“三軟”煤層瓦斯參數(shù)變化特征及突出預(yù)警模型研究.pdf

1、近幾年來，我國重特大瓦斯事故不斷發(fā)生，在國內(nèi)外造成了極其惡劣的影響和巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在我國的煤與瓦斯突出事故中，“三軟”煤層中發(fā)生的突出占有一定的比重，尤其是在河南西部礦區(qū)“三軟”煤層普遍存在。為了有效地預(yù)防和治理“三軟”煤層煤與瓦斯突出事故，運(yùn)用理論分析、軟件擬合、實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)和現(xiàn)場觀測等方法，對河南西部GC煤礦“三軟”煤層瓦斯參數(shù)變化特征及突出預(yù)警模型進(jìn)行了系統(tǒng)、深入研究，最后對“三軟”煤層采煤工作面進(jìn)行了煤與瓦斯突出預(yù)警實(shí)例分析和驗(yàn)

2、證，得出了如下結(jié)果和結(jié)論：
　　（1）根據(jù)Darcy定律、質(zhì)量守恒定律和流體力學(xué)中微分形式的運(yùn)動方程，建立了兩個(gè)瓦斯流動的偏微分方程并聯(lián)立求解，得出了煤層中徑向不穩(wěn)定流和球向不穩(wěn)定流的瓦斯壓力場方程，表明瓦斯壓力p與時(shí)間t成反比，與半徑r成正比；根據(jù)瓦斯壓力場方程和達(dá)西定律推導(dǎo)出了半徑為 r的圓上單位面積瓦斯流量方程和煤層透氣性系數(shù)λ的方程，這些參數(shù)都是關(guān)于時(shí)間t和距鉆孔（或巷道）中心的距離r的函數(shù)。
　?。?）利用理論分析

3、和數(shù)值模擬對采煤工作面前方支承壓力、煤層鉆孔瓦斯涌出初速度、瓦斯涌出量、煤層透氣性系數(shù)等瓦斯參數(shù)進(jìn)行了分析研究，研究結(jié)果表明，這些參數(shù)具有相似的或相反的變化規(guī)律，是關(guān)于距煤壁距離 x或者觀測時(shí)間t的S型曲線和倒S型曲線的組合。煤層透氣性系數(shù)、采煤工作面超前支承壓力、煤層瓦斯壓力關(guān)于距煤壁距離的曲線形式具有不很嚴(yán)格的對稱性。結(jié)合“三軟”煤層煤礦具體地質(zhì)條件，可確定出煤層瓦斯參數(shù)變化規(guī)律，從而為礦井瓦斯災(zāi)害防治提供有效的理論指導(dǎo)。
　

4、?。?）構(gòu)建了二維瓦斯流動方程和三維橢球體內(nèi)部瓦斯流動方程，利用該方程解釋了煤與瓦斯突出的過程。
　?。?）對“三軟”煤層煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性進(jìn)行了事故樹分析，確定出了突出發(fā)生的概率，得出了突出發(fā)生的可能途徑和預(yù)防突出的途徑，最后確定出了導(dǎo)致突出的各因素的重要性排序。
　　（5）構(gòu)建了“三軟”煤層煤與瓦斯突出預(yù)警的指標(biāo)體系，該體系中包括煤層瓦斯壓力、瓦斯放散初速度等8個(gè)指標(biāo)；利用AHP方法確定出了各預(yù)警指標(biāo)的權(quán)系數(shù)，基于事故