CN108763781A - 预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,包括以下步骤:步骤S1:获取评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息和采掘工程平面图;步骤S2:确定评判区域存在的钻孔类型数量n,并获取各类钻孔的有效抽采半径ri;步骤S3:计算评判区域的瓦斯抽采钻孔密度临界值ρo;步骤S4:以评判区域的采掘工程平面图为底图,根据瓦斯抽采钻孔施工信息,绘制评判区域的瓦斯抽采钻孔工程平面图;步骤S5:在瓦斯抽采钻孔工程平面图中,将评判区域划分为若干个相同的网格单元;步骤S6:依次计算每个网格单元的瓦斯抽采钻孔密度ρ;步骤S7:将ρ与ρo进行比较,并将ρ<ρo的网格单元进行标注,被标注的网格单元集合即为预抽煤层瓦斯防突措施空白带的范围。
Description
技术领域
本发明涉及煤矿瓦斯灾害防治技术领域,尤其涉及一种预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法。
背景技术
严重的煤与瓦斯突出灾害不仅造成巨大的经济损失,而且还可能造成重大的人员伤亡,瓦斯抽采作为预防和治理瓦斯灾害的有效手段之一意义重大。预抽煤层瓦斯是我国煤矿应用最广泛的防突措施,由于现场执行过程中受复杂地质条件、钻孔施工技术装备水平等因素影响,容易形成瓦斯抽采空白带等安全隐患,导致煤与瓦斯突出事故发生,因此,对预抽煤层瓦斯防突措施空白带进行准确判识,可指导矿井针对性采取补充措施,全面消除防突措施缺陷。及时找到预抽煤层瓦斯防突措施空白带对于防治煤与瓦斯突出事故,保障煤矿安全生产意义重大。
目前,判定煤矿现场预抽煤层瓦斯防突措施空白带主要依据为瓦斯抽采钻孔间距,若瓦斯抽采钻孔间距大于钻孔的有效抽采直径时,认为存在瓦斯抽采空白带,但不能对瓦斯抽采空白带范围进行准确圈定,使预抽煤层瓦斯防突措施空白带的判定具有模糊性和随意性。因此,需要一种更加先进、适用的瓦斯抽采空白带判定方法,能精准判定预抽煤层瓦斯防突措施空白带的空间范围。
发明内容
有鉴于此,本发明提供一种预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,以解决现有的预抽煤层瓦斯防突措施空白带的判定方法的模糊性和随意性,能精准判定预抽煤层瓦斯防突措施空白带的空间范围,指导矿井针对性采取补充措施,全面消除防突措施缺陷,防止突出事故的发生,避免造成人员伤亡和经济损失。
本发明的预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,包括以下步骤:
包括以下步骤:
步骤S1:获取评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息和采掘工程平面图;
步骤S2:根据评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息,确定评判区域存在的钻孔类型数量n,并获取各类钻孔的有效抽采半径ri;
步骤S3:计算评判区域的瓦斯抽采钻孔密度临界值ρo;
步骤S4:以评判区域的采掘工程平面图为底图,根据评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息,绘制评判区域的瓦斯抽采钻孔工程平面图;
步骤S5:在评判区域的瓦斯抽采钻孔工程平面图中,将评判区域划分为若干个相同的网格单元;
步骤S6:依次计算每个网格单元的瓦斯抽采钻孔密度ρ;
步骤S7:将ρ与ρo进行比较,并将ρ<ρo的网格单元进行标注,被标注的网格单元集合即为预抽煤层瓦斯防突措施空白带的范围。
进一步,所述瓦斯抽采钻孔密度临界值ρo通过以下公式获得:
其中,ri为第i类钻孔的有效抽采半径。
进一步,步骤S6中网格单元的瓦斯抽采钻孔密度ρ的计算包括以下步骤:
步骤S61:以网格单元的几何中心为圆心,绘制半径R的搜索圆;
步骤S62:分别测量各类瓦斯钻孔在搜索圆范围内的长度Li,其中,Li为在搜索圆范围内的所有第i类钻孔的长度的总和;
步骤S63:计算网格单元的瓦斯抽采钻孔密度指标ρ,
其中,ki为第i类钻孔的重要性系数,Li在搜索圆范围内的所有第i类钻孔的长度的总和。
进一步,所述搜索半径R通过以下公式获得:其中,a为搜索半径系数,ri为第i类钻孔的有效抽采半径。
进一步,所述第i类钻孔的重要性系数ki的计算公式为:其中,ri为第i类钻孔的有效抽采半径。
本发明的有益效果是:本发明的预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,通过在瓦斯抽采钻孔工程平面图中对评判区域进行网格划分,计算每个网格的瓦斯抽采钻孔密度指标,并与临界值进行比较,将小于临界值的网格单元进行标识,标识的网格集合即为预抽煤层瓦斯防突措施空白带,通过将实际数据代入数学模型,并由电脑进行快速计算的方法,加快了传统的瓦斯防突工作的工作效率,利用科学的分析方法弥补了传统分析的不足,避免了判定结果错误或是圈定范围不准等情况出现,使预抽煤层瓦斯防突措施空白带空间范围的判定更加精确,能够及时指导矿井对预抽煤层瓦斯防突措施空白带采取针对性补充措施,全面消除防突措施缺陷,防治突出事故发生,避免造成人员伤亡和财产损失。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述:
图1为本发明的流程图;
具体实施方式
如图所示,本实施例中的预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,包括以下步骤:
步骤S1:获取评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息和采掘工程平面图;
步骤S2:根据评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息,确定评判区域存在的钻孔类型数量n,并获取各类钻孔的有效抽采半径ri;
步骤S3:计算评判区域的瓦斯抽采钻孔密度临界值ρo;
步骤S4:以评判区域的采掘工程平面图为底图,根据评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息,绘制评判区域的瓦斯抽采钻孔工程平面图;
步骤S5:在评判区域的瓦斯抽采钻孔工程平面图中,将评判区域划分为若干个相同的网格单元;
步骤S6:依次计算每个网格单元的瓦斯抽采钻孔密度ρ;
步骤S7:将ρ与ρo进行比较,并将ρ<ρo的网格单元进行标注,被标注的网格单元集合即为预抽煤层瓦斯防突措施空白带的范围。通过对评判区域进行网格划分,并对每个网格的瓦斯抽采钻孔密度指标进行计算,将计算得到的钻孔密度指标与临界值进行比较,对小于临界值的网格单元进行标识,标识的网格集合即为预抽煤层瓦斯防突措施空白带,由于是对整个评判区域进行网格划分,而且是对每个网格的瓦斯抽采钻孔密度指标进行计算,能够有效避免预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定结果错误或是圈定范围不准等情况的出现,可正确的指导矿井对预抽煤层瓦斯防突措施空白带采取针对性补充措施,全面消除防突措施缺陷,避免造成巨大的经济损失和重大的人员伤亡。
本实施例中,步骤S6中网格单元的瓦斯抽采钻孔密度ρ的计算包括以下步骤:步骤S61:以网格单元的几何中心为圆心,绘制半径R的搜索圆;步骤S62:分别测量各类瓦斯钻孔在搜索圆范围内的长度Li,其中,Li为在搜索圆范围内所有第i类钻孔的长度的总和;步骤S63:计算网格单元的瓦斯抽采钻孔密度指标ρ,其中,ki为第i类钻孔的重要性系数,Li在搜索圆范围内的所有第i类钻孔的长度的总和。通过使用网格密度分析方法以及结合煤矿的实际情况对网格单元的瓦斯抽采钻孔密度指标ρ进行定义,使预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法更科学,避免了传统仅利用钻孔间距对预抽煤层瓦斯防突措施空白带的判定结果错误或是圈定范围不准。为了更加清晰的展现本发明中ρ的计算方法,故列举如下实例进行说明,例如,搜索圆R范围内有3种类型的钻孔,在搜索圆R内第一类孔有2个,落在搜索圆R内的长度分别为4m和2m,在搜索圆R内第二类孔有3个,落在搜索圆R内的长度分别为6m、4m和3m,在搜索圆R内第三类孔有1个,落在搜索圆R内的长度为3m,因此,L1=4+2=6m,L2=6+4+3=13m,L3=3m,那么
本实施例中,瓦斯抽采钻孔密度临界值其中,ri为第i类钻孔的有效抽采半径,评判区域所有网格单元的钻孔密度临界值均为ρo,每个网格单元的瓦斯抽采钻孔密度指标ρ均要与临界值ρo比较,若ρ小于ρo,该网格单元被标注为预抽煤层瓦斯防突措施空白带。通过代入实际的钻孔有效抽采半径的值对瓦斯抽采钻孔密度的临界值ρo进行设定,使ρ与ρo比较的结果更符合实际情况,使预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定的方法更加准确。
本实施例中,搜索半径R通过以下公式获得:其中,a为搜索半径系数,2<a<3,ri为第i类钻孔的有效抽采半径。评判区域内所有网格单元的搜索半径相同。为了提高预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定结果的精度,在实际操作中,根据评判区域煤层的瓦斯抽采难易程度对a进行取值,越容易抽采的煤层,a取值越大,越难抽采的煤层,a取值越小,一般对于容易抽采煤层,a取2.9、2.8或2.7,对于可以抽采煤层,a取2.6、2.5或2.4,对于较难抽采煤层,a取2.3、2.2或2.1。根据煤层瓦斯抽采难易程度对a进行取值的方法,使搜索圆的搜索半径R的计算公式设计更加合理,使评判区域网格单元的瓦斯抽采钻孔密度ρ的计算精度更高。
本实施例中,第i类钻孔的重要性系数ki的计算公式为:其中,ri为第i类钻孔的有效抽采半径。评判区域内同一类钻孔的重要性系数相同。利用第i类的实际钻孔的有效抽采半径对重要性系数ki进行定义,让预抽煤层瓦斯防突措施空白带的判断方法充分结合煤矿现场实际情况,使得网格单元的瓦斯抽采钻孔密度指标ρ的准确性更高。
本实施例中,每个网格单元的形状和大小相同,为了保证评判区域能够被网格单元全部覆盖,网格单元形状采用正三角形、正方形或正六边形,为了保证判定的预抽煤层瓦斯防突措施空白带范围的精度,网格单元的面积不大于评判结果精度要求,如评判结果精度要求为0.5m2,网格单元的面积应小于0.5m2。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤S1:获取评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息和采掘工程平面图;
步骤S2:根据评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息,确定评判区域存在的钻孔类型数量n,并获取各类钻孔的有效抽采半径ri;
步骤S3:计算评判区域的瓦斯抽采钻孔密度临界值ρo;
步骤S4:以评判区域的采掘工程平面图为底图,根据评判区域的瓦斯抽采钻孔施工信息,绘制评判区域的瓦斯抽采钻孔工程平面图;
步骤S5:在评判区域的瓦斯抽采钻孔工程平面图中,将评判区域划分为若干个相同的网格单元;
步骤S6:依次计算每个网格单元的瓦斯抽采钻孔密度ρ;
步骤S7:将ρ与ρo进行比较,并将ρ<ρo的网格单元进行标注,被标注的网格单元集合即为预抽煤层瓦斯防突措施空白带的范围。
2.根据权利要求1所述的预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,其特征在于:所述瓦斯抽采钻孔密度临界值ρo通过以下公式获得:
其中,ri为第i类钻孔的有效抽采半径。
3.根据权利要求1所述的预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,其特征在于:步骤S6中网格单元的瓦斯抽采钻孔密度ρ的计算包括以下步骤:
步骤S61:以网格单元的几何中心为圆心,绘制半径R的搜索圆;
步骤S62:分别测量各类瓦斯钻孔在搜索圆范围内的长度Li,其中,Li为在搜索圆范围内的所有第i类钻孔的长度的总和;
步骤S63:计算网格单元的瓦斯抽采钻孔密度指标ρ,
其中,ki为第i类钻孔的重要性系数,Li在搜索圆范围内的所有第i类钻孔的长度的总和。
4.根据权利要求3所述的预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,其特征在于:所述搜索半径R通过以下公式获得:其中,a为搜索半径系数,ri为第i类钻孔的有效抽采半径。
5.根据权利要求3所述的预抽煤层瓦斯防突措施空白带判定方法,其特征在于:所述第i类钻孔的重要性系数ki的计算公式为:其中,ri为第i类钻孔的有效抽采半径。
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