[发明专利]一种近距离煤层群突出危险程度评价技术

权利要求书

1.一种近距离煤层群突出危险程度评价技术，其特征在于包括以下步骤：

第一步，宏观判断，利用单项指标法，根据《煤与瓦斯突出规定》，首先判定煤层群各个煤层是否具有突出危险性，即将煤层群内的煤层分为两类-----具有突出危险的煤层组和突出威胁的煤层组；

第二步，组内煤层突出危险性大小相比较，利用瓦斯压力、瓦斯放散初速指标及坚固性系数三个指标值，运用数学简化、拟合，并导出初始瓦斯释放内能与煤的破碎能之差，利用能差的大小来衡量煤层间突出危险性的大小；

第三步，煤层群突出危险性排序，排序原理为，根据以上两步的分类及组内突出危险性比较，按照突出危险性从大到小的方法，先分别将组内煤层排序，然后排好序的两组，将具有突出危险性的煤层组置于前，具有突出威胁的煤层组置于后，便完成煤层群各个煤层突出危险性大小的排序。

2.根据权利要求1所述一种近距离煤层群突出危险程度评价技术，其特征在于：步骤二和步骤三是根据突出的内在机理及能量守恒原理，发生突出需要导致突出的综合能EZ，这包括应力产生的弹性势能ED和瓦斯内能EW，这一综合能主要克服破坏煤体的能EP和抛出煤的能；从对比煤层突出危险性的角度上来说，某一煤层的综合能可以认为是一定的，因为对于评价整个煤层的突出危险性来说，瓦斯压力和地应力都简化为了近似相同，所以其综合能量可以认为是一定的；另外，煤层的化学性质对于评价煤层的突出危险性来说，也存在着近似相同，所以，其破坏能可以认为是一定的，而抛出煤的动能及势能却是变化的；因此就有：

E_Z＝E_D+E_W         (3-3-1)

E_Cn＝E_Z-E_P        (3-3-2)

式中：E_Z-诱导突出的综合能；

E_D-地应力产生的弹性势能；

E_W-瓦斯内能；

E_P-破坏煤体所需要的破坏能；

E_Cn-综合能与破坏能差。

当煤层的导致突出的综合能与破坏煤体的破坏能之差EC越大，则抛出煤体的能力就越大，所以其导致突出的可能性就越大，因此可以认为此能差EC1越大，该煤层的突出危险性就越大；

在本模型技术中，对于同一煤层群来说，各个煤层的地应力简化为相同，同样可以简化得出地应力所产生的弹性势能各煤层也相同，即：ED1＝ED2＝ED3＝ED4……；当两个煤层，假设为1、2号煤层，突出危险性相比较时，就有：

E_D1＝E_D2                        (3-3-3)

E_C1＝E_Z1-E_P1＝E_D1+E_W1-E_P1       (3-3-4)

E_C2＝E_Z2-E_P2＝E_D2+E_W2-E_P2       (3-3-5)

E_C1-E_C2＝(E_D1+E_W1-E_P1)-(E_D2+E_W2-E_P2)

                                (3-3-6)

＝(E_W1-E_P1)-(E_W2-E_P2)

令：.E_WC＝E_W-E_P

式中：E_WC-瓦斯内能与破坏能之差，这里简称为内破差能。

则有：E_C1-E_C2＝E_WC1-E_WC2        (3-3-7)

所以当E_WC1＞(＜)E_WC2，则有E_C1＞(＜)E_C2，由此可以得出，对于同一煤层群的各煤层，当瓦斯内能与破坏能差越大时，即煤层的内破差能越大时，煤层的突出危险性也就越大；所以评价比较同一煤层群内的各煤层突出危险程度时，可以用瓦斯内能与破坏能差这一量化参数指标进行评价比较；

媒体破坏能技术分析：

式中：

ρ_真-煤的真相对密度，g/ml

初始瓦斯释放内能技术分析：

∫01dEW=∫lyljPxS·dlx]]>

EW=∫lyljPxS·dlx=∫lyljlylxPyS·dlx=PySly∫lylj1lxdlx=PyVc·lnljly]]>

=PyVc·lnSljSly=PyVc·lnVjVc=PyVc·lnPyPj]]>

所以瓦斯内能：EW=PyVc·lnPyPj---(3-3-33)]]>

组内评价模型体系技术分析

通过以上分析，确定本评价模型体系为单指标评价，评价指标为煤层的内破差能E_WC，评价体系中简化了近似相同作用的突出诱导条件，并得到：

(3-3-34)

由体系指标公式(3-3-34)，可知，要进行体系评价，体系所需实验关联参数有：原始瓦斯压力P_y，原始瓦斯吸附含量Q，吸附常数a、b值，巷道大气压力P_j，煤的水分、灰分、真相对密度ρ_真、视相对密度及孔隙率参数，煤的瓦斯放散初速度ΔP，煤的坚固性系数f值；

评价方法为，比较煤层的内破差能E_WC，煤层的内破差能E_WC越大，其突出危险程度就越高，危险性排序为危险程度下行排序，即煤层排序越靠前。