问题答辩20130613.doc

1、本项目煤与瓦斯突出矿井深部动力灾害一体化预测与防治关键技术与已审批奖项目煤矿冲击地压预测与防治成套技术有什么联系和不同？答：是两个完全不同的项目，有四个不同：研究的问题不同，上个项目专门研究冲击地压灾害预测防治的成套技术，本项目把煤与瓦斯突出、冲击地压作为一体来研究预测防治关键技术；平行开展两个项目研究起始时间不同，冲击地压以1985年发表的钻屑法研究冲击地压为标志点，煤与瓦斯突出以1991年发表的论文冲击地压、煤与瓦斯突出统一失稳理论为标志点；研究的成果不同，在技术、专利、标准、论文、专著等方面，和上一个项目没有一件是相同的；产学研队伍不同：上个项目主要是煤矿冲击地压研究领域的产学研协作，本项目主要是煤与瓦斯突出、冲击地压两个研究领域的产学研合作。2、深部的含义是什么？浅部和深部划分没有一个绝对界限，对于不同的研究问题，浅部与深部具有不同的定义，含义，对于不同矿区，深部的数值相差较大。在本项目研究的煤与瓦斯突出矿井，深部的定义是，开始发生复合型动力灾害的开采深度，例如平顶山600米。3、为什么提出煤与瓦斯突出冲击地压复合动力灾害？随着开采深度增加，煤与瓦斯突出矿井发生的动力现象使我们按现有的理论无法解释。第一，预测上出问题了，预测后已判定为安全的煤层，可能还动力灾害；第二，防治上出问题了，防治后已判定为安全的煤层，可能还发生动力灾害；第三，破坏现场特征出问题了，现场破坏既不符合煤与瓦斯突出特征，也不符合冲击地压特征。因此我们提出为煤与瓦斯突出-冲击地压复合动力灾害类型。4、煤与瓦斯突出冲击地压复合动力灾害事故是怎样判定的根据动力灾害发生后，破坏的不同特征区分，例如瓦斯含量、瓦斯浓度、破坏形状、破碎程度、抛出距离、搬运特征、分选情况、动力显现、突出煤体、破坏地点、破坏能量、破坏持续时间、破坏范围等十几个特征。当瓦斯含量很大、破坏形状呈口小腔大、煤体搬运特征及分选明显、突出煤体很多、破坏持续时间较长等特征，都属于煤与瓦斯突出，或突出-冲击复合动力灾害。当瓦斯含量较少、损坏支柱、破坏时间持续很短、破坏能量很大、破坏范围很大等特征，都属于冲击地压或冲击-突出复合动力灾害。5、煤与瓦斯突出冲击地压复合动力灾害统计的比例是多少?煤与瓦斯突出冲击地压复合动力灾害统计的比例不同矿区不一样，按复合型动力灾害的破坏特征，对已经发生的动力灾害进行统计分析，得到平顶山复合动力灾害24% 老虎台复合动力灾害31%。7、 复合与耦合有什么异同？ 在我们的项目中，把含瓦斯的煤岩体看成由煤岩固体和瓦斯流体组成的复合材料体，这样我们就实现了把煤与瓦斯突出、冲击地压当做一体来研究，研究在地应力作用下，煤岩变形、瓦斯流动及二者的耦合，这样的复合体发生失稳，释放能量就产生了四种类型动力灾害，瓦斯释放能量主体，则为煤与瓦斯突出，瓦斯助推煤岩释放能量，则为冲击-突出复合，煤岩助推瓦斯释放能量，则为瓦斯-冲击复合，煤岩释放能量为主体，则为冲击地压。8、地质动力区划怎样预测动力灾害危险性的？根据地形地貌的分析，查明区域断裂的形成与发展，编制矿区的1-5级的断裂断块图，以5级断裂断块图作为计算分析模型，将模型划分为有限个预测单元，把构造、岩性、应力、瓦斯等影响动力灾害发生因素的属性映射到单元中，确定单元的影响因素组合模式，并与已发生灾害单元进行模式对比，应用模式识别方法计算单元的危险性概率，通过各单元概率值划分单元危险性的级别，通过各单元不同因素的特征划分灾害类型，例如，瓦斯突出最容易发生在断层上盘离开一定距离，而冲击地压最容易发生在断层下盘附近。10、本项目如何实现从单因素预测到多因素预测、从大尺度预测到小尺度预测、从定性预测到定量预测？（1）以往多采用单一因素进行预测，本项目引入了活动断裂、岩体应力、煤岩特性、瓦斯参数等多个影响因素，实现了从单因素向多因素的转变。（2）本项目从大尺度一级断裂逐步划分至五级断裂，再将研究矿区划分成任意尺度的预测单元，实现了小尺度精细网格预测。（3）地质构造对矿井动力灾害影响以往多采用定性描述，本项目确定了各类因素在研究区域量化关系，实现了各个因素对动力灾害影响的定量化表达。11、微震监测系统与同类技术相比，有什么创新和优势？（1）在矿区范围内全覆盖；（2）量程范围大，可记录能量从100J到108J；（3）定位精度达到10米，可实现动力灾害在工作面位置较准确的定位；（4）对于中厚煤层，确定了104J以下能量的区域为安全的区域；（5）动力灾害发生前1到2天有明显的微震异常，可以半定量化预测。12、如何通过微震对煤与瓦斯突出、冲击地压灾害进行区分？可以通过微震事件数、微震能量、微震持续时间、微震集中度等参量，对煤与瓦斯突出、冲击地压进行区分。首先，煤与瓦斯突出、冲击地压发生前，微震特征具有共性的方面：次数异常、能量异常、空间由分散到集中其次，二者有很大的区别。瓦斯微震异常特征：能量小、时间长、分区小（集中度高、曲率半径小）冲击微震异常特征：能量大、时间短、分区大（集中度低、曲率半径大）13、钻孔多参量监测系统怎样对四种类型灾害进行分类分级的？答：通过钻孔多参量监测的瓦斯浓度、煤体温度、煤体电场、煤体应力变化特征，区分煤与瓦斯突出、冲击地压的类型。瓦斯浓度不同：反映瓦斯参与程度；温度不同：瓦斯解析量大，降温大；瓦斯解析量小，降温小；破裂聚集少，升温小；破裂聚集大，升温大。煤体电场不同:瓦斯解析量大，脉冲电场大；破裂聚集多，稳定电场大。煤体应力幅值大小，反映应力参与程度钻孔异常特征瓦斯突出突出冲击冲击突出冲击地压瓦斯浓度变化量瓦斯浓度大瓦斯浓度较大瓦斯浓度较小瓦斯浓度极小煤体温度变化量瓦斯降温大瓦斯降温小瓦斯升温小瓦斯升温大煤体电场变化量脉冲电场脉冲-稳定稳定-脉冲稳定电场煤体应力变化量应力异常小应力异常较小应力异常较大应力异常大钻孔多参量监测分类分级瓦斯突出突出冲击冲击突出冲击地压瓦斯浓度变化量/%530.50煤体温度变化量/-10-603煤体电场变化量/V/M700040001000500煤体应力变化量MPa56810钻孔多参量监测归一化综合分级指标%瓦斯突出突出冲击冲击突出冲击地压无危险60606080808080钻孔多参量煤体电场监测分级指标瓦斯突出突出冲击冲击突出冲击地压无危险V/M200150100700400200100钻孔多参量煤体温度监测分级指标瓦斯突出突出冲击冲击突出冲击地压无危险-3-10.51危险-3-10-1-50.5-31-5强危险-103514、巷道瓦斯参量监测系统创新点是什么？答：除了对工作面、巷道某一区域的瓦斯浓度监测外，由于通过安设风速、激光测距等监测装置，可确定煤体暴露面的单位面积排出瓦斯量及采出煤体的单位煤体瓦斯含量。15、动力灾害的危险性临界值是什么，怎样综合分类分级的?答：微震监测、钻孔多参量监测、巷道瓦斯参量监测的分类分级进行综合评价，对煤与瓦斯突出（A）、突出-冲击动力灾害（B）、冲击-突出动力灾害（C）、冲击地压（D）进行分类分级（无危险a、危险b、强危险c）。例如 分类特征瓦斯突出突出冲击冲击突出冲击地压微震监测/（类别，级别）C,b钻孔多参量监测C,c瓦斯参量监测C,b动力灾害类别级别C,b分类分级指标瓦斯突出突出冲击冲击突出冲击地压微震监测/（类别，级别）C,b钻孔多参量监测C,c瓦斯参量监测C,b动力灾害类别级别C,b综合评价瓦斯突出突出冲击冲击突出冲击地压微震监测/（类别，级别）C,b钻孔多参量监测C,c瓦斯参量监测C,b动力灾害类别级别C,b16、自主研发的钻屑温度测量装置及WT-05型瓦斯解吸规律测定仪创新点是什么，煤与瓦斯突出、冲击地压危险区域怎样区分的？四种类型怎样分类分级的。答：监测区域分类分级结果，危险区域进行钻屑温度测量、瓦斯解吸细查和解危效果17、三维旋转水射流扩孔-压裂-注水序列化防治技术，创新点是什么，是解决四种类型哪一类型哪一级别？布置参数依据是什么，主要技术参数与效果参数是什么？答：对于四种类型都适用，解决破碎带卡钻的最优方法。目的是释放瓦斯内能、煤岩弹性能，应力重新分布达到降低煤体峰值应力35%；增加透气性配合瓦斯抽采，提高塑性区耗能的能力。进而实现动力灾害一体化防治。布置参数依据是什么煤与瓦斯突出、突出-冲击复合动力灾害类型的间距，根据煤体f值和裂隙扩展半径设计钻孔间距，孔深决定于工作面长度；冲击-突出复合动力灾害和冲击地压类型，孔深超过20m。主要技术参数与效果参数是什么？位置：两巷，孔深4070m。钻孔平均压裂半径达15m，瓦斯抽采量提高了2.87倍。18、高压空气为动力源的定向煤体致裂技术，创新点是什么，是解决四种类型哪一类型哪一级别？布置参数依据是什么？主要技术参数与效果参数是什么？答：对于四种类型都适用，主要用于煤与瓦斯突出、突出-冲击复合动力灾害，具有强危险级别，（坚硬煤层（f=0.52.0）的最优方法）。目的是释放瓦斯内能、煤岩弹性能，应力重新分布达到降低煤体峰值应力25%；增加透气性配合瓦斯抽采，提高塑性区耗能的能力。进而实现动力灾害一体化防治。布置参数依据是什么煤与瓦斯突出、突出-冲击复合动力灾害类型的间距根据煤体f值和裂隙扩展半径设计钻孔间距，孔深决定于工作面长度；按基本给出参数设计，冲击-突出复合动力灾害和冲击地压类型，孔深超过应力峰值2倍或20m。主要技术参数与效果参数是什么？位置：两巷，喷孔间距1.0m，出口压力65MPa。钻孔间距（37m）最大裂隙长度5m，裂隙扩展深度1.53.5m，平均单孔抽放量增加183%。19、深孔爆破断顶-破煤-断底卸压技术，创新点是什么，是解决四种类型哪一类型哪一级别？主要技术参数与效果参数是什么？答：对于四种类型都适用，主要用于冲击-突出复合动力灾害和冲击地压类型，具有强危险级别，（坚硬顶板的最优方法）。目的释放煤岩弹性能、瓦斯内能，应力重新分布达到降低煤体峰值应力30%；提高塑性区耗能的能力。进而实现动力灾害一体化防治。布置参数依据是什么？间距根据煤体f值和爆破半径设计炸药量和钻孔间距，冲击-突出复合动力灾害类型的间距和孔深按基本给出参数设计，突出-冲击复合动力灾害类型孔深决定于工作面长度，间距决定于爆破裂隙半径在装75 mm 的钻孔时采用内径为50 mm 的PVC管作为炸药的载体，保证了装药的刚度。根据炮孔长度和封泥长度确定导爆索长度，导爆索只能用快刀切割，严禁冲击挤压。将PVC 管沿直径方向剖开一侧，将药包和导爆索等放入，再用胶带纸进行绑扎。PVC管间用管接头连接。木制炮棍( 图4) 将装有药包和导爆索的PVC 管以及炮泥等装入炮孔内。药包要推至孔底，装实但不得过紧。黄泥要充填密实，但封堵炮泥时不得损伤导爆索。为了确保炮眼内药包的完全引爆，炮眼采用连续偶合方式装药，采用双雷管，双导爆索引爆，每一根导爆索均采用瞬发电雷管起爆，2个雷管在孔外采用并联连接，并在炮眼口用刻有浅槽的木塞固定，放炮母线必须绝缘良好，并且悬空吊挂。联线采用“局部并联，总体串联”的方式进行。放炮使用BF 200 型起爆器，一次起爆两个炮孔，一组炮孔起爆3 次。爆破时警戒线距离至少300 m，躲炮时间不得少于30 min。主要技术参数与效果参数是什么？位置：上风巷，每组三个断顶孔、一个破煤孔、一个断底孔。组间距1020m、孔径75mm，孔深2540m、炸药参数=直径*长度*每卷重量50*30*0.72、 封孔长度=孔深*30%，炸药个数=孔深（1-30%）/0.321、三种防治方法的区别，与抽采的关系三维旋转水射流扩孔-压裂-注水序列化防治技术：对于四种类型都适用，具有强危险级别或危险级别，（解决破碎带卡钻的最优方法）。目的是释放瓦斯内能、煤岩弹性能，应力重新分布达到降低煤体峰值应力35%；增加透气性配合瓦斯抽采，提高塑性区耗能的能力。高压空气为动力源的定向煤体致裂技术：对于四种类型都适用，主要用于煤与瓦斯突出、突出-冲击复合动力灾害，具有强危险级别，（坚硬煤层（f=0.52.0）的最优方法）。目的是释放瓦斯内能、煤岩弹性能，应力重新分布达到降低煤体峰值应力25%；增加透气性配合瓦斯抽采，提高塑性区耗能的能力。深孔爆破断顶-破煤-断底卸压技术对于四种类型都适用，主要用于冲击-突出复合动力灾害和冲击地压类型，具有强危险级别，（三硬或坚硬顶板的最优方法）。目的释放煤岩弹性能、瓦斯内能，应力重新分布达到降低煤体峰值应力30%；提高塑性区耗能的能力。22、预测防治在哪应用？整体应用：是理论指导应用设计方法、预测分类分级方法优化、防治分类分级方法优化，设备改造优化应用达到本项目的理念。整体应用：平顶山天安煤业六矿鹤壁煤电第六煤矿龙煤鹤岗兴安煤矿鹤壁煤电第八煤矿龙煤鸡西滴道盛和煤矿沈阳焦煤红阳二矿沈阳矿业辽阳红阳三矿抚顺矿业集团老虎台矿平顶山天安煤业八矿平顶山天安煤业十矿平顶山天安煤业十二矿徐州矿务集团庞庄煤矿淮沪煤电丁集煤矿部分应用：23、预测无危险准确率100%，含义及来源。1 有危险准确率达到80%，含义及来源。2 防灾成本降低2030%，含义及来源。答：预测无危险准确率100%，就是说预测无危险的准确率必须做到100%，不能允许发生