其中第一点A靠近回风巷端口部,第二点B靠近掘进头点。
进一步的,计算某时段监测点第一点A处瓦斯总流量
其中:VA为第一点A点的风速,SA为第一点A点的巷道断面,qA为第一点A点的瓦斯浓度,n为该时段内瓦斯监测仪监测的数据数;
计算某时段监测点第一点A处每百米巷道瓦斯涌出量CA
其中:QA为第一点A点某时刻瓦斯总流量,L为当前时刻单巷掘进的总长度(米);
计算某时段监测点第二点B处瓦斯总流量
其中:VB为第二点B点的风速,SB为第二点B点的巷道断面,qB为第二点B点的瓦斯浓度,n为该时段内瓦斯监测仪监测的数据数;
计算第一点A点百米巷道瓦斯涌出的小时平均值CAh、日平均值CAd与周平均值CAw;
计算第二点B点瓦斯流量的小时平均值日平均值与周平均值
当小时平均值CAh、日平均值CAd、与周平均值CAw、变动大于5%-10%时,发出警报。
进一步的,所述的第一点A距离回风巷10-15米。
进一步的,所述的第二点B距离掘进头5-10米。
进一步的,当变动大于10%,为初级预警;
当变动大于8%,为二级警情;
当变动大于5%,为一级警情;
当CAh变动大于10%,为初级警情;
当CAd变动大于8%,为二级警情;
当CAw变动大于5%,为一级预警(红色)。
本发明的工作原理及有益效果表现在:
下面所涉及到的术语:
松动圈:又称松动带,硐室开挖引起周围应力集中所导致的围岩破坏、松动、弱化或塑性变形的范围。
巷道掘进过程中,松动圈的形成有一个发展过程,在瓦斯涌出的过程中,瓦斯浓度、压力、吸附方式的不同涌出的规律各异,但是总体来说,巷道掘进过程中,松动圈内的瓦斯能够大部分释放,松动圈外部的瓦斯释放受到煤体的渗透性影响较大。
从总体来说,时间周期越长,瓦斯浓度的变化幅度越小,可以说在一定的地层条件下,相对稳定,如果某一时间段浓度发生较大变化,就说明问题比较严重了,开始报警。
设两个点对于优化报警是很有必要的,因瓦斯的释放有一定的过程,首先,靠近掘进头的瓦斯探头,即第二点B对于掘进中瞬间瓦斯浓度的探测是更为直接、更有意义。
然而,对于该地层瓦斯浓度的变化趋势,相对于第二点B,第一点A更能表达巷道通过地层的瓦斯浓度趋势,两点相互配合也是该专利申请的主要发明点,该专利不是仅仅对瓦斯的瞬间值报警,特提出了通过瓦斯的时间段内(小时、天、周)内的均值进行判断,该种判断方法是符合瓦斯地质与瓦斯涌出规律的。
第二点B瞬间值的超限不能表明该地区瓦斯浓度一定高到突出的程度,瓦斯浓度瞬间值的升高有好多影响因素,但是瓦斯阶段浓度对了解不同地域吨煤瓦斯含量是较灵敏的,关于百分比需要根据该地域已有地层瓦斯含量进行分析,确定一个合理的百分比。所以说,A点的监测尤为重要。关于B点的监测,可以作为瞬间瓦斯浓度的风向标,对A的综合判断具有借鉴价值。
发生瓦斯突出,A点的瓦斯历史曲线与B点的瓦斯历史曲线肯定发生较大的变化,但是发生变化是否一定发生瓦斯突出则不是一个必须条件,本发明专利使用A点的监测作为基础,使用B点的监测作为佐证,对提前预测瓦斯突出具有很大的指导意义与借鉴价值。
四、附图说明
图1为单巷掘进监测点布置示意图
图中:1-回风巷,2-监测点A,3-风筒,4-实体煤岩,5-掘进头,6-进风巷,7-掘进巷道,8-风速监测点B。
五、具体实施方式
如图1所示,其中1是回风巷,2是监测点A,3是风筒,4是实体煤岩,5是掘进头,6是进风巷,7是掘进巷道,8是风速监测点B。
单巷掘进瓦斯突出超前预报方法,在掘进的单巷中设置两个检测点,检测点A1和检测点B2,其中检测点A1距离回风巷10-15米;检测点B2距离掘进头5-10米。
该警报方法如下:
(1)计算某时段监测点A处瓦斯总流量
其中:VA为A点的风速,SA为A点的巷道断面,qA为A点的瓦斯浓度,n为该时段内瓦斯监测仪监测的数据数
(2)计算某时段监测点A处每百米巷道瓦斯涌出量CA
其中:QA为A点某时刻瓦斯总流量,L为当前时刻单巷掘进的总长度(米)
(3)计算某时段监测点B处瓦斯总流量
其中:VB为B点的风速,SB为B点的巷道断面,qB为B点的瓦斯浓度,n为该时段内瓦斯监测仪监测的数据数
(4)计算A点百米巷道瓦斯涌出的小时平均值CAh、日平均值CAd与周平均值CAw。
(5)同理计算B点瓦斯流量的小时平均值日平均值与周平均值
(6)当变动大于10%,为初级预警(黄色);
当变动大于8%,为二级警情(橙色);
当变动大于5%,为一级警情(红色);
当CAh变动大于10%,为初级警情(黄色);
当CAd变动大于8%,为二级警情(橙色);
当CAw变动大于5%,为一级预警(红色)。
Claims (4)
1.一种单巷掘进瓦斯突出超前预报方法,其特征在于:在煤矿巷道内设有瓦斯监测点;检测计算某时段监测点处的瓦斯总流量,;其中:V为监测点的风速,S为监测点的巷道断面,q为监测点的瓦斯浓度,n为该时段内瓦斯监测仪监测的数据数;
计算某时段监测点处每百米巷道瓦斯量,;其中:L为当前时刻单巷掘进的总长度,单位:米;
计算监测点百米巷道瓦斯涌出的小时平均值Ch、日平均值Cd与周平均值Cw;
当小时平均值Ch、日平均值Cd与周平均值Cw变动大于5%-10%时,发出警报;所述的监测点设有两个,其中第一点A靠近回风巷端口部,第二点B靠近掘进头;
计算某时段监测点第一点A处瓦斯总流量,
其中:VA为第一点A点的风速,SA为第一点A点的巷道断面,qA为第一点A点的瓦斯浓度,n为该时段内瓦斯监测仪监测的数据数;
计算某时段监测点第一点A处每百米巷道瓦斯涌出量CA,
其中:L为当前时刻单巷掘进的总长度,单位:米;
计算某时段监测点第二点B处瓦斯总流量,
其中:VB为第二点B点的风速,SB为第二点B点的巷道断面,qB为第二点B点的瓦斯浓度,n为该时段内瓦斯监测仪监测的数据数;
计算第一点A点百米巷道瓦斯涌出的小时平均值、日平均值与周平均值;
计算第二点B点瓦斯流量的小时平均值、日平均值与周平均值;
当小时平均值、;日平均值、与周平均值、变动大于5%-10%时,发出警报。
2.根据权利要求1所述的单巷掘进瓦斯突出超前预报方法,其特征在于:所述的第一
点A距离回风巷10-15米。
3.根据权利要求1所述的单巷掘进瓦斯突出超前预报方法,其特征在于:所述的第二
点B距离掘进头5-10米。
4.根据权利要求1所述的单巷掘进瓦斯突出超前预报方法,其特征在于:
当变动大于10%,为初级预警;
当变动大于8%,为二级警情;
当变动大于5%,为一级警情;
当变动大于10%,为初级警情;
当变动大于8%,为二级警情;
当变动大于5%,为红色一级预警。
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