[发明专利]一种关于煤与瓦斯突出指标及其临界状态的确定方法

说明书

一种煤与瓦斯突出指标及其临界状态的确定方法，主要适用于矿山及隧道煤与瓦斯突出预测的微震监测。该方法，主要解决目前预测突出的指标及其临界值的选择和取值难以适合各类不同性质煤岩体致使预测准确性较低的难题，本方法选定的突出指标及其临界状态，直接在不同性质的煤岩体中测试，并且测试极其接近真实突出时的起源发展过程，综合考虑了突出过程的地应力、瓦斯压力、煤体强度等各种影响因素，因此采用的突出指标及其临界状态极其适合不同性质的煤岩体，从而保证突出预测的准确性极大提高。

技术领域

一种关于煤与瓦斯突出指标及其临界状态的确定方法，主要适用于矿山及隧道煤与瓦斯突出预测的微震监测。

背景技术

煤与瓦斯突出防治，难点在于预测突出的准确性。现在常规的预测指标，如煤层瓦斯压力或者瓦斯含量、钻屑法、综合指标法、钻屑瓦斯解吸指标法等参数指标及其临界值，在应用时都存在预测不太准确的问题，其原因是指标及其临界值难以适应不同的煤岩体。

为了提高突出危险性的预测准确性，近年来，出现反映动态过程的声发射、微震、电磁辐射等指标在煤与瓦斯突出危险性预测中的研究应用，如专利CN 102520439 B（2014.06.25授权公告）、CN 103197356 A（2013.07.10公布申请）、CN104088668 B（2016.06.15授权公告），但这些专利主要是涉及提供一个装置去监测指标，但这指标怎么获取、突出指标的临界值怎么确定均没有明确；专利CN104698138A(2015.06.10公布申请)涉及一种实验室模拟突出装置，但实验室的模拟与实际的差别是较大的，特别是起源阶段的差别较大。煤炭学报2014,39(10)公布一种构造带石门揭煤诱导突出的力学特性模拟及声发射响应论文，虽然其模拟突出的模型类似煤层的层状，但层内还是各向同性，没有反映突出是特殊局部起源的特点，该模型在掘进到同样深度都会发生基本一样的模拟突出，与实际不符，故该突出模拟模型准确性不高。

发明内容

煤层真实突出的绝大部份是在地质次生压力影响过的部位，如构造区，此处的煤层相对较为破碎软弱，游离瓦斯含量相对其它地方多，瓦斯压力也较大，而且较多的瓦斯处于吸附准备向游离转变的临界状态，外界传到此处的扰动（包括放炮、打钻、支护、片邦等，下同）能量，因煤层较破碎软弱而易转变为热能，这扰动能量和热能的变化和联合作用，更促使吸附临界状态的瓦斯游离释放膨胀并推挤煤岩体蠕变微裂和发出频率在130Hz～800Hz 之间微震信号，这阶段持续发展和扩大范围，加上煤体自重等作用，最后整个煤岩体承受不了膨胀推挤和原来的地应力就会突然破裂突出。因此预测突出要综合各种因素，突出指标要适合不同性质的煤岩体，并在起源、发展阶段进行，而这阶段是一个动态过程，应该用一个临界状态表述；由于在不同的矿井及煤层，其性质、瓦斯含量、压力等各不相同，因此突出指标的临界状态不能固定，要与不同性质的煤体及突出发展过程相适应。

为了到达与突出起源和发展阶段高度相似的模拟状态，并真正适合不同的煤岩体，本发明直接在实际的不同性质煤岩体中模拟，而且模拟地点在煤岩体中的深度与统计发生突出的深度基本相符，环境基本一致，压力相对较高。采用乳化液泵产生的压力能够复盖全部的原始煤层瓦斯压力范围，乳化液泵的压力是通过与瓦斯同是气体的空气作用在煤体的，且能持续缓慢补充，这过程就与煤体中的瓦斯首先受外界的扰动而持续缓慢游离释放膨胀的情形高度相似，故这模拟突出起源、发展阶段中释放的微震信号与真实突出同样阶段的微震信号几乎一致，因此，只要监测保存不同性质煤岩体模拟突出起源、发展阶段释放的微震信号，就可以对不同性质煤岩体进行精准突出预测

在正常预测时，在外界没有正在扰动煤岩体情况下，只要监测到与保存的同样性质煤岩体是同样规律的微震特征信号出现，就可以根据这信号的发展方向，从而作出准确的预测

具体实施方式