[发明专利]一种近距离煤层群突出危险程度评价技术

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种近距离煤层群突出危险程度评价技术，属于煤矿安全开采技术领域。

背景技术

目前，关于研究某一个煤层是否具有突出危险性的方法很多，但绝大多数都是宏观定性，定性的看这一层煤有没有突出危险性，例如，国家认可的单项指标法，综合指标法等等。当然，也有用一种指标定量的表示危险性大小的指标及方法，例如基于“球壳”理论之上的初始瓦斯膨胀能，但这一指标尚不能被大多数学者所接受，此外，其测定设备结果误差也比较大，其测试指标值及方法有待于进一步验证；另外，这些方法操作也比较繁琐，不便于实际生产的需要。还有一些采用单项指标的模糊数学拟合的方法，但对于权重来说，都是人为定的，其可靠性也无法满足目前生产的需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种近距离煤层群突出危险程度评价技术，是基于绝大多数专家学者及国家法律法规认可的单项指标法基础之上，对近距离煤层群的相同条件进行简化，同时从单项指标的来源进行理论推导，推导出一个基于四个单项指标基础之上的一个综合能量指标，全面的反应了突出的基本因素，并将各因素从理论上解决了其拟合问题，从而达到了判断近距离煤层群间各个煤层突出危险性大小的一个符合理论推导，符合现场实际的一个评价近距离煤层群突出危险性的技术方法。

本发明的技术方案：

本发明的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。

所述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)