基于三率法的突出预测敏感指标研究

基于三率法的突出预测敏感指标研究

0主采煤层煤巷掘进工作面突出危险性的实测分析利用突出风险预测指数，评估地层是否存在突出风险，并根据相应指标是否达到或超过所对应的临界值进行评估。预测指数的最小值应确定为突出预测指数的临界值。在突出煤层中布置掘进工作面或是回采工作面,是否具有合理的突出危险性指标及对突出危险性指标的准确测试是保证安全生产的关键。预测指标通常采用灰色关联度法或者逻辑斯谛函数法,本文利用“三率”法对某煤与瓦斯突出矿井的主采煤层煤巷掘进工作面煤层的突出危险性进行分析,通过实测煤层突出危险性指标的各个参数,得到了该煤层的突出危险性的主要敏感指标,并得到了敏感指标的临界值。对该煤矿日后防治突出工作具有重要的理论指导意义。1煤矿主采煤层开采含瓦斯不稳定区域p—突出区域鉴定瓦斯压力是判断某一区域是否具有突出危险性的重要指标之一,以0.74MPa的瓦斯压力作为预测突出危险性的界线,若瓦斯压力>0.74MPa,则此区域为具有突出危险性的区域。通过对掘进工作面进风顺槽与回风顺槽不同地点瓦斯压力的测定,利用线性回归方法,得到该煤矿主采煤层瓦斯压力与埋藏深度之间的变化关系。通过对回归曲线的拟合,得到埋藏深度式中p———瓦斯压力,MPa。由式(1)可得,大于等于临界瓦斯压力的煤层埋藏深度在355~365m的更深煤层具有突出危险性。2预测的敏感指标的确定2.1预测突出率n、防突措施效果检验鉴于各突出矿井的地质条件、生产条件、突出危险程度、防突经验及人员素质等方面的差异,在开展日常预测时,确定敏感指标及其临界值的方法也各不相同。目前,大都倾向于按预测或防突措施效果检验的实测数据进行统计分析,采用“三率法”加以确定。预测突出率预测突出准确率预测不突出准确率式中n———预测总次数;n2———预测有突出危险次数中确实有突出危险的次数;n3———预测不突出次数中确实没有突出危险的次数;(n-n1)———预测不突出次数。2.2主采煤层掘进突出危险考察区钻屑解吸指标k1测值分布掘进考察区钻屑量指标S测值的统计结果与测值分布分别见表1。主采煤层掘进突出危险考察区钻屑解吸指标Δh2测值统计结果与测值分布分别见表2。主采煤层掘进突出危险考察区钻屑解吸指标K1测值的统计结果与测值分布分别见表3。K1测试值<0.5mL/(g·min1/2)共计280次(占总数的86.68%);K1测试值≥0.5mL/(g·min1/2)共计43次,占总测定次数的16.48%。2.3主采煤层掘进突出危险指标分析根据预测指标跟踪考察情况,分析预测指标临界值xl变化时,“三率”变化情况根据“三率”变化情况,分析是否存在同时满足“三率”要求的临界值取值范围依据预测指标跟踪考察数据,计算得到各指标不同取值情况下的预测突出率η1、预测突出准确率η2和预测不突出准确率η3。根据“三率”变化规律,得到各指标的预测突出率、预测突出准确率和预测不突出准确率分别满足要求时,指标临界值的取值范围X1、X2、X3,见表4。XL的相对范围越大,说明满足“三率”要求的临界值取值范围越大,则指标越敏感;XL的相对范围越小,指标越不敏感;若XL为∞,则说明指标临界值的取值无论是多少,均不能满足“三率”要求,其指标不敏感。钻孔钻屑量S值、钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1值3项指标,在预测(效检)时,其中任一指标大于或等于其临界值,即视为有突出危险。主采煤层掘进突出危险考察区钻屑量指标S、钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1不同取值情况下的“三率”计算结果分别见表5、表6和表7。结合表4、表5、表6、表7分析可以得到:(1)钻屑量指标S,没有能够同时满足“三率法”要求的临界值取值范围,因此属于不敏感指标;(2)对于钻屑瓦斯解吸指标Δh2,当临界值在230Pa≤Δh2≤260Pa时,“三率法”能够同时满足要求,因此钻屑瓦斯解吸指标Δh2可以做为某煤矿主采煤层煤巷掘进的突出预测敏感指标;(3)对于钻屑瓦斯解吸指标K1,当临界值在0.6mL/(g·min1/2)≤K1≤0.65mL/(g·min1/2)时,“三率法”能够同时满足要求,因此钻屑瓦斯解吸指标K1可以做为某煤矿主采煤层煤巷掘进的突出预测敏感指标;(4)就钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1相比较,指标Δh2较K1敏感。2.4钻屑瓦斯解吸临界值的确定钻屑瓦斯解吸指标临界值确定,对于钻屑瓦斯解吸指标,能同时满足“三率”要求的临界值为210~240Pa。计算在210~240Pa,临界值取不同值时的“三率”结果,见表8。从表8中可以看出,当钻屑瓦斯解吸指标Δh2临界值取值由240Pa增大到250Pa时,预测突出率由4.98%减小到了2.30%;预测突出准确率由46.15%增大到100%,发生了急剧变化,因此,钻屑瓦斯解吸指标临界值合理取值为240Pa。对于钻屑瓦斯解吸指标K1,能同时满足“三率”要求的临界值为0.6~0.65mL/(g·min1/2)。计算临界值取不同值时的“三率”结果见表9。从表9中可以看出,当钻屑瓦斯解吸指标K1临界值由0.6mL/(g·min1/2)增大到0.65mL/(g·min1/2)时,预测突出率由4.64%减小到了3.10%;预测突出准确率由40%增加到60%,发生了急剧变化,因此,钻屑瓦斯解吸指标临界值合理取值K1=0.6mL/(g·min1/2)。3煤层钻屑量指标的临界值(1)运用煤层瓦斯压力方法对主采煤层进行了突出危险性区域划分,确定煤层埋藏深度在355~365m变化的煤层及埋藏深度更大的煤层属于突出危险区域;(2)采用“三率法”对主采煤层掘进考察区的突出预测敏感指标及其临界值进行研究分析,得到煤层钻屑量指标S对主采煤层的突出危险性判断不敏感,钻屑瓦斯解吸指标Δh2和K1对主采煤层突出危险性判断较为敏感,而且指标Δh2的敏感程度大于K1;(3)钻屑瓦斯解吸指标Δh2为主要预测指标临界值,合理取值为200Pa,K1为辅助预测指标临界值,合理取值为0.5mL/(g·min1/2),任何一个预测指标达到或超过临