[发明专利]一种动态监测掘进工作面煤与瓦斯突出危险性预测方法

说明书

一种动态监测的掘进工作面煤与瓦斯突出危险性预测方法，包括如下步骤：（a）确定矿井地质构造应力影响区域、开采应力卸压区域和开采应力集中区域；（b）通过已掘巷道向被监测巷道掘进面前方煤体内施工若干个测压钻孔；（c）安装在线或者离线煤层瓦斯压力动态监测分析系统；（d）通过在线或者离线煤层瓦斯压力动态监测分析系统自动记录和保存煤层瓦斯压力数据和变化曲线；（e）根据煤层瓦斯压力数据和变化曲线，按照判断准则确定监测巷道前方煤与瓦斯突出危险性。本发明通过动态监测掘进面前方煤体内煤层瓦斯压力的分布规律全面考察地质构造、采动应力和煤层瓦斯压力对煤与瓦斯突出的影响，进而能够更科学的监测巷道掘进中煤与瓦斯突出的危险性。

技术领域

本发明涉及基于煤层压力动态监测掘进工作面煤与瓦斯突出危险性预测方法。

背景技术

目前，我国煤矿煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出危险性预测和验证方法主要采用钻屑瓦斯解吸指标、钻屑量、煤层瓦斯含量和煤的坚固性指标法。采用上述方法主要存在以下几个方面的问题：①预测和验证手段是“抽查”式的，没有实现动态监测；②预测和验证过程中人为因素太多，容易导致测定结果存在很大的误差，出现高指标不突出和低指标突出的情况时有发生；③上述测定指标大多是预测煤与瓦斯突出危险性的间接指标；④采用上述传统的煤与瓦斯突出危险性预测和验证方法存在预测距离短、预测范围小的问题；⑤传统预测和验证方法需要在掘进工作面施工参数测定钻孔，而施工参数孔势必降低有效掘进工时，影响掘进效率；⑥不能满足煤矿安全装备智能化、信息化、精细化的发展趋势，由于现有技术存在上述多个方面的问题，在预测掘进工作面煤与瓦斯突出时既存在不准确问题，而且还影响掘进效率，煤矿生产的安全性与经济性均不能保障。

发明内容

根据申请人针对煤与瓦斯突出机理取得的研究成果，高煤层瓦斯压力和构造煤的赋存是导致煤与瓦斯突出的主因。根据以往研究成果，无论震动爆破还是由打大直径超前钻孔过程和水力冲孔喷孔引起的煤与瓦斯突出，突出区域内煤体能发生脉动式或平缓的压缩变形，而后煤层瓦斯压力也会发生或急剧或缓慢的上升，即煤层瓦斯压力的变化过程是与煤层的变形是有相关关系的，煤层发生压缩，瓦斯压力增大，反之亦然。因此，在进行煤层瓦斯压力测定的时候一直把它当做一个静态的指标去考察，即一个区域的煤层瓦斯压力是一定的，测定结束以后不会去考察其受采掘影响的动态变化过程。但事实上，从岩石力学的角度考察该完整未破坏煤体只能发生扩容破坏，发生扩容破坏以后煤体的体积增大，这种情况下煤层瓦斯压力只能下降，所以，在这种条件下并不会出现上述煤层瓦斯压力发生急剧上升的过程。这样就可以理解，只有在赋存构造煤的区域煤层瓦斯压力才能发生急剧上升的变化过程，因为构造煤呈现出来的严重破坏结构是在历次地质构造运动时期形成的，在构造运动的作用下形成扩容破坏的构造煤，这些构造煤的密度小于未破坏的煤体。后期在巷道开挖掘进中，在地应力和采掘扰动的作用下发生压缩变形。煤层瓦斯压力的动态变化过程可以反映一个区域构造煤的赋存情况。由此可见，通过监测煤层瓦斯压力的动态变化过程能够预测煤体的突出危险性。

本发明提供了一种基于煤层压力动态监测掘进工作面煤与瓦斯突出危险性预测方法。

本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：

一种基于煤层压力动态监测掘进工作面煤与瓦斯突出危险性预测方法，包括如下步骤：

（a）根据地质勘探资料及矿井开采资料，确定矿井地质构造应力影响区域、开采应力卸压区域和开采应力集中区域；

（b）针对拟在地质构造应力影响区域掘进的被监测巷道，在开采应力卸压区域超前掘进监测巷道，超前距离大于被监测巷道超前压力峰值与被监测巷道掘进面距离的1.5-2倍；

（c）按一定间隔距离平行向被监测巷道掘进面前方煤体内施工若干个测压钻孔，间隔距离根据实测的煤层透气性系数确定；

（d）安装在线或者离线煤层瓦斯压力动态监测分析系统，在测压钻孔内布置瓦斯压力传感器，并与监控分站连接，对在线或者离线煤层瓦斯压力动态监测分析系统进行调试，开始监测和记录各测压钻孔的煤层瓦斯压力值；