預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)確定方法及臨界值確定實(shí)例

1、安全技術(shù)預(yù)測(cè)敏感指標(biāo)確定方法及臨界值確定實(shí)例 工作面煤與瓦斯突出(以下簡(jiǎn)稱突出)危急性猜測(cè)和防突措施效果檢驗(yàn)是突出礦井進(jìn)行防突管理的兩項(xiàng)關(guān)鍵工作。目前我國(guó)大多數(shù)突出礦井，在進(jìn)行突出危急性猜測(cè)時(shí)所采納的猜測(cè)指標(biāo)及其臨界值基本上都是根據(jù)防治煤與瓦斯突出細(xì)則所推舉的。但是，針對(duì)不同的礦井或煤層，突出猜測(cè)指標(biāo)的敏感性及其臨界值可能是不同的，甚至存在很大的差異。礦井在使用中應(yīng)通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，摸索和確定適合本礦煤層實(shí)際狀況的突出猜測(cè)指標(biāo)及其臨界值。否則，可能由于指標(biāo)不敏感或臨界值不合適而造成猜測(cè)結(jié)果的不精確，導(dǎo)致誤判，結(jié)果發(fā)生突出事故或增加不必要的防突措施工程。所以，確定礦井突出猜測(cè)敏感指標(biāo)及其臨界值是防突

2、工作中一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容。 (風(fēng)險(xiǎn)管理世界網(wǎng)-平安員之家) 1猜測(cè)敏感指標(biāo)的概念及確定方法 突出猜測(cè)敏感指標(biāo)是指針對(duì)某一煤層進(jìn)行突出危急性猜測(cè)時(shí)，在目前技術(shù)水平條件下能夠較為明顯地區(qū)分突出危急和非突出危急的指標(biāo)。 煤與瓦斯突出是一種簡(jiǎn)單的瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，是由地應(yīng)力、瓦斯及煤的物理力學(xué)性質(zhì)3種因素綜合作用的結(jié)果。抱負(fù)的猜測(cè)指標(biāo)應(yīng)是能夠完全反映引發(fā)突出的3個(gè)因素，而實(shí)際上，目前常用的猜測(cè)指標(biāo)僅是間接和部分反映這3個(gè)突出猜測(cè)因素。對(duì)不同礦井、煤層或區(qū)域，突出的主導(dǎo)因索有所不同，3種因素在導(dǎo)致突出作用中的貢獻(xiàn)比重有所不同。所以，主要反映突出3因素中某1個(gè)因素或兩方面因素的不同指標(biāo)，其猜測(cè)突出危急的敏感性

3、會(huì)有所不同。同時(shí)，猜測(cè)指標(biāo)還在肯定程度上或多或少地受到現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試條件、儀器性能、操作人員責(zé)任心等外部條件和人為因素的影響，使測(cè)定出的指標(biāo)值影響因素簡(jiǎn)單，從而影響指標(biāo)的敏感性。 推斷一種指標(biāo)是否敏感，主要考慮兩個(gè)方面的因素：一是指標(biāo)值的大小是否隨著突出危急性的大小明顯變化;二是影響指標(biāo)值大小的突出危急因素是否大于測(cè)定誤差等外部條件和人為因素。詳細(xì)確定時(shí)可依據(jù)在有無(wú)突出危急時(shí)的指標(biāo)值大小及其變化幅度，以及測(cè)試環(huán)境、手段、人員水甲等引起的測(cè)定誤差大小等推斷，如在突出危急區(qū)與非危急區(qū)、突出點(diǎn)四周與正常帶、打鉆時(shí)噴孔等動(dòng)力現(xiàn)象(嚴(yán)峻度與頻度等)與正常時(shí)、措施前后等測(cè)值的變化狀況，以及測(cè)值統(tǒng)計(jì)結(jié)果分布規(guī)律、

4、指標(biāo)與其他敏感指標(biāo)的對(duì)比等進(jìn)行推斷。所以猜測(cè)敏感指標(biāo)，必需通過(guò)對(duì)各種指標(biāo)的實(shí)際考察，結(jié)合本礦煤層或區(qū)域的詳細(xì)測(cè)試條件來(lái)確定，其敏感指標(biāo)既能體現(xiàn)出本礦煤層的突出主導(dǎo)因素，又適應(yīng)礦井的詳細(xì)測(cè)試條件，從而較好地符合礦井實(shí)際。 2敏感指標(biāo)臨界值的確定方法 對(duì)于一個(gè)敏感指標(biāo)而言，盼望存在一個(gè)抱負(fù)的臨界值，超過(guò)該值一般會(huì)發(fā)生突出，否則就不發(fā)生突出。但是，實(shí)際狀況并不是這樣，突出危急性是一個(gè)概率的概念，一般隨著指標(biāo)測(cè)定值的增高，發(fā)生突出的概率會(huì)增大。所以抱負(fù)的臨界值并不存在，實(shí)際存在的是一個(gè)臨界范圍。當(dāng)測(cè)定值小于此范圍時(shí)沒(méi)有突出危急。高于時(shí)大多都會(huì)發(fā)生突出，而在該范圍內(nèi)時(shí)，可能發(fā)生突出，也可能不發(fā)生突出。為

5、便于生產(chǎn)管理，需要在此范圍內(nèi)確定一個(gè)合理的臨界點(diǎn)，這樣既能保障平安生產(chǎn)，又盡可能地解放生產(chǎn)力，提高采掘進(jìn)度。依據(jù)我國(guó)目前猜測(cè)技術(shù)水平的實(shí)際狀況，一般狀況下，合適的臨界值應(yīng)當(dāng)是：當(dāng)測(cè)定值大于它時(shí)發(fā)生突出的可能性為50%60%，而小于該值時(shí)基本不發(fā)生突出，即突出的可能性很小，礦井的猜測(cè)突出危急率依據(jù)煤層危急程度的不同會(huì)有所不同，一般礦井可掌握在20%30%。 敏感指標(biāo)臨界值現(xiàn)場(chǎng)考察方法主要有：不首先設(shè)定試驗(yàn)臨界值，在不實(shí)行任何防突措施的狀況下，依據(jù)多次實(shí)際突出前的指標(biāo)測(cè)定值與不突出時(shí)的測(cè)定值相比較直接確定。此法雖然直觀和簡(jiǎn)便，但很擔(dān)心全，簡(jiǎn)單使平安生產(chǎn)陷入被動(dòng)，一般礦井難以接受?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)摸索，試驗(yàn)

6、臨界值由低向高逐步提高，直到發(fā)生瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象為止。此法雖然較為平安，但試驗(yàn)周期較長(zhǎng)?，F(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)摸索，先確定一個(gè)較高的試驗(yàn)臨界值，在此臨界值以下依據(jù)實(shí)際突出或其他現(xiàn)象確定。此法比第一種方法稍好，但仍擔(dān)心全，礦井同樣難接受。通過(guò)各種方法先確定一個(gè)比較接近真實(shí)臨界值的試驗(yàn)臨界值，再通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)進(jìn)行修正和適當(dāng)調(diào)整。這種方法比較科學(xué)，既能縮短試驗(yàn)周期，同時(shí)又盡可能地保證了平安生產(chǎn)。 依據(jù)多年來(lái)的討論和實(shí)踐表明，可以通過(guò)歷史資料統(tǒng)計(jì)、試驗(yàn)室和現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)等相結(jié)合的方法來(lái)綜合確定突出危急猜測(cè)敏感指標(biāo)及其臨界值。 值得指出的是，一些礦井在發(fā)生了個(gè)別的低指標(biāo)突出現(xiàn)象后，沒(méi)有經(jīng)過(guò)詳細(xì)分析就降低指標(biāo)臨界值或懷疑指標(biāo)的敏感

7、性，這是不科學(xué)、不行取的做法。關(guān)于低指標(biāo)突出現(xiàn)象的緣由是簡(jiǎn)單的，可能與地質(zhì)構(gòu)造的影響、突出主導(dǎo)因素的轉(zhuǎn)變、猜測(cè)人員的操作、鉆孔布置、儀器性能等因素有關(guān)，也可能與指標(biāo)本身的局限性有關(guān)?？赏ㄟ^(guò)提高猜測(cè)人員素養(yǎng)、規(guī)范操作行為、采納多指標(biāo)猜測(cè)和結(jié)合工作面各種狀況綜合推斷等措施降低這種現(xiàn)象的發(fā)生概率。 3猜測(cè)敏感指標(biāo)及其臨界值確定實(shí)例 水城礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司大灣煤礦11#煤層共發(fā)生了17次煤與瓦斯突消失象，最大突出強(qiáng)度703t。近年來(lái)的實(shí)踐表明，以前采納的猜測(cè)指標(biāo)臨界值未能反映11#煤層的實(shí)際突出危急狀況，導(dǎo)致掘進(jìn)過(guò)程中防突措施工程量較大，在肯定程度上影響了掘進(jìn)進(jìn)度，制約了生產(chǎn)的進(jìn)一步進(jìn)展。為此，

8、對(duì)礦井突出危急性猜測(cè)敏感指標(biāo)及其臨界值特地進(jìn)行了討論。討論工作分兩個(gè)階段進(jìn)行：第一階段為試驗(yàn)討論階段，主要通過(guò)對(duì)歷史資料的統(tǒng)計(jì)分析和試驗(yàn)室試驗(yàn)，首先確定一個(gè)主要的敏感指標(biāo)及其試驗(yàn)臨界值初值，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，考察各個(gè)指標(biāo)的敏感性，確定出敏感指標(biāo)及其臨界值;其次階段為擴(kuò)大應(yīng)用階段，通過(guò)增加試驗(yàn)工作面?zhèn)€數(shù)，用確定出的敏感指標(biāo)及其臨界值指導(dǎo)生產(chǎn)，以期進(jìn)行擴(kuò)大驗(yàn)證，依據(jù)驗(yàn)證結(jié)果可進(jìn)行必要的修正和最終確定。 3.1敏感指標(biāo)試驗(yàn)初值的確定 在對(duì)礦井突出規(guī)律分析的基礎(chǔ)上，統(tǒng)計(jì)了多年來(lái)的歷史資料，經(jīng)過(guò)綜合分析初步認(rèn)為鉆屑瓦斯解吸指標(biāo)K1在11#煤層較敏感，打算作為試驗(yàn)期間的主要考察指標(biāo)。其試驗(yàn)臨界值初值可通過(guò)以下

9、3個(gè)方面確定。 3.1.1歷史猜測(cè)資料的統(tǒng)計(jì) 對(duì)全礦全部掘進(jìn)工作面的猜測(cè)資料進(jìn)行統(tǒng)計(jì)(共528次)，結(jié)果見(jiàn)表1。1997-1999年來(lái)的全部掘進(jìn)面的測(cè)定資料統(tǒng)計(jì)結(jié)果也具有大致相同的測(cè)值分布規(guī)律。在試驗(yàn)初期，猜測(cè)突出危急率可取20%以上，試驗(yàn)初值可選用0.6。 表1 1999-01-2021-05全礦煤巷猜測(cè)資料統(tǒng)計(jì) 3.1.2突出點(diǎn)四周指標(biāo)值的大小 通過(guò)對(duì)10多次突出的分析，雖然突出前的個(gè)別測(cè)定值小于0.5，但突出點(diǎn)前后的猜測(cè)資料顯示，絕大多數(shù)的K1指標(biāo)值均大于0.6，說(shuō)明K1值大于0.6時(shí)能在肯定程度上反映煤層突出危急狀態(tài)的存在。所以，試驗(yàn)初值可選用0.6。 3.1.3試驗(yàn)室確定結(jié)果 煤層瓦

10、斯壓p與K1值之間存在肯定的相關(guān)關(guān)系，依據(jù)大量的破裂試驗(yàn)和測(cè)試結(jié)果，煤層的最小突出瓦斯壓力與煤的結(jié)實(shí)性系數(shù)等指標(biāo)存在肯定的函數(shù)關(guān)系，所以通過(guò)煤質(zhì)力學(xué)指標(biāo)可確定煤層的突出臨界瓦斯壓力值，繼而通過(guò)試驗(yàn)室測(cè)定的K1p關(guān)系模型便可確定出煤層的K1指標(biāo)臨界值。圖為11#煤層的K1p關(guān)系模型。 圖111E專(zhuān)用回風(fēng)巷煤樣K1p關(guān)系模型試驗(yàn)結(jié)果 通過(guò)上述方法，對(duì)不同地點(diǎn)煤樣的測(cè)定分析，分別確定出11#煤層的K1指標(biāo)臨界值，見(jiàn)表2。在試驗(yàn)初期，從平安的角度考慮，可以先取0.6作為K1指標(biāo)臨界初值。 表2試驗(yàn)室確定的K1指標(biāo)臨界值 3.2試驗(yàn)結(jié)果及應(yīng)用驗(yàn)證 主要猜測(cè)指標(biāo)臨界初值確定后，選擇具有代表性的2條巷道作為

11、試驗(yàn)巷道，其中111103機(jī)巷上段分別處于集中應(yīng)力區(qū)和原始應(yīng)力區(qū)，111103軌巷上段始終處于集中應(yīng)力區(qū)，在加強(qiáng)平安防護(hù)措施的前提下進(jìn)行試驗(yàn)，同時(shí)考察了K1、鉆粉量、鉆孔瓦斯涌出初速度及其衰減指標(biāo)、炮后30min瓦斯涌出量V30和綜合指標(biāo)R。試驗(yàn)進(jìn)行了3個(gè)月，共掘進(jìn)巷道250.3m，測(cè)定48個(gè)循環(huán)、95次測(cè)定，獲得K1數(shù)據(jù)1416個(gè)，q指標(biāo)36次510個(gè)，C。指標(biāo)21個(gè)，S指標(biāo)1416個(gè)，R指標(biāo)87個(gè)，通過(guò)對(duì)測(cè)定指標(biāo)、各種現(xiàn)象等的考察和綜合分析，確定出K1指標(biāo)為敏感指標(biāo)，V1指標(biāo)也具有相當(dāng)敏感性，考慮到V30指標(biāo)受到多個(gè)因素的影響，打算作為參考指標(biāo)。在試驗(yàn)過(guò)程中，將K1指標(biāo)提高到0.7進(jìn)行了2

12、個(gè)月的試驗(yàn)，未發(fā)生煤與瓦斯突消失象。依據(jù)以前多次突出前的V1指標(biāo)和該指標(biāo)與K1指標(biāo)的對(duì)比，確定V30指標(biāo)的臨界值為8m3/t。 在第一階段確定了敏感指標(biāo)及其臨界值后，隨即進(jìn)行了擴(kuò)大試驗(yàn)范圍，進(jìn)行驗(yàn)證。先后在5條巷道進(jìn)行擴(kuò)大應(yīng)用，掘進(jìn)巷道353.7m，56個(gè)循環(huán)79次測(cè)定，其中K10.5的儀9次，0.510.7的斯次，占58.2%，未發(fā)生煤與瓦斯突消失象，見(jiàn)圖2。 圖2擴(kuò)大應(yīng)用試驗(yàn)K1值分布圖 3.3敏感指標(biāo)及其臨界值的確定 經(jīng)超過(guò)600m巷道的試驗(yàn)，確定出大灣礦11#煤層界值，主要猜測(cè)指標(biāo)為K1指標(biāo)，其臨界值為0.7;參考指標(biāo)為V30指標(biāo)，臨界值為8m3/t。二者的使用方法是，當(dāng)K1指標(biāo)猜測(cè)或檢驗(yàn)不超標(biāo)時(shí)，可直接掘講，在掘進(jìn)過(guò)程中，統(tǒng)計(jì)V30指標(biāo)，當(dāng)K1值進(jìn)行猜測(cè)，突出危急性依據(jù)猜測(cè)