CN110458369A - 一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，评估系统包括危险性预测钻孔布置和利用复合指标法、钻屑瓦斯解吸指标方法对煤与瓦斯突出煤层采掘工作面进行危险性预测；其中复合指标法中的指标包括钻屑量S、瓦斯涌出初速度q两个指标；钻屑瓦斯解吸指标法包括钻屑瓦斯指标K1和钻屑瓦斯指标△h2两个指标。工作流程为：(1)在采掘工作面前方煤体施工三个验证钻孔；(2)每一测试钻孔，钻进2m时，测定钻屑瓦斯解吸指标K1值和钻屑瓦斯指标△h2值；每米利用钻孔多级流量计测定瓦斯涌出初速度q值，利用称重法测定钻屑量S值；(3)分析数据进行危险性预测。本发明可提供准确、详、详尽、全面的预测信息，具有重大意义。
Description
技术领域
本发明涉及一种煤与瓦斯突出危险性的预测技术领域，具体为一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统。
背景技术
我国对能源需求量很大，其中煤炭占比超过70％，大量具有煤与瓦斯突出危险性的煤层必须坚持开采才能满足国民生产需要。煤与瓦斯突出是我国煤矿开采过程中遇到的严重自然灾害之一，是一种极其复杂的动力现象，发生时间短，煤和瓦斯向空间抛出或者放散的速度非常快，发生突出后人员很难迅速反应并逃生。所以突出事故对人员造成的威胁是十分严重的，是煤矿安全生产中的主要制约因素，严重的影响巷道掘进速度和采煤工作面的推进速度。目前我国实行了突出危险性预测、防突措施、防突措施效果检验、安全防护措施的的“四位一体”的综合防突技术，有效的指导了突出灾害的防治，但是尚不能完全杜绝突出灾害的发生。
煤与瓦斯突出危险性的准确预测是防治煤与瓦斯突出最重要的一环。目前对煤层的煤与瓦斯突出危险性预测技术采取的测试指标都过于单一，虽然一些高校和科研单位研制的例如微震技术、声发射技术等从一定程度上丰富了预测的信息量，但是这些技术目前还不够成熟，测试的数据不够准确，且搜集的信息不够充分。由于煤与瓦斯突出受到地应力、瓦斯压力、煤体强度、采掘过程中多方面的因素制约，目前任何一种预测技术都不能收集到足够多的信息进行预测。因此需要提供一种综合预测方法对煤与瓦斯突出煤层进行危险性预测。。
发明内容
为解决以上现有问题，本发明提供一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统。本发明通过以下技术方案实现。
一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，所述评估系统包括危险性预测钻孔布置和利用复合指标法、钻屑瓦斯解吸指标方法对煤与瓦斯突出煤层采掘工作面进行危险性预测；其中复合指标法中的指标包括钻屑量S、瓦斯涌出初速度q两个指标；钻屑瓦斯解吸指标法包括钻屑瓦斯指标K1和钻屑瓦斯指标△h2两个指标。
优选的，所述评估系统的工作流程包括以下步骤：
(1)在采掘工作面前方煤体施工三个直径为42mm、孔深为9.0m的验证钻孔，分别为第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔；
(2)每一测试钻孔，钻进2m时，利用测试瓦斯突出参数仪测定钻屑瓦斯解吸指标K1值，利用钻屑瓦斯解吸仪测定钻屑瓦斯指标△h2值；每米利用钻孔多级流量计测定瓦斯涌出初速度q值，利用称重法测定钻屑量S值；
(3)分析数据进行危险性预测：钻屑瓦斯解吸指标K1临界值为0.50ml/g.min0.5，△h2临界值为200pa，钻孔瓦斯涌出初速度q临界值为4.5L/min、钻屑量S临界值为5.5Kg/m，当复合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法的参数均低于临界值时，且未出现喷孔、煤炮声、顶钻、夹钻等异常情况时，可以判定该煤层无煤与瓦斯突出危险，反之则有危险性。
更优选的，步骤(1)所述钻孔应当尽量布置在软分层中，所述第一钻孔位于掘进巷道断面中部，所述第二钻孔和第三钻孔的开孔口分别靠近巷道两帮0.5m处，所述第二钻孔和第三钻孔的终孔点位于巷道断面两侧轮廓线外3m处。
更优选的，步骤(2)所述瓦斯突出参数仪为WTC瓦斯突出参数仪。
更优选的，步骤(2)所述钻屑瓦斯解吸仪为MD-2型钻屑瓦斯解吸仪。
更优选的，步骤(2)所述钻孔多级流量计ZLD-2型钻孔多级流量计。
更优选的，步骤(2)所述复合指标测定是在偶数米测定K1值，奇数米测定△h2值。
本发明的有益效果：
本发明一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统可以通过复合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法的综合预测方法可以为煤与瓦斯突出煤层提供准确、详、详尽、全面的预测信息，为具有煤与瓦斯突出灾害的矿井提供一种准确有效的预测方法，具有重大的应用价值。
附图说明
图1为本发明一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统的工作流程图；
图2为本发明煤与瓦斯突出危险性预测钻孔布置示意图；
图3为MD-2型钻屑瓦斯解析仪结构示意图；
图4为WTC瓦斯突出参数仪测试流程图；
图5为ZLD-2型钻孔多级流量计结构示意图。
其中：100.第一钻孔；200.第二钻孔；300.第三钻孔；400.巷道截面；1.解吸仪水柱计；2.解吸室；3.煤样瓶；4.三通旋塞；5.二通旋塞；6.流量计水柱计；7.喷咀；8.进气咀；9.第一旋塞；10.第二旋塞；11.喷咀底座。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案作更为详细、完整的说明。
实施例1，一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，评估系统包括危险性预测钻孔布置和利用复合指标法、钻屑瓦斯解吸指标方法对煤与瓦斯突出煤层采掘工作面进行危险性预测；其中复合指标法中的指标包括钻屑量S、瓦斯涌出初速度q两个指标；钻屑瓦斯解吸指标法包括钻屑瓦斯指标K1和钻屑瓦斯指标△h2两个指标。
评估系统的工作流程包括以下步骤：
(1)在采掘工作面前方煤体施工三个直径为42mm、孔深为9.0m的验证钻孔，分别为第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔；
(2)每一测试钻孔，钻进2m时，利用测试瓦斯突出参数仪测定钻屑瓦斯解吸指标K1值，利用钻屑瓦斯解吸仪测定钻屑瓦斯指标△h2值；每米利用钻孔多级流量计测定瓦斯涌出初速度q值，利用称重法测定钻屑量S值。
(3)分析数据进行危险性预测：钻屑瓦斯解吸指标K1临界值为0.50ml/g.min0.5，△h2临界值为200pa，钻孔瓦斯涌出初速度q临界值为4.5L/min、钻屑量S临界值为5.5Kg/m，当复合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法的参数均低于临界值时，且未出现喷孔、煤炮声、顶钻、夹钻等异常情况时，可以判定该煤层无煤与瓦斯突出危险，反之则有危险性。
具体操作过程包括以下步骤：
步骤一：在采掘工作面前方煤体施工三个直径为42mm、孔深为9.0m的验证钻孔，钻孔应当尽量布置在软分层中，一个钻孔位于掘进巷道断面中部，并平行于掘进方向，其他钻孔开孔口靠近巷道两帮0.5m处，终孔点位于巷道断面两侧轮廓线外3m处。
步骤二：每一测试钻孔，钻进2m时，开始利用WTC瓦斯突出参数仪测定钻屑瓦斯解吸指标K1值，利用MD-2型钻屑瓦斯解析仪测定钻屑瓦斯指标△h2值；偶数米测定K1值，奇数米测定△h2值；每米利用ZLD-2型钻孔多级流量计测定瓦斯涌出初速度q值，利用称重法测定钻屑量S值。
步骤三：钻屑瓦斯解吸指标K1临界值为0.50ml/g.min0.5，△h2临界值为200pa，钻孔瓦斯涌出初速度q临界值为4.5L/min、钻屑量S临界值为5.5Kg/m，当复合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法的参数均低于临界值时，且未出现喷孔、煤炮声、顶钻、夹钻等异常情况时，可以判定该煤层无煤与瓦斯突出危险，若任一指标参数超过临界值或者出现喷孔、煤炮声、顶钻、夹钻等异常情况时，说明该煤层具有煤与瓦斯突出危险性。
显然，所描述的实施例仅是本发明的个别实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施，都属于本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，其特征在于：
所述评估系统包括危险性预测钻孔布置和利用复合指标法、钻屑瓦斯解吸指标方法对煤与瓦斯突出煤层采掘工作面进行危险性预测；
其中复合指标法中的指标包括钻屑量S、瓦斯涌出初速度q两个指标；钻屑瓦斯解吸指标法包括钻屑瓦斯指标K1和钻屑瓦斯指标△h2两个指标。
2.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，其特征在于：所述评估系统的工作流程包括以下步骤：
(1)在采掘工作面前方煤体施工三个直径为42mm、孔深为9.0m的验证钻孔，分别为第一钻孔、第二钻孔和第三钻孔；
(2)每一测试钻孔，钻进2m时，利用测试瓦斯突出参数仪测定钻屑瓦斯解吸指标K1值，利用钻屑瓦斯解吸仪测定钻屑瓦斯指标△h2值；每米利用钻孔多级流量计测定瓦斯涌出初速度q值，利用称重法测定钻屑量S值；
(3)分析数据进行危险性预测：钻屑瓦斯解吸指标K1临界值为0.50ml/g.min0.5，△h2临界值为200pa，钻孔瓦斯涌出初速度q临界值为4.5L/min、钻屑量S临界值为5.5Kg/m，当复合指标法和钻屑瓦斯解吸指标法的参数均低于临界值时，且未出现喷孔、煤炮声、顶钻、夹钻等异常情况时，可以判定该煤层无煤与瓦斯突出危险，反之则有危险性。
3.根据权利要求2所述的一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，其特征在于：步骤(1)所述钻孔应当尽量布置在软分层中，所述第一钻孔位于掘进巷道断面中部，所述第二钻孔和第三钻孔的开孔口分别靠近巷道两帮0.5m处，所述第二钻孔和第三钻孔的终孔点位于巷道断面两侧轮廓线外3m处。
4.根据权利要求2所述的一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，其特征在于：步骤(2)所述瓦斯突出参数仪为WTC瓦斯突出参数仪。
5.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，其特征在于：步骤(2)所述钻屑瓦斯解吸仪为MD-2型钻屑瓦斯解吸仪。
6.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，其特征在于：步骤(2)所述钻孔多级流量计ZLD-2型钻孔多级流量计。
7.根据权利要求1所述的一种煤与瓦斯突出煤层采掘工作面危险性综合评估系统，其特征在于：步骤(2)所述复合指标测定是在偶数米测定K1值，奇数米测定△h2值。
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