基于三率法的突出預測敏感指標研究

基于三率法的突出預測敏感指標研究

0主采煤層煤巷掘進工作面突出危險性的實測分析利用突出風險預測指數(shù)，評估地層是否存在突出風險，并根據(jù)相應指標是否達到或超過所對應的臨界值進行評估。預測指數(shù)的最小值應確定為突出預測指數(shù)的臨界值。在突出煤層中布置掘進工作面或是回采工作面,是否具有合理的突出危險性指標及對突出危險性指標的準確測試是保證安全生產的關鍵。預測指標通常采用灰色關聯(lián)度法或者邏輯斯諦函數(shù)法,本文利用“三率”法對某煤與瓦斯突出礦井的主采煤層煤巷掘進工作面煤層的突出危險性進行分析,通過實測煤層突出危險性指標的各個參數(shù),得到了該煤層的突出危險性的主要敏感指標,并得到了敏感指標的臨界值。對該煤礦日后防治突出工作具有重要的理論指導意義。1煤礦主采煤層開采含瓦斯不穩(wěn)定區(qū)域p—突出區(qū)域鑒定瓦斯壓力是判斷某一區(qū)域是否具有突出危險性的重要指標之一,以0.74MPa的瓦斯壓力作為預測突出危險性的界線,若瓦斯壓力>0.74MPa,則此區(qū)域為具有突出危險性的區(qū)域。通過對掘進工作面進風順槽與回風順槽不同地點瓦斯壓力的測定,利用線性回歸方法,得到該煤礦主采煤層瓦斯壓力與埋藏深度之間的變化關系。通過對回歸曲線的擬合,得到埋藏深度式中p———瓦斯壓力,MPa。由式(1)可得,大于等于臨界瓦斯壓力的煤層埋藏深度在355~365m的更深煤層具有突出危險性。2預測的敏感指標的確定2.1預測突出率n、防突措施效果檢驗鑒于各突出礦井的地質條件、生產條件、突出危險程度、防突經(jīng)驗及人員素質等方面的差異,在開展日常預測時,確定敏感指標及其臨界值的方法也各不相同。目前,大都傾向于按預測或防突措施效果檢驗的實測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,采用“三率法”加以確定。預測突出率預測突出準確率預測不突出準確率式中n———預測總次數(shù);n2———預測有突出危險次數(shù)中確實有突出危險的次數(shù);n3———預測不突出次數(shù)中確實沒有突出危險的次數(shù);(n-n1)———預測不突出次數(shù)。2.2主采煤層掘進突出危險考察區(qū)鉆屑解吸指標k1測值分布掘進考察區(qū)鉆屑量指標S測值的統(tǒng)計結果與測值分布分別見表1。主采煤層掘進突出危險考察區(qū)鉆屑解吸指標Δh2測值統(tǒng)計結果與測值分布分別見表2。主采煤層掘進突出危險考察區(qū)鉆屑解吸指標K1測值的統(tǒng)計結果與測值分布分別見表3。K1測試值<0.5mL/(g·min1/2)共計280次(占總數(shù)的86.68%);K1測試值≥0.5mL/(g·min1/2)共計43次,占總測定次數(shù)的16.48%。2.3主采煤層掘進突出危險指標分析根據(jù)預測指標跟蹤考察情況,分析預測指標臨界值xl變化時,“三率”變化情況根據(jù)“三率”變化情況,分析是否存在同時滿足“三率”要求的臨界值取值范圍依據(jù)預測指標跟蹤考察數(shù)據(jù),計算得到各指標不同取值情況下的預測突出率η1、預測突出準確率η2和預測不突出準確率η3。根據(jù)“三率”變化規(guī)律,得到各指標的預測突出率、預測突出準確率和預測不突出準確率分別滿足要求時,指標臨界值的取值范圍X1、X2、X3,見表4。XL的相對范圍越大,說明滿足“三率”要求的臨界值取值范圍越大,則指標越敏感;XL的相對范圍越小,指標越不敏感;若XL為∞,則說明指標臨界值的取值無論是多少,均不能滿足“三率”要求,其指標不敏感。鉆孔鉆屑量S值、鉆屑瓦斯解吸指標Δh2和K1值3項指標,在預測(效檢)時,其中任一指標大于或等于其臨界值,即視為有突出危險。主采煤層掘進突出危險考察區(qū)鉆屑量指標S、鉆屑瓦斯解吸指標Δh2和K1不同取值情況下的“三率”計算結果分別見表5、表6和表7。結合表4、表5、表6、表7分析可以得到:(1)鉆屑量指標S,沒有能夠同時滿足“三率法”要求的臨界值取值范圍,因此屬于不敏感指標;(2)對于鉆屑瓦斯解吸指標Δh2,當臨界值在230Pa≤Δh2≤260Pa時,“三率法”能夠同時滿足要求,因此鉆屑瓦斯解吸指標Δh2可以做為某煤礦主采煤層煤巷掘進的突出預測敏感指標;(3)對于鉆屑瓦斯解吸指標K1,當臨界值在0.6mL/(g·min1/2)≤K1≤0.65mL/(g·min1/2)時,“三率法”能夠同時滿足要求,因此鉆屑瓦斯解吸指標K1可以做為某煤礦主采煤層煤巷掘進的突出預測敏感指標;(4)就鉆屑瓦斯解吸指標Δh2和K1相比較,指標Δh2較K1敏感。2.4鉆屑瓦斯解吸臨界值的確定鉆屑瓦斯解吸指標臨界值確定,對于鉆屑瓦斯解吸指標,能同時滿足“三率”要求的臨界值為210~240Pa。計算在210~240Pa,臨界值取不同值時的“三率”結果,見表8。從表8中可以看出,當鉆屑瓦斯解吸指標Δh2臨界值取值由240Pa增大到250Pa時,預測突出率由4.98%減小到了2.30%;預測突出準確率由46.15%增大到100%,發(fā)生了急劇變化,因此,鉆屑瓦斯解吸指標臨界值合理取值為240Pa。對于鉆屑瓦斯解吸指標K1,能同時滿足“三率”要求的臨界值為0.6~0.65mL/(g·min1/2)。計算臨界值取不同值時的“三率”結果見表9。從表9中可以看出,當鉆屑瓦斯解吸指標K1臨界值由0.6mL/(g·min1/2)增大到0.65mL/(g·min1/2)時,預測突出率由4.64%減小到了3.10%;預測突出準確率由40%增加到60%,發(fā)生了急劇變化,因此,鉆屑瓦斯解吸指標臨界值合理取值K1=0.6mL/(g·min1/2)。3煤層鉆屑量指標的臨界值(1)運用煤層瓦斯壓力方法對主采煤層進行了突出危險性區(qū)域劃分,確定煤層埋藏深度在355~365m變化的煤層及埋藏深度更大的煤層屬于突出危險區(qū)域;(2)采用“三率法”對主采煤層掘進考察區(qū)的突出預測敏感指標及其臨界值進行研究分析,得到煤層鉆屑量指標S對主采煤層的突出危險性判斷不敏感,鉆屑瓦斯解吸指標Δh2和K1對主采煤層突出危險性判斷較為敏感,而且指標Δh2的敏感程度大于K1;(3)鉆屑瓦斯解吸指標Δh2為主要預測指標臨界值,合理取值為200Pa,K1為輔助預測指標臨界值,合理取值為0.5mL/(g·min1/2),任何一個預測指標達到或超過臨