煤与瓦斯突出预测防治技术的发展与展望

煤与瓦斯突出预测防治技术的发展与展望1综述我院是我国最早从事瓦斯突出防治讨论的专业讨论院，讨论领域涉及突出猜测、防突出措施、措施效果检验和人身防护平安措施、突出机理等各方面。

在国内首先开展了开采爱护层、大、小直径超前钻孔、钻孔水力冲刷、水力冲孔、深孔松动爆破、石门金属骨架等多种防突措施讨论；领先在国内开展了煤层与瓦斯突出区域性猜测和工作面猜测科研工作，提出了区域猜测煤和瓦斯突出危急性综合指标P和K、煤层突出危急性指标△P、工作面猜测钻屑量指标S、钻屑瓦斯解吸指标△h2、C及钻孔瓦斯涌出初速度指标g；建立了区域猜测综合防突技术思想，并在现场投入应用；领先开展了AE声放射、瓦斯涌出特征非接触连续猜测突出讨论，以及机掘面防突措施讨论。

20世纪50年月，我院于1956——1960年首先在北票、红卫、涟邵、焦作、梅田、六盘水等矿井进行瓦斯突出调查，建立了重点突出矿井卡片；1958年领先在北票煤田台吉三井、冠山二井开采爱护层，并获得胜利，为最初的防突供应了最为有效的技术手段；1959年连续在天府磨心坡井推广应用开采爱护层，并结合瓦斯抽放综合防突。

20世纪60代初，我院即建立区域猜测单项指标△P、f 值，1960年——1965年进行了突出煤层△P、f值普查；1961年——1963年在红卫、蛇形山矿进行开采爱护层推广；1964——1965年在红卫煤矿进行300mm大直径超前钻孔和水平分层采煤法自我卸压爱护防突讨论，并将大直径超前钻孔推广到北票、梅田等局；1966——1968年在北票台吉、冠山三宝进行了13个煤层、14个石门的钻孔水力冲刷试验讨论，均平安揭开石门；1968年在北票三宝矿进行煤巷道水力冲孔防止突出措施工艺讨论；1968年国内领先在北票台吉矿进行深孔松动爆破防突措施讨论；1965——1967年在北票开展震惊放炮揭开突出层，将震惊放炮用瞬发雷管进展到毫秒雷管；1967年我院在北票三宝一井、台吉矿首次应用煤的破类型、瓦斯放散初速度△P、煤的结实性f区域突出危急性猜测、提出了煤的突出危急性综合指标K。

20世纪70年月，1974——1975年，我院应用提出的综合指标K结合地质条件，对北票三宝、台吉两个矿各煤层进行区域突出危急性分类；于1977年在北票矿务局试验讨论超声波测定煤层应力，研制了超声波应力测定仪，并初步探究了地震指标与煤和瓦斯突出的关系（水氡指标及入射性元素放射性强度与突出关系）。

20世纪80年月，我院的突出讨论工作有了飞跃，1980——1981年，我院在调查分析了我国一系列突出矿井始突深度、煤层瓦斯压力、煤的结实性性系数f，综合考虑地应力、瓦斯和煤质这3项具有打算突动身生的主要因素，在北票、红卫经大量考察讨论，提出了标志煤层突出危急性的综合指标D，并建立了地勘、基建和生产矿井猜测煤层和区域突出危急性综合指标法（D、K指标），并在系统考察讨论煤样暴露时间、破类型、瓦斯压力、煤样精度诸因素与瓦斯解吸规律基础上，在国内首次提出了猜测工作面突出危急的钻屑瓦斯解吸指标△h2、衰减系数C和钻屑量指标S。

初步得出了标志突出危急性的钻屑倍率指标，研制了MD-1型井下瓦斯解吸仪，首次胜利地利用△h2、C、S猜测石门揭煤工作面突出危急性。

以上猜测方法和指标的提出奠定了我国突出区域猜测和工作面猜测的理论和工艺技术基础。

1986年开头“七五”攻关，我院就“北票综合防突措施”、“焦作综合防突措施”、“瓦斯突出监测系统”进行重点科技攻关。

在北票试验胜利了低透气性煤层网格布孔大面积预抽区域防突措施和钻孔卸压煤协作金属骨架防止石门揭煤突出新工艺，将石门揭煤时间由原来的3~6个月缩短到1~3个月；在煤巷突出猜测攻关中，首次在突出矿进行四位一体综合防突，经1800m巷道跟踪多参数猜测，提出综合反映钻屑量、钻屑量解吸指标的综合指标F，首次用猜测突出率、猜测突出精确率、猜测非突出精确率来评价突出猜测方法适用性指标，并研制了MD-2型瓦斯解吸仪、ZCD-1型钻孔多级流量计、JN-1型封孔器等，成套工作面突出猜测仪表，在突出矿井得到了广泛的应用。

在焦作试验胜利工艺简洁、装备配套的深孔掌握卸压爆破局部防突措施，连续、平安掘进300m，最高月掘进速度达95.2m。

在安阳龙山矿试验讨论了AE声放射非接触连续猜测突出新方法，研制胜利IMSC-1型煤矿声放射测定仪，被收入《技术成果大全》第八期（科学技术文献出版社，1994年）。

在完成上述攻关任务的同时，1987年在营城煤矿进行岩石（煤）与二氧化碳突出猜测与防治讨论；1989年在北票、焦作领先开展利用监测系统猜测突出及检验防突措施效果和机掘面防突措施讨论。

20世纪90年月，我院瓦斯突出担当有“工作面猜测敏感指标及临界值的确定”、“机掘面防突措施及配套装备的讨论”、“利用综合参数连续猜测突出方法及装备”三项“八五”重点科技攻关项目，攻关地点在焦作矿务局九里山矿。

在工作面敏感指标课题中，利用模糊数学方法确定综合模糊指标，猜测突出精确率达61%，猜测不突出精确率达100%；机械防突措施中，研制了JX-2型开卸压槽装置，在国内首次利用机械装置开出连续的卸压槽，在严峻突出煤层平均月掘进速度由27m提高到138m；在连续猜测课题中，研制了MSZH-1型声放射指标转换器及配套的声放射传感器，在国内首次胜利地将声放射系统与矿井环境监测系统联网，初步提出相邻帮滑移平均小时大事相对变化率猜测指标NE；在动态瓦斯涌出讨论中，扩展了矿井环境监测系统功能。

此外，我院1996年还开发了煤与瓦斯突出专家系统，目前正在开发DSS煤矿工程师决策系统。

在人身防护平安措施讨论领域，我院早于1958年就研制胜利了过滤式自救器，并得到普遍应用；1976研制胜利AZN-60型4h氧气呼吸仪；1986年~1991年间续研制胜利AZH-40、AZH-15、AZH-20、AZH-60型系列化学氧自救器；1986~1988年进行了超氧化钾药片成型工艺的“七五”重点科技攻关，其成果快速产品化，并远销德国；1993年又研制胜利OSR系列化学氧自救器。

全部上述产品均已商品化、产业化，在煤矿得到广泛的应用。

在煤矿瓦斯突出理论讨论方面，我院在20世纪50年月就开头突出煤层煤质结构、瓦斯放散特性与煤瓦斯突出关系的讨论。

1959年我院首次应用压汞法讨论突出煤、非突出煤孔隙、比表面积；1961年领先进行煤的吸附变形测定讨论，首次提出煤吸附变形定量关系。

20世纪70年月我院系统讨论煤层瓦斯重烃组合对突出的影响，1972年提出煤与瓦斯突出最小瓦斯压力理论及数学模型，1978年提出瓦斯重烃组合成份和煤与瓦斯突出的关系。

20世纪80年月我院开头煤与瓦斯突动身生条件的讨论，在试验室系统模拟（物理模拟）了煤的破类型、应力、瓦斯压力、含量等因素和煤与瓦斯突出的关系，系统地进行了突出煤、非突出煤冲击破裂率试验讨论，在国内首次应用沉降分析技术对突出粉煤颗粒组份进行了突出、非突出煤碘吸附试验，系统地进行了等压、非等压解吸规律的讨论。

20世纪90年月，我院系统开展了煤吸附瓦斯变形及变形力的讨论，得出了吸附变形时变形力与瓦斯压力的数学关系；首次开展了煤的分形孔隙与瓦斯突出的关系讨论。

2“四位一体”综合防突措施煤与瓦斯突出是极其简单的矿井瓦斯动力现象，是煤矿井下最为严峻的地质困苦之一。

原煤炭工业部于1988年颁发了《防治煤与瓦斯突出细则》把我突技术工作纳入了四位一体综合防突措施和轨道，使防突措施更加有的放矢，提高了措施的防突效果，提高了经济效益，取得了良好的效果，使我国的防突工作达到了一个新的阶段，形成了我国在煤矿生产中自己的综合防突措施体系。

3煤与瓦斯突出攻关项目成果简介煤科总院抚顺分院在“七五”、“八五”、“九五”及煤炭行业的科技攻关中，取得的重要科研成果有如下几个方面：3．1煤与瓦斯突出危急性工作面猜测技术讨论由抚顺分院完成的“七五”科技攻关项目“北票综合防突措施讨论”在我国首次提出了在普遍适用的工作面突出危急性猜测方法，提出了包括利用钻屑量、钻屑瓦斯解吸指标、钻孔瓦斯涌出量等新时期单项指标和综合指标进行工作面猜测较为详尽的实施方案。

该猜测方法在《煤矿平安规程》中被确定为工作面突出猜测的标准方法之一，在得到推广应用。

该成果荣获煤炭部科技进步三等奖。

该项技术的推广应用，提高了我国煤矿防治与瓦斯突出的力量，使我国的年突出次数大为降低。

自煤炭部颁发《防治煤与瓦斯突出细则》以后，“四位一体”的综合防突措施在大部分突出矿井得到了较广泛的应用。

在执行综合防突措施中，工作面突出危急性猜测成为防治突出首要的一环。

突出猜测的正确与否既关系着突出危急煤层开采的作业平安，也涉及到防突措施的实施范围，与煤矿的生产效率和经济效益亲密相关。

“七五”攻关中，抚顺分院为的突出矿井供应了一套广为适用的猜测方法和配套的参数测试仪表。

但要求各矿井依据自己的使用状况，采纳适合于本矿区的敏感指标和临界值。

为此，抚顺分院在“八五”科技攻关项目“工作面突出敏感指标及临界值的确定讨论”中，在我国首次提出了煤与瓦斯突出敏感指标及临界值的确定方法。

提出了利用聚类分析技术、模糊数学处理方法，确定突出敏感指标及临界值，使猜测不突出精确率达到100%，猜测突出的精确率达到60~70%。

该成果在北票、焦作、抚顺得到了应用。

获得了煤炭部科技进步二等奖。

3．2煤与瓦斯突出动态猜测技术讨论传统的接触式突出猜测技术一般需要施工钻孔，占用大量的作业时间，增加了防突费用和吨煤成本，而且是间断性的点猜测方式，常常在非猜测时段发生突出，往往会导致人员伤亡事故，所以煤与瓦斯突出连续猜测成为近年来的主要讨论方向。

抚顺分院在“八五”、“九五”科技攻关中提出了“利用综合参数连续猜测突出方法及装备”、“声放射实时跟踪连续猜测突出危急性技术讨论”两项科研课题。

利用AE （AcousticEmssion）声放射技术和瓦斯动态涌出特征对煤与瓦斯突出危急性进行连续猜测取得了较好的效果。

研制了能够与环境监测系统联网的声放射突出危急监测系统。

提出了声放射突出危急猜测指示及瓦斯动态涌出指标和临界值，为煤矿的生产应用供应了一整套完整的技术方法。

该成果达到国际先进水平。

3．3煤与瓦斯突出强度猜测技术讨论“九五”科技攻关中，抚顺分院完成了“煤与瓦期突出强度猜测技术的讨论”，在首次提出了突出危急强度猜测理论和方法，提出了利用相像的理论，在试验室对煤与瓦斯突出进行三维模拟试验，通过转变纵向应力、横向应力、瓦斯压力、煤体强度等参数，建立了突出强度数学模型，作出了突出强度猜测从定性猜测到定量猜测的一个尝试，取得了较大的科研价值。

该项成果达到了国际领先水平。

3．4煤与瓦斯突出猜测预报专家系统的讨论该项课题对我国的主要突出矿井的猜测参数值大小、指标、临界值和瓦斯突出方面的基础数据进行整理、归类、组成突出猜测专家系统的数据库，利用计算机帮助决策技术对突出进行猜测，形成煤与瓦斯突出猜测预报专家系统。