煤與瓦斯突出預測防治技術的發(fā)展與展望

煤與瓦斯突出預測防治技術的發(fā)展與展望1綜述我院是我國最早從事瓦斯突出防治討論的專業(yè)討論院，討論領域涉及突出猜測、防突出措施、措施效果檢驗和人身防護平安措施、突出機理等各方面。在國內首先開展了開采愛護層、大、小直徑超前鉆孔、鉆孔水力沖刷、水力沖孔、深孔松動爆破、石門金屬骨架等多種防突措施討論；領先在國內開展了煤層與瓦斯突出區(qū)域性猜測和工作面猜測科研工作，提出了區(qū)域猜測煤和瓦斯突出危急性綜合指標P和K、煤層突出危急性指標△P、工作面猜測鉆屑量指標S、鉆屑瓦斯解吸指標△h2、C及鉆孔瓦斯涌出初速度指標g；建立了區(qū)域猜測綜合防突技術思想，并在現場投入應用；領先開展了AE聲放射、瓦斯涌出特征非接觸連續(xù)猜測突出討論，以及機掘面防突措施討論。20世紀50年月，我院于1956——1960年首先在北票、紅衛(wèi)、漣邵、焦作、梅田、六盤水等礦井進行瓦斯突出調查，建立了全國重點突出礦井卡片；1958年領先在北票煤田臺吉三井、冠山二井開采愛護層，并獲得勝利，為最初的防突供應了最為有效的技術手段；1959年連續(xù)在天府磨心坡井推廣應用開采愛護層，并結合瓦斯抽放綜合防突。20世紀60代初，我院即建立區(qū)域猜測單項指標△P、f值，1960年——1965年進行了全國突出煤層△P、f值普查；1961年——1963年在紅衛(wèi)、蛇形山礦進行開采愛護層推廣；1964——1965年在紅衛(wèi)煤礦進行300mm大直徑超前鉆孔和水平分層采煤法自我卸壓愛護防突討論，并將大直徑超前鉆孔推廣到北票、梅田等局；1966——1968年在北票臺吉、冠山三寶進行了13個煤層、14個石門的鉆孔水力沖刷試驗討論，均平安揭開石門；1968年在北票三寶礦進行煤巷道水力沖孔防止突出措施工藝討論；1968年國內領先在北票臺吉礦進行深孔松動爆破防突措施討論；1965——1967年在北票開展震驚放炮揭開突出層，將震驚放炮用瞬發(fā)雷管進展到毫秒雷管；1967年我院在北票三寶一井、臺吉礦首次應用煤的破壞類型、瓦斯放散初速度△P、煤的結實性f區(qū)域突出危急性猜測、提出了煤的突出危急性綜合指標K。20世紀70年月，1974——1975年，我院應用提出的綜合指標K結合地質條件，對北票三寶、臺吉兩個礦各煤層進行區(qū)域突出危急性分類；于1977年在北票礦務局試驗討論超聲波測定煤層應力，研制了超聲波應力測定儀，并初步探究了地震指標與煤和瓦斯突出的關系（水氡指標及入射性元素放射性強度與突出關系）。20世紀80年月，我院的突出討論工作有了飛躍，1980——1981年，我院在調查分析了我國一系列突出礦井始突深度、煤層瓦斯壓力、煤的結實性性系數f，綜合考慮地應力、瓦斯和煤質這3項具有打算突動身生的主要因素，在北票、紅衛(wèi)經大量考察討論，提出了標志煤層突出危急性的綜合指標D，并建立了地勘、基建和生產礦井猜測煤層和區(qū)域突出危急性綜合指標法（D、K指標），并在系統考察討論煤樣暴露時間、破壞類型、瓦斯壓力、煤樣精度諸因素與瓦斯解吸規(guī)律基礎上，在國內首次提出了猜測工作面突出危急的鉆屑瓦斯解吸指標△h2、衰減系數C和鉆屑量指標S。初步得出了標志突出危急性的鉆屑倍率指標，研制了MD-1型井下瓦斯解吸儀，首次勝利地利用△h2、C、S猜測石門揭煤工作面突出危急性。以上猜測方法和指標的提出奠定了我國突出區(qū)域猜測和工作面猜測的理論和工藝技術基礎。1986年開頭國家“七五”攻關，我院就“北票綜合防突措施”、“焦作綜合防突措施”、“瓦斯突出監(jiān)測系統”進行重點科技攻關。在北票試驗勝利了低透氣性煤層網格布孔大面積預抽區(qū)域防突措施和鉆孔卸壓煤協作金屬骨架防止石門揭煤突出新工藝，將石門揭煤時間由原來的3~6個月縮短到1~3個月；在煤巷突出猜測攻關中，首次在突出礦進行四位一體綜合防突，經1800m巷道跟蹤多參數猜測，提出綜合反映鉆屑量、鉆屑量解吸指標的綜合指標F，首次用猜測突出率、猜測突出精確?????率、猜測非突出精確?????率來評價突出猜測方法適用性指標，并研制了MD-2型瓦斯解吸儀、ZCD-1型鉆孔多級流量計、JN-1型封孔器等，成套工作面突出猜測儀表，在全國突出礦井得到了廣泛的應用。在焦作試驗勝利工藝簡潔、裝備配套的深孔掌握卸壓爆破局部防突措施，連續(xù)、平安掘進300m，最高月掘進速度達95.2m。在安陽龍山礦試驗討論了AE聲放射非接觸連續(xù)猜測突出新方法，研制勝利IMSC-1型煤礦聲放射測定儀，被收入《中國技術成果大全》第八期（科學技術文獻出版社，1994年）。在完成上述攻關任務的同時，1987年在營城煤礦進行巖石（煤）與二氧化碳突出猜測與防治討論；1989年在北票、焦作領先開展利用監(jiān)測系統猜測突出及檢驗防突措施效果和機掘面防突措施討論。20世紀90年月，我院瓦斯突出擔當有“工作面猜測敏感指標及臨界值的確定”、“機掘面防突措施及配套裝備的討論”、“利用綜合參數連續(xù)猜測突出方法及裝備”三項國家“八五”重點科技攻關項目，攻關地點在焦作礦務局九里山礦。在工作面敏感指標課題中，利用模糊數學方法確定綜合模糊指標，猜測突出精確?????率達61%，猜測不突出精確?????率達100%；機械防突措施中，研制了JX-2型開卸壓槽裝置，在國內首次利用機械裝置開出連續(xù)的卸壓槽，在嚴峻突出煤層平均月掘進速度由27m提高到138m；在連續(xù)猜測課題中，研制了MSZH-1型聲放射指標轉換器及配套的聲放射傳感器，在國內首次勝利地將聲放射系統與礦井環(huán)境監(jiān)測系統聯網，初步提出相鄰幫滑移平均小時大事相對變化率猜測指標NE；在動態(tài)瓦斯涌出討論中，擴展了礦井環(huán)境監(jiān)測系統功能。此外，我院1996年還開發(fā)了煤與瓦斯突出專家系統，目前正在開發(fā)DSS煤礦工程師決策系統。在人身防護平安措施討論領域，我院早于1958年就研制勝利了過濾式自救器，并得到普遍應用；1976研制勝利AZN-60型4h氧氣呼吸儀；1986年~1991年間續(xù)研制勝利AZH-40、AZH-15、AZH-20、AZH-60型系列化學氧自救器；1986~1988年進行了超氧化鉀藥片成型工藝的國家“七五”重點科技攻關，其成果快速產品化，并遠銷德國；1993年又研制勝利OSR系列化學氧自救器。全部上述產品均已商品化、產業(yè)化，在煤礦得到廣泛的應用。在煤礦瓦斯突出理論討論方面，我院在20世紀50年月就開頭突出煤層煤質結構、瓦斯放散特性與煤瓦斯突出關系的討論。1959年我院首次應用壓汞法討論突出煤、非突出煤孔隙、比表面積；1961年領先進行煤的吸附變形測定討論，首次提出煤吸附變形定量關系。20世紀70年月我院系統討論煤層瓦斯重烴組合對突出的影響，1972年提出煤與瓦斯突出最小瓦斯壓力理論及數學模型，1978年提出瓦斯重烴組合成份和煤與瓦斯突出的關系。20世紀80年月我院開頭煤與瓦斯突動身生條件的討論，在試驗室系統模擬（物理模擬）了煤的破壞類型、應力、瓦斯壓力、含量等因素和煤與瓦斯突出的關系，系統地進行了突出煤、非突出煤沖擊破裂率試驗討論，在國內首次應用沉降分析技術對突出粉煤顆粒組份進行了突出、非突出煤碘吸附試驗，系統地進行了等壓、非等壓解吸規(guī)律的討論。20世紀90年月，我院系統開展了煤吸附瓦斯變形及變形力的討論，得出了吸附變形時變形力與瓦斯壓力的數學關系；首次開展了煤的分形孔隙與瓦斯突出的關系討論。2“四位一體”綜合防突措施煤與瓦斯突出是極其簡單的礦井瓦斯動力現象，是煤礦井下最為嚴峻的地質災難之一。原煤炭工業(yè)部于1988年頒發(fā)了《防治煤與瓦斯突出細則》把我國防突技術工作納入了四位一體綜合防突措施和軌道，使防突措施更加有的放矢，提高了措施的防突效果，提高了經濟效益，取得了良好的效果，使我國的防突工作達到了一個新的階段，形成了我國在煤礦生產中自己的綜合防突措施體系。3煤與瓦斯突出國家攻關項目成果簡介煤科總院撫順分院在國家“七五”、“八五”、“九五”及煤炭行業(yè)的科技攻關中，取得的重要科研成果有如下幾個方面：3．1煤與瓦斯突出危急性工作面猜測技術討論由撫順分院完成的國家“七五”科技攻關項目“北票綜合防突措施討論”在我國首次提出了在全國普遍適用的工作面突出危急性猜測方法，提出了包括利用鉆屑量、鉆屑瓦斯解吸指標、鉆孔瓦斯涌出量等新時期單項指標和綜合指標進行工作面猜測較為詳盡的實施方案。該猜測方法在《煤礦平安規(guī)程》中被確定為工作面突出猜測的標準方法之一，在全國得到推廣應用。該成果榮獲煤炭部科技進步三等獎。該項技術的推廣應用，提高了我國煤礦防治與瓦斯突出的力量，使我國的年突出次數大為降低。自煤炭部頒發(fā)《防治煤與瓦斯突出細則》以后，“四位一體”的綜合防突措施在全國大部分突出礦井得到了較廣泛的應用。在執(zhí)行綜合防突措施中，工作面突出危急性猜測成為防治突出首要的一環(huán)。突出猜測的正確與否既關系著突出危急煤層開采的作業(yè)平安，也涉及到防突措施的實施范圍，與煤礦的生產效率和經濟效益親密相關。國家“七五”攻關中，撫順分院為全國的突出礦井供應了一套廣為適用的猜測方法和配套的參數測試儀表。但要求各礦井依據自己的使用狀況，采納適合于本礦區(qū)的敏感指標和臨界值。為此，撫順分院在國家“八五”科技攻關項目“工作面突出敏感指標及臨界值的確定討論”中，在我國首次提出了煤與瓦斯突出敏感指標及臨界值的確定方法。提出了利用聚類分析技術、模糊數學處理方法，確定突出敏感指標及臨界值，使猜測不突出精確?????率達到100%，猜測突出的精確?????率達到60~70%。該成果在北票、焦作、撫順得到了應用。獲得了煤炭部科技進步二等獎。3．2煤與瓦斯突出動態(tài)猜測技術討論傳統的接觸式突出猜測技術一般需要施工鉆孔，占用大量的作業(yè)時間，增加了防突費用和噸煤成本，而且是間斷性的點猜測方式，常常在非猜測時段發(fā)生突出，往往會導致人員傷亡事故，所以煤與瓦斯突出連續(xù)猜測成為近年來的主要討論方向。撫順分院在國家“八五”、“九五”科技攻關中提出了“利用綜合參數連續(xù)猜測突出方法及裝備”、“聲放射實時跟蹤連續(xù)猜測突出危急性技術討論”兩項科研課題。利用AE（AcousticEmssion）聲放射技術和瓦斯動態(tài)涌出特征對煤與瓦斯突出危急性進行連續(xù)猜測取得了較好的效果。研制了能夠與環(huán)境監(jiān)測系統聯網的聲放射突出危急監(jiān)測系統。提出了聲放射突出危急猜測指示及瓦斯動態(tài)涌出指標和臨界值，為煤礦的生產應用供應了一整套完整的技術方法。該成果達到國際先進水平。3．3煤與瓦斯突出強度猜測技術討論國家“九五”科技攻關中，撫順分院完成了“煤與瓦期突出強度猜測技術的討論”，在全國首次提出了突出危急強度猜測理論和方法，提出了利用相像的理論，在試驗室對煤與瓦斯突出進行三維模擬試驗，通過轉變縱向應力、橫向應力、瓦斯壓力、煤體強度等參數，建立了突出強度數學模型，作出了突出強度猜測從定性猜測到定量猜測的一個嘗試，取得了較大的科研價值。該項成果達到了