鉆孔初始瓦斯流量法預(yù)測(cè)石門(mén)揭煤突出危險(xiǎn)性的實(shí)驗(yàn)研究.pdf

1、在各種類(lèi)型的煤與瓦斯突出中，石門(mén)揭煤突出平均強(qiáng)度最大。而且隨著開(kāi)采深度的增加，石門(mén)揭煤突出危險(xiǎn)性越來(lái)越大，嚴(yán)重威脅煤礦安全生產(chǎn)。研究可靠的石門(mén)揭煤突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)方法，對(duì)保障煤礦安全揭開(kāi)煤層與提高礦井經(jīng)濟(jì)效益均具有非常重要的現(xiàn)實(shí)意義。目前的一些預(yù)測(cè)方法從煤礦現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況來(lái)看，對(duì)于解決石門(mén)揭煤突出問(wèn)題起到了一定的作用，但也存在一些問(wèn)題。例如預(yù)測(cè)指標(biāo)敏感性不高；測(cè)定瓦斯壓力的孔數(shù)有限、準(zhǔn)確度不高、步驟復(fù)雜且測(cè)定時(shí)間長(zhǎng)等。因此，有必要對(duì)石門(mén)揭煤

2、突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)方法開(kāi)展進(jìn)一步的探索和研究。
　　本文以河南薛湖、山西豐匯、山東王晁、河北伍仲和河南義絡(luò)五個(gè)礦區(qū)煤樣為研究對(duì)象，采用理論分析和實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法，提出了一種新的預(yù)測(cè)方法，即鉆孔初始瓦斯流量法。首先對(duì)這種方法用于預(yù)測(cè)石門(mén)揭煤突出危險(xiǎn)性的理論基礎(chǔ)進(jìn)行了研究。然后通過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)，獲取了足夠多的鉆孔初始瓦斯流量樣本，其中有不突出的樣本，也有突出的樣本。最后應(yīng)用判別分析法對(duì)所有樣本進(jìn)行分析，獲得了鉆孔初始瓦斯流量指標(biāo)的突出

3、臨界值。本文主要研究成果與結(jié)論如下：
　?。?）研制了長(zhǎng)圓形的突出煤層模擬裝置及其相配套的鉆孔初始瓦斯流量檢測(cè)裝置，它們共同組成了實(shí)驗(yàn)室測(cè)定鉆孔初始瓦斯流量的裝置。利用該裝置測(cè)定了直徑為42 mm的鉆頭揭開(kāi)煤層后行進(jìn)1 m整個(gè)過(guò)程的鉆孔初始瓦斯流量，共進(jìn)行了50次鉆孔施工和鉆孔初始瓦斯流量數(shù)據(jù)的采集，其中包括48組有效數(shù)據(jù)和2組無(wú)效數(shù)據(jù)，無(wú)效數(shù)據(jù)是由鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中出現(xiàn)的強(qiáng)烈噴孔現(xiàn)象所致。
　　（2）通過(guò)對(duì)48組有效鉆孔初始瓦

4、斯流量數(shù)據(jù)的分析，獲得了鉆孔初始瓦斯流量隨瓦斯壓力和氣體種類(lèi)的變化規(guī)律。對(duì)于同一煤樣和同種氣體，瓦斯壓力越高，鉆孔初始瓦斯流量越大；在相同瓦斯壓力條件下，對(duì)同一煤樣充入CO2時(shí)打鉆得到的鉆孔初始瓦斯流量測(cè)定值大于充入N2時(shí)的測(cè)定值。
　?。?）在測(cè)定鉆孔初始瓦斯流量的條件下，測(cè)定了煤樣的初始釋放瓦斯膨脹能，據(jù)此對(duì)相應(yīng)鉆孔鉆進(jìn)的煤層是否具有突出危險(xiǎn)性做出判定。
　?。?）根據(jù)鉆孔初始瓦斯流量的測(cè)定結(jié)果和煤層突出危險(xiǎn)性的判定結(jié)果

5、得知，突出煤層的鉆孔初始瓦斯流量指標(biāo)測(cè)定值明顯比不突出煤層的測(cè)定值大，說(shuō)明鉆孔初始瓦斯流量指標(biāo)對(duì)于突出煤層和不突出煤層具有很強(qiáng)的敏感性。
　?。?）利用相同的鉆孔初始瓦斯流量臨界值，可以同時(shí)把CO2和N2條件下的突出煤層和不突出煤層很好的區(qū)分開(kāi)，所以鉆孔初始瓦斯流量法及其預(yù)測(cè)指標(biāo)對(duì)于含CO2的煤層和含N2的煤層均適用，并據(jù)此認(rèn)為該方法也同樣適用于含CH4的煤層，且具有相同的突出臨界值。
　?。?）應(yīng)用判別分析法對(duì)鉆孔初始瓦斯

6、流量測(cè)定數(shù)據(jù)和相應(yīng)的煤層突出危險(xiǎn)性判定結(jié)果進(jìn)行分析，得到了鉆孔初始瓦斯流量指標(biāo)的弱突出臨界值和強(qiáng)突出臨界值，分別為36.63 L和80.85 L。對(duì)不突出和弱突出兩組樣本進(jìn)行回判的正確率為94.74％，對(duì)弱突出和強(qiáng)突出兩組樣本進(jìn)行回判的正確率為92.86%，較高的回判正確率說(shuō)明得到的鉆孔初始瓦斯流量指標(biāo)突出臨界值是可靠的。
　?。?）利用突出模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)鉆孔初始瓦斯流量法預(yù)測(cè)石門(mén)揭煤突出危險(xiǎn)性的準(zhǔn)確性進(jìn)行了驗(yàn)證，8次突出模擬實(shí)驗(yàn)