羊東礦突出敏感指標(biāo)考察研究

1、羊東礦2#煤層突出敏感指標(biāo)及臨界值考察研究景魁英、楊海生、董賽軍、石德忠、郭金剛、張存江1、概述：羊東礦是一個(gè)多風(fēng)井入風(fēng)、多風(fēng)井回風(fēng)的高瓦斯礦井。羊東礦現(xiàn)有五個(gè)入風(fēng)井和三個(gè)回風(fēng)井，五個(gè)入風(fēng)井為：一坑主井、一坑副井、二坑主井、二坑副井、羊二莊進(jìn)風(fēng)井，三個(gè)回風(fēng)井分別為：崔莊風(fēng)井、佐城風(fēng)井、霍莊風(fēng)井，其中崔莊風(fēng)井安設(shè)了兩臺(tái)GAF26.6-16-1型主要通風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)功率1000KW，佐城風(fēng)井安設(shè)了兩臺(tái)GAF26.6-17-1型主要通風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)功率900KW?；羟f風(fēng)井安設(shè)了兩臺(tái)2K58NO28型主要通風(fēng)機(jī)，配套電機(jī)功率330KW。礦井目前總?cè)腼L(fēng)量為20151m3/min，總回風(fēng)量為20838 m

2、3/min，礦井需要風(fēng)量19627m3/min，礦井有效風(fēng)量率：94.25%，采掘有效風(fēng)量率：75.44%，風(fēng)量滿足生產(chǎn)需要，礦井無(wú)風(fēng)量不足的采掘工作面。2、2#煤層突出敏感指標(biāo)及臨界值考察研究的必要性：國(guó)內(nèi)外的開采實(shí)踐表明，突出呈區(qū)域性分布，突出煤層往往只在個(gè)別區(qū)域（約占開采面積的5-10%）才真正發(fā)生突出。突出敏感指標(biāo)及臨界值考察能夠最準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)突出危險(xiǎn)性，并最經(jīng)濟(jì)的采用防突措施的預(yù)測(cè)指標(biāo)是敏感指標(biāo)，因此對(duì)于我礦瓦斯治理有著舉足輕重的意義。3、煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)“三指標(biāo)”的基本原理及臨界值考察：3.1 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)“三指標(biāo)”的基本原理：根據(jù)我礦2#煤的突出特點(diǎn)，其工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)決定

3、選取鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2、鉆屑量S、鉆孔瓦斯涌出初速度q三指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)研究。1鉆屑量S是一種綜合反映煤體應(yīng)力、瓦斯壓力和煤的物理力學(xué)性質(zhì)的指標(biāo)。鉆孔排出的鉆屑一般分為兩部分：一部分為鉆孔直徑相同的圓柱煤體形成的鉆屑量；另一部分為成孔后，孔周圍應(yīng)力重新分布，孔內(nèi)壁發(fā)生位移而產(chǎn)生的動(dòng)態(tài)鉆屑量。鉆屑量隨煤體強(qiáng)度的變化比較敏感，即煤越軟，鉆屑量越大。對(duì)于一定強(qiáng)度的煤體，隨著瓦斯壓力的增大，鉆屑量將出現(xiàn)突變。即在一定的應(yīng)力和單軸抗壓強(qiáng)度條件下，煤層存在一個(gè)發(fā)生突出的最小瓦斯壓力值，超過該值就會(huì)發(fā)生突出。煤體所受的應(yīng)力越大鉆屑量越高。在采深增大時(shí)，當(dāng)有較小的應(yīng)力波動(dòng)時(shí)，可造成較大鉆屑量的變化。該參數(shù)測(cè)定方

4、法簡(jiǎn)單易行，在我國(guó)得到了普遍應(yīng)用。2鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2是煤層瓦斯壓力與煤的破壞程度的綜合指標(biāo)，它反映的是10g粒度為13mm的煤屑，在暴露3min后，從第3min到第5min向固定空間釋放瓦斯所造成的壓差，壓差的大小即反映了該煤屑在該段時(shí)間內(nèi)的放散瓦斯量。它的大小反映了工作面前方瓦斯壓力的大小和煤本身的瓦斯放散特性。3鉆孔瓦斯涌出初速度q也是一種反映煤的物理力學(xué)性質(zhì)、地應(yīng)力和瓦斯壓力的綜合指標(biāo)。它的大小取決于煤層瓦斯壓力、應(yīng)力狀態(tài)、煤層透氣性、煤的瓦斯放散特性，也與煤層厚度、巷道推進(jìn)速度等采礦技術(shù)條件有關(guān)。在上述諸因素中，以瓦斯壓力為主，工作面前方瓦斯壓力越大，q值也越大。3.2 敏感指標(biāo)及

5、臨界值確定方法羊東礦2#煤工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)及臨界值確定方法采用實(shí)驗(yàn)室模擬實(shí)驗(yàn)，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)跟蹤測(cè)定，利用三率法和灰色關(guān)聯(lián)法確定突出煤層工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)及其臨界值的技術(shù)方法。1現(xiàn)場(chǎng)采集煤樣，實(shí)驗(yàn)室測(cè)定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2和瓦斯放散初速度指標(biāo)p、堅(jiān)固性系數(shù)f值；根據(jù)實(shí)驗(yàn)室測(cè)定和理論分析結(jié)果，初步確定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2的參考臨界值。2現(xiàn)場(chǎng)跟蹤掘進(jìn)巷道，測(cè)定瓦斯解吸指標(biāo)h2、鉆屑量S和鉆孔瓦斯涌出初速度q，并跟蹤考察巷道掘進(jìn)過程中地質(zhì)構(gòu)造、煤層產(chǎn)狀變化以及突出預(yù)測(cè)、執(zhí)行防突措施、措施效果檢驗(yàn)過程中的噴孔、夾鉆、頂鉆、片幫、瓦斯異常涌出等瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。3利用各指標(biāo)實(shí)際預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)初步

6、確定的指標(biāo)臨界值進(jìn)行驗(yàn)證和修改，采用“三率”法和灰色關(guān)聯(lián)分析方法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際預(yù)測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析，比較各指標(biāo)對(duì)突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的敏感性，從而確定敏感指標(biāo)；同時(shí)用鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2實(shí)際預(yù)測(cè)結(jié)果對(duì)實(shí)驗(yàn)室確定的該指標(biāo)臨界值進(jìn)行驗(yàn)證和修改，最終確定該煤層的突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)及臨界值。4煤樣解吸規(guī)律的實(shí)驗(yàn)室考察及臨界值確定4.1 現(xiàn)場(chǎng)煤樣采集和實(shí)驗(yàn)室考察工作人員從下41溜子道和下45運(yùn)料巷掘進(jìn)工作面采集2#煤新鮮煤樣各一份，在實(shí)驗(yàn)室對(duì)每份煤樣測(cè)定p、f值，同時(shí)對(duì)各份煤樣分別充以0.21.5MPa之間不同的瓦斯壓力，吸附平衡48h以上，考察瓦斯解吸量h2同瓦斯壓力P之間的變化關(guān)系。從而分析確定鉆孔瓦斯解吸指標(biāo)h2

7、同瓦斯壓力P、瓦斯放散初速度p、煤堅(jiān)固性系數(shù)f之間的關(guān)系。4.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析不同充氣瓦斯壓力下煤樣的鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2和煤的堅(jiān)固性系數(shù)f、瓦斯放散初速度指標(biāo)p參數(shù)的測(cè)定結(jié)果見表3-1。表中K為突出區(qū)域預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)，其值可由下式得出：K=p/f 表4-1 煤樣實(shí)驗(yàn)結(jié)果煤樣名稱煤層平衡瓦斯壓力(Mpa)h2(Pa)Kpf下41溜子道掘進(jìn)工作面1#煤樣2#0.26023.85 12.40.520.361200.61600.82001.05220下45運(yùn)料巷掘進(jìn)工作面2#煤樣0.38027.13 13.020.480.521500.782001.253001.6360由表4-1中可以看出，p值及綜

8、合指標(biāo)K值均超過規(guī)定給定的臨界值（p=10、f=0.5、K=15），只有一個(gè)f值沒有超過。2#煤層煤樣鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2同充氣瓦斯壓力P的關(guān)系見圖3-1所示。圖4-1 2#煤層鉆屑解吸指標(biāo)h2同充瓦斯壓力關(guān)系曲線對(duì)表4-1中的2#煤層煤樣瓦斯解吸指標(biāo)h2與瓦斯壓力P進(jìn)行線性擬合，其符合指數(shù)關(guān)系式為：式中：P充氣瓦斯壓力，MPa；h2鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)，Pa。線性回歸常數(shù)k為231.47、244.46；n為0.7660、0.8948。復(fù)相關(guān)系數(shù)分別為0.9651和0.9962，用F值檢驗(yàn)法檢驗(yàn)，對(duì)于顯著水平0.01的置信度，曲線擬合非常顯著，說明對(duì)羊東礦2#煤層可以用上述關(guān)系來描述解吸指標(biāo)h2與

9、瓦斯壓力P之間的關(guān)系。鉆屑解吸指標(biāo)h2同吸附平衡壓力及突出危險(xiǎn)性綜合指標(biāo)K之間存在以下關(guān)系： 式中，A、B、C為依賴于煤種的實(shí)驗(yàn)常數(shù)，由表3-1中兩組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元線性回歸得出。A主要同煤種有關(guān)，表達(dá)式（3-2）2#煤層取231.47和244.46的平均值237.97；B、C為正值，表明煤樣隨著解吸瓦斯壓力P和突出危險(xiǎn)性綜合指標(biāo)K的增加，鉆屑解吸指標(biāo)h2也增加，同時(shí)B、C還反映了瓦斯壓力與煤質(zhì)指標(biāo)同鉆屑解吸指標(biāo)h2的密切程度。將表3-1中2#煤煤樣實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行多元數(shù)據(jù)擬合，即可得出鉆屑解吸指標(biāo)h2同吸附平衡壓力及突出危險(xiǎn)性區(qū)域預(yù)測(cè)綜合指標(biāo)K之間較好地符合以下關(guān)系： 表達(dá)式(3-3)說明如果能

10、夠確定羊東礦突出預(yù)測(cè)指標(biāo)瓦斯壓力P和綜合指標(biāo)K的突出危險(xiǎn)臨界值，就能得出鉆屑解吸指標(biāo)h2的臨界值。根據(jù)防治煤與瓦斯突出規(guī)定第13條預(yù)測(cè)煤層突出危險(xiǎn)性單項(xiàng)指標(biāo)煤層瓦斯壓力P和第72條綜合指標(biāo)K的臨界值，即突出危險(xiǎn)煤層 P0.74MPa、K15，代入(3-3)式得2#煤層鉆屑解吸指標(biāo)參考臨界值為：初步確定取鉆屑解吸指標(biāo)h2=190Pa（濕煤h2=150Pa）作為2#煤層采掘工作面突出預(yù)測(cè)參考臨界值。5工作面突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)及防突效果檢驗(yàn)方法5.1 工作面突出預(yù)測(cè)1突出預(yù)測(cè)采用鉆屑解吸指標(biāo)法和鉆孔瓦斯涌出初速度法，測(cè)定指標(biāo)為鉆屑解吸指標(biāo)h2（或K1)、鉆孔鉆屑量S、瓦斯涌出初速度q。預(yù)測(cè)時(shí)，選擇在工作

11、面斷面內(nèi)煤質(zhì)硬度相對(duì)較軟的分層中水平布置3個(gè)直徑42mm、深度10m的預(yù)測(cè)孔，無(wú)較軟的分層則鉆孔布置在工作面中央。預(yù)測(cè)鉆孔采用風(fēng)動(dòng)手持式鉆機(jī)和配套麻花鉆桿施工。2預(yù)測(cè)鉆孔布置：1個(gè)鉆孔位于工作面中部，平行巷道掘進(jìn)方向；2個(gè)鉆孔布置在巷幫，開孔距巷幫0.5m，終孔控制巷道輪廓線外4m，如圖5-1所示。3打鉆時(shí)，每打1m鉆孔測(cè)定一次鉆屑量指標(biāo)S，每間隔2m，即2、4、6、8、10m深處采集煤鉆屑測(cè)定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h2，并迅速退出鉆桿，插入JN-2型膠囊封孔器留0.5m深測(cè)量室進(jìn)行封孔，在2min內(nèi)測(cè)定完鉆孔的瓦斯涌出初速度q。圖5-1 預(yù)測(cè)鉆孔布置圖42#煤層突出預(yù)測(cè)臨界值在未實(shí)測(cè)之前，S值和q

12、值臨界值暫時(shí)采用規(guī)定提供的參考值，S6Kg/m，q4.5 l/min，鉆屑解吸指標(biāo)h2值采用實(shí)驗(yàn)室參考臨界值190Pa。當(dāng)測(cè)定的預(yù)測(cè)指標(biāo)：h2190Pa、Smax6kg/m且q4.5L/min該煤層工作面預(yù)測(cè)為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面，留2m預(yù)測(cè)超前距采用遠(yuǎn)距離放炮安全防護(hù)措施進(jìn)行掘進(jìn)作業(yè)，即允許進(jìn)尺深度為預(yù)測(cè)孔深減2m； 5當(dāng)預(yù)測(cè)指標(biāo)符合下列條件之一：h2190Pa、s6kg/m、q4.5L/min時(shí)，該煤層工作面預(yù)測(cè)為突出危險(xiǎn)工作面。且當(dāng)有下列情況之一者，預(yù)測(cè)工作面亦確定為突出危險(xiǎn)工作面：工作面前方有斷層、褶曲等構(gòu)造破壞帶；工作面前方煤層賦存條件急劇變化；在進(jìn)行突出預(yù)測(cè)過程中，預(yù)測(cè)鉆孔出現(xiàn)噴孔、夾

13、鉆、頂鉆等動(dòng)力現(xiàn)象；工作面出現(xiàn)響煤炮、煤壁掉碴、片幫、瓦斯忽大忽小等瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象。6突出預(yù)測(cè)儀器測(cè)定鉆屑解吸指標(biāo)h2、鉆屑量S、瓦斯涌出初速度q所用儀器見表4-1。表5-1 突出預(yù)測(cè)儀器一覽表序號(hào)儀表名稱型號(hào)用途1膠囊封孔器JN-2測(cè)定鉆孔瓦斯涌出初速度q2多級(jí)流量計(jì)ZLD-13鉆屑瓦斯解吸儀MD-2測(cè)定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)h24瓦斯突出參數(shù)儀WTC測(cè)定鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K15彈簧秤測(cè)定鉆屑量S6風(fēng)動(dòng)電鉆及配套麻花鉆桿施工預(yù)測(cè)鉆孔5.2 局部防突技術(shù)措施1掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)時(shí)，必須采取超前鉆孔局部防突措施。設(shè)計(jì)防突措施鉆孔孔徑為89mm，鉆孔深度11.0m，鉆孔數(shù)40個(gè)，有效排放半徑按實(shí)測(cè)值計(jì)

14、算，為0.8m，鉆孔控制到巷道輪廓線外8m。2掘進(jìn)工作面需采取防突措施時(shí)，必須每次由抽防區(qū)編制超前鉆孔設(shè)計(jì)，內(nèi)容包括鉆孔孔徑、孔深、孔數(shù)、有效排放半徑、開孔和終孔位置，報(bào)礦總工程師批準(zhǔn)，并抄送安全副總、抽防區(qū)、調(diào)度室、安檢科、施工單位。3施工方法：用ZQSJ90/25型風(fēng)動(dòng)鉆機(jī)、直徑為89 mm鉆頭和螺旋鉆桿，按設(shè)計(jì)鉆孔參數(shù)先下排后上排，由下幫往上幫逐列施工。4當(dāng)防突措施經(jīng)效果檢驗(yàn)后，如無(wú)突出危險(xiǎn)，則采取安全防護(hù)措施進(jìn)行正常掘進(jìn)；如仍有突出危險(xiǎn)，必須采取補(bǔ)充防突措施，并經(jīng)措施效果檢驗(yàn)有效后，掘進(jìn)工作面方可施工。5補(bǔ)充防突措施為在上下兩排鉆孔之間增打防突措施鉆孔，孔深同措施孔。6切眼及溜子道掘進(jìn)

15、期間，生產(chǎn)技術(shù)部必須加強(qiáng)瓦斯地質(zhì)工作，要根據(jù)野青保護(hù)層工作面斷層和該工作面煤層厚度、底板等變化情況，要超前分析工作面的地質(zhì)構(gòu)造（斷層），經(jīng)過分析該工作面有地質(zhì)構(gòu)造，要堅(jiān)持“有疑必探”的原則，在距斷層30m時(shí)必須停止掘進(jìn)，用大鉆機(jī)探明斷層的賦存狀態(tài)。5.3 防突措施效果檢驗(yàn)方法1每次施工完超前鉆孔，即進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)，檢驗(yàn)儀器與突出預(yù)測(cè)相同；2措施效果檢驗(yàn)方法同突出預(yù)測(cè)，測(cè)定指標(biāo)為測(cè)定鉆屑解吸指標(biāo)h2、鉆屑量S、瓦斯涌出初速度q；3措施效果檢驗(yàn)鉆孔孔數(shù)3個(gè)、孔深10m，兩幫孔終孔控制巷道輪廊線外4m，鉆孔布置與突出預(yù)測(cè)鉆孔布置相同，但檢驗(yàn)鉆孔應(yīng)布置在上下左右措施孔之間，且距措施孔孔間距不小于30

16、0mm；4措施效果檢驗(yàn)指標(biāo)突出危險(xiǎn)臨界值為h2=190Pa、S=6kg/m、q=4.5L/min。當(dāng)測(cè)定指標(biāo)都小于突出危險(xiǎn)臨界值時(shí)，措施效果檢驗(yàn)有效，工作面檢驗(yàn)為無(wú)突出危險(xiǎn)工作面；當(dāng)效檢指標(biāo)h2、Smax、q有一項(xiàng)大于或等于其臨界值，即為檢驗(yàn)措施無(wú)效，工作面仍然為突出危險(xiǎn)工作面。5措施效果檢驗(yàn)無(wú)效時(shí)，必須繼續(xù)采取補(bǔ)充防突措施，在每排措施孔之間增打措施孔，然后再進(jìn)行措施效果檢驗(yàn)，檢驗(yàn)有效后方可進(jìn)行掘進(jìn)。6當(dāng)防突措施孔深度為11m，效檢鉆孔深度為8m，且測(cè)定的指標(biāo)小于突出危險(xiǎn)臨界值時(shí)，工作面允許進(jìn)尺6m。6突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)的跟蹤考察及結(jié)果分析6.1 突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)的跟蹤考察跟蹤苗莊條采區(qū)下41溜

17、子道掘進(jìn)工作面、8252回采工作面、8253回采工作面過程中，測(cè)定了每米鉆屑量S、鉆屑解吸指標(biāo)h2和鉆孔瓦斯涌出初速度指標(biāo)q，同時(shí)考察了巷道掘進(jìn)過程中煤層地質(zhì)構(gòu)造及產(chǎn)狀變化及采取防突措施過程中噴孔、夾鉆、片幫、瓦斯異常、響煤炮等煤與瓦斯突出動(dòng)力現(xiàn)象。表6-1 41溜子道掘進(jìn)工作面跟蹤考察結(jié)果表巷道名稱序號(hào)日期鉆屑解吸指標(biāo)h2（Pa）最大鉆屑量Smax(kg/m)動(dòng)力現(xiàn)象下41溜子道19-15401.829-16401.839-17401.649-18401.859-19401.869-20401.679-21401.689-22401.699-23401.6109-24401.8119-264

18、01.8129-27401.8139-28401.8149-29401.8159-29401.61611-1401.81711-2401.61811-3401.61911-3401.62011-4401.82111-5401.62211-5401.62311-5401.82411-6401.62511-6401.82611-7401.62711-7401.42811-8401.62911-9401.63011-10401.63111-11401.4表5-2 8252回采工作面跟蹤考察結(jié)果表巷道名稱序號(hào)日期鉆屑解吸指標(biāo)h2（Pa）最大鉆屑量Smax(kg/m)動(dòng)力現(xiàn)象8252回采工作面11-11

19、002.421-61401.831-101202.441-151202.251-191202.061-301202.472-31202.283-71602.293-171002.0103-301202.2由于羊東礦現(xiàn)開采、掘進(jìn)區(qū)域均已采取保護(hù)層開采或瓦斯抽放等防突措施，考察指標(biāo)均未出現(xiàn)超限情況，為此決定采用下8252設(shè)備眼、下8252運(yùn)料巷掘進(jìn)期間預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。具體考察測(cè)定情況如表6-4、表6-5；表6-4 下8252設(shè)備眼掘進(jìn)工作面跟蹤考察結(jié)果表巷道名稱序號(hào)日期鉆屑解吸指標(biāo)h2（Pa）最大鉆屑量Smax(kg/m)動(dòng)力現(xiàn)象下8252設(shè)備眼15-26403.5噴孔25-3603.435-41803

20、.245-54002.455-71603.665-84303.2夾鉆75-93204.2夾鉆85-103605.4夾鉆95-112606.2夾鉆105-123003.0115-131604.2125-141103.8135-153405.8夾鉆145-163407.0頂鉆、噴孔155-172802.8165-198607.6夾鉆、響煤炮175-201902.8響煤炮185-222503.6夾鉆195-2358016.8頂鉆、噴孔205-243403.4噴孔215-253004.0225-261203.6235-285504.5噴孔245-291803.2255-312503.2夾鉆266-11

21、902.8夾鉆276-21803.8286-3402.8296-6402.6306-83203.6316-114804.3響煤炮326-123502.6響煤炮336-137004.2頂鉆、響煤炮346-1542015.0響煤炮、噴孔356-164808.0夾鉆、噴孔366-172402.4頂鉆376-182302.8頂鉆386-213702.8396-222602.4406-233308.6噴孔416-241202.2426-261903.6夾鉆、噴孔436-261403.2446-282605.4456-305002.4467-12805.8477-2804.5487-46405.6夾鉆49

22、7-54205.0夾鉆507-64509.2噴孔、響煤炮517-75207.8層理紊亂、噴孔527-84004.6噴孔537-936010.0夾鉆、噴孔547-1019019.2噴孔、響煤炮557-115203.8夾鉆、噴孔567-123805.2夾鉆577-131907.5噴孔587-14802.8597-154206.6層理紊亂、噴孔607-176209.6夾鉆617-183608.4夾鉆627-192505.5噴孔637-2030015.0夾鉆647-2111009.6噴孔657-222406.2夾鉆667-234603.0夾鉆677-242004.0噴孔687-253606.4噴孔69

23、7-262504.0噴孔707-278022噴孔727-292406.4噴孔737-304207.0噴孔747-311804.2758-146015.0夾鉆768-22008.2夾鉆778-51203.2788-112802.4噴孔798-3046010.6斷層、噴孔808-312007.0噴孔819-220010.8噴孔829-532016.4斷層、噴孔839-525010.0斷層849-61906.8斷層859-72206.0斷層869-95805.6噴孔879-104005.2噴孔889-1160011.0噴孔899-122402.2夾鉆909-141802.

24、4919-161802.4929-171402.4注：有下列情況之一即視為突出：實(shí)際發(fā)生的突出；預(yù)測(cè)指標(biāo)超標(biāo)較大，預(yù)報(bào)有危險(xiǎn)但采取措施（超前排放鉆孔、慢速掘進(jìn)甚至停掘等）后未發(fā)生突出；在施工防突排放鉆孔過程中，有動(dòng)力現(xiàn)象（噴孔、夾鉆、頂鉆、響煤炮等現(xiàn)象）。圖6-1 下8252設(shè)備眼掘進(jìn)工作面突出預(yù)測(cè)指標(biāo)h2變化曲線圖5-2 下8252設(shè)備眼掘進(jìn)工作面突出預(yù)測(cè)指標(biāo)Smax變化曲線圖6-3 下8252運(yùn)料巷掘進(jìn)工作面突出預(yù)測(cè)指標(biāo)h2變化曲線圖6-4 下8252運(yùn)料巷掘進(jìn)工作面突出預(yù)測(cè)指標(biāo)Smax變化曲線6.2 突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)及臨界值分析突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)是指對(duì)某一礦井突出煤層工作面進(jìn)行預(yù)測(cè)時(shí)，能夠

25、明顯區(qū)分出突出危險(xiǎn)和非突出危險(xiǎn)的突出預(yù)測(cè)指標(biāo)，即在突出危險(xiǎn)和非危險(xiǎn)工作面實(shí)測(cè)該指標(biāo)的值無(wú)交叉或交叉區(qū)域較少。標(biāo)志突出危險(xiǎn)的指標(biāo)最小值即為突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)臨界值。根據(jù)羊東礦2#煤層掘進(jìn)工作面的實(shí)際預(yù)測(cè)結(jié)果，用“三率”法和灰色關(guān)聯(lián)分析法，對(duì)該礦的突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)及臨界值進(jìn)行分析研究，確定適用于該煤層的突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)及其臨界值。6.2.1 “三率”法分析突出預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)“三率”法即是根據(jù)預(yù)測(cè)突出率、預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率和預(yù)測(cè)不突出準(zhǔn)確率對(duì)突出預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，從而確定突出敏感指標(biāo)。防突措施效果檢驗(yàn)是在防突措施執(zhí)行后再一次進(jìn)行突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，故效果檢驗(yàn)所用的敏感指標(biāo)及其臨界值與突出預(yù)測(cè)是相同的。針對(duì)羊東礦

26、下8252設(shè)備眼、下8252運(yùn)料巷掘進(jìn)工作面突出預(yù)測(cè)與效果檢驗(yàn)兩種情況，可按以下“三率”法來確定敏感指標(biāo)及臨界值。預(yù)測(cè)過程中有突出發(fā)生的情況下，敏感指標(biāo)及其臨界值，應(yīng)按以下“三率”來確定：（1）預(yù)測(cè)突出率式中 1預(yù)測(cè)突出率，%；nt預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)次數(shù)，次；N預(yù)測(cè)總次數(shù)，次。預(yù)測(cè)突出率1代表著預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)區(qū)段所占總預(yù)測(cè)區(qū)段的比例大小，當(dāng)然1越小，需采取防突措施的范圍越小，防突投入少，進(jìn)度快，但其取決于突出預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確率。（2） 預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率式中 2預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率，%；nk預(yù)測(cè)有突出危險(xiǎn)次數(shù)中，真正有突出危險(xiǎn)的次數(shù)；預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率2越高越好，但在目前技術(shù)條件下，能夠達(dá)到60%左右。在試驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)，

27、如果以實(shí)際突出的發(fā)生確定指標(biāo)臨界值和敏感性，一是生產(chǎn)中不允許，二是不安全。為此，國(guó)內(nèi)眾多學(xué)者提出凡符合下列條件之一時(shí)即為屬突出危險(xiǎn)：實(shí)際發(fā)生的突出；預(yù)測(cè)指標(biāo)超標(biāo)較大，預(yù)報(bào)有危險(xiǎn)但采取措施（超前排放鉆孔、慢速掘進(jìn)甚至停掘等）后未發(fā)生突出；在施工防突排放鉆孔過程中，有動(dòng)力現(xiàn)象（噴孔、夾鉆、頂鉆等現(xiàn)象）。 （3） 預(yù)測(cè)不突出準(zhǔn)確率 式中 3預(yù)測(cè)不突出準(zhǔn)確率，%；nB預(yù)測(cè)無(wú)突出危險(xiǎn)次數(shù)，次；nA預(yù)測(cè)無(wú)突出危險(xiǎn)次數(shù)中果真無(wú)突出危險(xiǎn)的次數(shù)，次。預(yù)測(cè)不突出準(zhǔn)確率3應(yīng)該達(dá)到100%，但一般達(dá)到95%以上即可。6.2.1.1 掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)分析表5-4所列數(shù)據(jù)中，下8252設(shè)備眼掘進(jìn)工作面92組跟蹤預(yù)測(cè)

28、數(shù)據(jù)中，單項(xiàng)指標(biāo)h2超限72次，Smax值超限32次，發(fā)生煤炮、瓦斯異常、夾鉆、吸鉆等瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象62次。表5-5所列數(shù)據(jù)中，下8252運(yùn)料巷掘進(jìn)工作面117組跟蹤預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)中，單項(xiàng)指標(biāo)h2超限70次，Smax值超限17次，發(fā)生煤炮、瓦斯異常、夾鉆、吸鉆等瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象55次。應(yīng)用“三率”法對(duì)下8252設(shè)備眼、下8252運(yùn)料巷掘進(jìn)工作面的突出預(yù)測(cè)及效果檢驗(yàn)結(jié)果分析成果見表5-6、表5-7。從表5-6中可以看出，預(yù)測(cè)指標(biāo)h2和Smax兩突出率分別為78.3%和34.8%；預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率分別為86.1%和100%；預(yù)測(cè)突出率Smax低于h2，并且Smax的預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率高于h2，達(dá)到了100%；但Sm

29、ax存在嚴(yán)重的漏報(bào)現(xiàn)象，其預(yù)測(cè)不突出準(zhǔn)確率僅為33.3%，而h2預(yù)測(cè)不突出準(zhǔn)確率高達(dá)100%。綜上所述h2更適合做為敏感指標(biāo)。從表5-7中可以看出，預(yù)測(cè)指標(biāo)h2和Smax兩突出率分別為59.8%和14.5%；預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率分別為78.6%和100%；預(yù)測(cè)突出率Smax低于h2，并且Smax的預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率高于h2，達(dá)到了100%；但Smax存在嚴(yán)重的漏報(bào)現(xiàn)象，其預(yù)測(cè)不突出準(zhǔn)確率僅為47.0 %，而h2測(cè)不突出準(zhǔn)確率高達(dá)100%。綜上所述h2更適合做為敏感指標(biāo)。表6-6 下8252設(shè)備眼掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)及效檢“三率”法分析結(jié)果考察項(xiàng)目單位預(yù)測(cè)單項(xiàng)指標(biāo)h2Smax預(yù)測(cè)效檢總次數(shù)次9292實(shí)際突出次數(shù)次62預(yù)測(cè)效檢有突出危險(xiǎn)次數(shù)次7232預(yù)測(cè)突出率%78.334.8預(yù)測(cè)有危險(xiǎn)次數(shù)中真正有危險(xiǎn)次數(shù)次6232預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率%86.1100預(yù)測(cè)無(wú)突出危險(xiǎn)次數(shù)次2060預(yù)測(cè)無(wú)突出危險(xiǎn)次數(shù)中確實(shí)無(wú)突出危險(xiǎn)次數(shù)次2020預(yù)測(cè)不突出準(zhǔn)確率%10033.3表6-7 下8252運(yùn)料巷掘進(jìn)工作面預(yù)測(cè)及效檢“三率”法分析結(jié)果考察項(xiàng)目單位預(yù)測(cè)單項(xiàng)指標(biāo)h2Smax預(yù)測(cè)效檢總次數(shù)次117117實(shí)際突出次數(shù)次55預(yù)測(cè)效檢有突出危險(xiǎn)次數(shù)次7017預(yù)測(cè)突出率%59.814.5預(yù)測(cè)有危險(xiǎn)次數(shù)中真正有危險(xiǎn)次數(shù)次5517預(yù)測(cè)突出準(zhǔn)確率%78.610