[发明专利]一种掘进工作面煤与瓦斯突出危险区域电位精细判识方法

说明书

本发明公开了一种掘进工作面煤与瓦斯突出危险区域电位精细判识方法，适用于煤矿井下使用。在突出煤层掘进工作面迎头前方实体煤中施工钻孔，布置电位测线；利用测线上多点电位数据进行反演成像，得到迎头前方两条测线之间待判识实体煤区域内电位空间分布特征；基于模糊数学方法统计电位反演值的隶属度函数，确定危险临界值；利用电位反演临界值对待判识区域的局部突出危险区域进行精细判识，并结合实例分析对判识结果进行验证。该方法能够实现对掘进迎头前方小范围的局部突出危险区域及危险程度进行精细判识与分级预警，从而采取针对性的突出防治对策，保障煤矿安全生产，具有判识结果精细、施工过程近似“无损”的优势。

技术领域

本发明涉及一种电位精细判识方法，尤其适用于煤矿井下使用的一种掘进工作面煤与瓦斯突出危险区域电位精细判识方法。

背景技术

我国煤炭资源逐渐进入深部开采阶段，面临着高瓦斯压力、高地应力及复杂采场环境的开采难题，煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害日趋严峻及复杂，一旦发生则能够造成严重的人身伤亡与财产损失。对煤与瓦斯突出灾害危险区域的精细判识是突出事故监测预警的基础。常规的煤与瓦斯突出预测方法首先针对某一区域的煤层或者局部的工作面进行突出预测，其范围较大，往往高达几十米甚至一百多米。在掘进过程中，一般根据现场地质与生产条件，采取钻屑量、瓦斯涌出初速等敏感指标，对煤与瓦斯突出危险进行校验。然而常规方法具有一定的抽检性质，所包含的信息量有限，监测范围不够精细，且存在一定的漏报、误报情况，监测结果的准确率及可靠性有待进一步提高。

煤与瓦斯突出等动力灾害的孕育发展，本质上是煤体损伤破坏演化加剧的过程。研究表明，在应力与瓦斯的耦合作用下，煤体发生变形破坏过程能够产生电位信号的响应。电位空间分布的异常特征能够定位识别含瓦斯煤体发生动力破坏的危险区域，因此本发明试图从电位空间分布特征角度对现场煤与瓦斯可能发生的危险区域进行定位识别。电位反演方法通过测试煤岩体边界测点电位分布，进行反演计算，进而揭示煤岩体内部电位场空间分布特征的层析成像结果。该方法不需直接在煤岩体内部布置电极，是一种近似“无损”的测试方法，且反演精度较高，能够对临界危险区域进行精细划分。

发明内容

为了解决上述技术的不足之处，提供一种步骤简单，识别效果好的掘进工作面煤与瓦斯突出危险区域电位精细判识方法。

为了实现上述目的，本发明的掘进工作面煤与瓦斯突出危险区域电位精细判识方法，其特征在于：首先在与判断存在突出危险的掘进工作面迎头2实体煤两侧分别施工两条电位测试钻孔3，在两条电位测试钻孔3中分别布置电位测线；然后利用电位测线上多点电位测点4的数据进行反演成像，得到工作面迎头2前方两条电位测线之间的实体煤区域内的电位反演云图分布特征；最后利用模糊数学方法统计云图中电位反演值的隶属度函数，确定危险临界值；利用电位反演临界值对待判识区域的局部突出危险区域进行精细判识。

具体步骤如下：

a、根据工作面煤层实际生产条件初步判断是否存在煤与瓦斯突出危险，若存在则对掘进工作面迎头前方实体煤中真正具有突出危险的局部区域进行精细判识，并采取针对性突出防治对策；

b、在掘进工作面沿着掘进方向1向工作面迎头2的实体煤中施工两条电位测试钻孔3，在两条电位测试钻孔3中布置电位测线，并在电位测线上的不同位置布置电位测点4测试电位信号数据，此时两条电位测线之间的实体煤区域即为待判识区域5；

c、利用电位测线数据进行双边反演层析成像，得到迎头前方两条电位测线之间待判识区域5的电位反演云图空间分布特征信息；

d、统计反演云图空间分布特征信息中所有网格点6的电位反演值分布，得到反演值的隶属度函数，根据安全生产的科学准则预设隶属度阈值，根据隶属度阈值得到反映不同突出危险程度的电位反演临界值；

e、基于电位反演临界值对掘进工作面迎头前方待判识区域5中的局部突出危险区域进行识别划分，并结合判识结果提出针对性突出防治对策。