贵州煤矿煤与瓦斯突出主控因素及规律研究-采矿工程专业论文.docxVIP

贵州大学硕士学位论文贵州煤矿煤与瓦斯突出主控因素及规律研究 贵州大学硕士学位论文 贵州煤矿煤与瓦斯突出主控因素及规律研究 4.1.3 评价指标的无量纲化处理 36 4.1.4 由突变系统的分叉集方程导出归一公式 36 4.1.5 利用归一公式进行综合评价 37 4.3 建模步骤38 4.4 突变级数法建立突出危险程度预测模型 38 4.4.1 突出危险性指标体系的建立 39 4.4.2 突出危险性分类标准 39 4.4.3 实例应用 40 4.5 本章小节44 5 基于灾变链式理论的阶段主控因素防突措施 45 5.1 煤与瓦斯突出灾变链式理论概述 45 5.1.1 煤与瓦斯突出链式载体认识 45 5.1.2 煤与瓦斯突出灾害链的类型及规律 46 5.2 从煤与瓦斯突出灾害链式规律探索防突措施 47 5.2.1 防突措施效果检验的理论导向 47 5.2.2 孕源断链减灾是防治煤与瓦斯突出灾害发育的最佳途径 47 5.2.3 煤与瓦斯突出灾害潜在期（中期）的识别与防御 48 5.2.4 煤与瓦斯突出灾害晚期“诱发阶段” 48 5.3 本章小节49 6 结论50 6.1 主要结论50 6.2 不足之处及展望 50 致 谢52 参考文献53 附录56 创 性 声 明57 IV 第 第 PAGE 10页 1 绪论 1.1 引言 煤与瓦斯突出[1]，简称瓦斯突出或突出，是煤矿井下生产过程中发生的一种 异常复杂的动力现象，表现为大量的煤体和瓦斯突然抛向巷道空间，造成巷道建 筑被毁、煤流埋人、巷道空间充满瓦斯使人窒息，甚至引起瓦斯爆炸。因此，煤 与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的重大自然灾害之一。针对目前中国面临的 自然灾害形势严峻复杂、灾害风险进一步加剧、灾害损失日趋严重，我国政府决定， 自 2009 年开始，每年的 5 月 12 日为国家“防灾减灾日”。 各采煤国家投入了大量的人力物力，开展突出机理、预测及防治技术的研究， 提出的关于突出机理的假说己有十几种，在一些方面取得了进展。但由于煤岩物 理-力学性质的非线性、岩体破坏形式的多样性和瓦斯赋存与运移过程中的复杂 性，对于突出的原因、过程及一些细节还不十分明确，现场存在着相当一些特殊 的突出现象也无法理解，问题还远远没有得到解决。据不完全统计，近 10 年来 全世界各主要产煤国，因瓦斯突出事故和瓦斯突出后引起的瓦斯爆炸事故，死亡 人数超过 6 万人。据国外有关资料统计，突出矿井的建设投资要比非突出矿井增 加 25%～30%，吨煤成本增加 1.5～2.0 倍，采煤效率要降低 25%～28%，工作面日 产量减少 40%～60%。我国是主要的产煤国，同时也是瓦斯突出灾害最严重、分 布最广的国家。瓦斯灾害事故的严重性和危害性居煤矿五大自然灾害之首。建国 以来，我国煤矿发生的特大、大型人身伤亡事故中瓦斯灾害占 90%以上。国内外 大量研究者都注重研究发生瓦斯突出的煤层条件和控制因素。因此，瓦斯突出预 测和防治一直是世界各主要产煤国和我国煤炭领域长期存在的重大研究课题。 在煤与瓦斯突出防治方面，我国己形成包括突出危险性预测、防治突出措施、 防突措施效果检验、安全防护措施的“四位一体”综合防治体系[2]，突出危险性 预测是防治煤与瓦斯突出综合措施的第一步。突出危险性预测包括区域性预测和 工作面预测。区域性预测又分为矿井、煤层、水平或采区三个层次。根据预测结 果分别将矿井、煤层和采区划分为突出危险区和非突出区。在突出危险区内进行 采掘作业时，应进行工作面突出危险性预测。当工作面预测有突出危险时，必须 采取防治突出措施和进行防突效果检验。我国在突出危险性预测方面取得了很多 的成果，但也还存在着突出预测准确率偏低，防突措施的针对性不足，执行预测 和措施时与生产工艺相干扰、预测自动化程度和连续实时性较差等问题。 2005 年贵州煤炭生产矿井 2149 处，高瓦斯、煤与瓦斯突出矿井占 85%，其 中煤与瓦斯突出矿井占 40%以上。2007 年贵州煤炭生产矿井 1288 处。其中 30 万 t/a 及以上的矿井 34 处，煤与瓦斯突出矿井 30 处，占 88.23%。生产矿井中， 新建矿井，特别是大中型矿井绝大多数是高瓦斯或煤与瓦斯突出矿井，且部分矿 井在建井过程中就发生了煤与瓦斯突出事故或煤与瓦斯突出动力现象。 近年来，贵州开展煤矿瓦斯专项整治，突出事故有所下降，但与全国平均水 平差距仍较大。随着贵州新矿区的开发和老矿区向深部延伸，地应力和煤层瓦斯 含量越来越大，且新矿区煤层瓦斯含量较老矿区煤层瓦斯含量有增大的趋势，如 近年勘探的习水兴隆煤矿瓦斯含量超过 30m3/t，桐梓花秋煤矿达 38m3/t。 煤与瓦斯突出预测是一项非