一种新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法技术

本发明专利技术提供一种新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法，针对新建矿井突出危险性评估缺少理论依据及合理操作方法，依据瓦斯地质理论、沉积学理论及突出危险性测定手段，从新建矿井邻近矿井突出灾害情况、新建矿井瓦斯地质条件、新建矿井区域煤系地层层序地层划分情况、地面钻井测定煤体结构、坚固性系数、地应力、瓦斯含量情况、地面钻井钻进时喷孔卡钻信息等步骤依次进行综合评估。该发明专利技术解决了新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估理论依据，并给出了完整的评估过程及方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及煤矿瓦斯防治领域，特别涉及一种新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法。
技术介绍
我国是世界上产煤大国，同时也是煤矿安全形势最为严峻的国家之一。1976年至2006年的31年间，我国每年因煤矿事故的死亡人数都在4500人以上，数字触目惊心；近6年煤矿事故显著降低，2012年煤矿事故死亡1384人，控制煤矿事故成效显著，但形势依然严峻，与发达国家比差距还很大。煤与瓦斯突出事故是煤矿事故一种主要的表现形式，也是影响因素最为复杂、防治难度最大的一种瓦斯事故，历来就是煤矿防灾的重点和难点；随着开采深度的加大，煤与瓦斯突出的威胁呈现出越发严重的趋势。据不完全统计，全国煤矿近年每年平均发生较大以上(一次死亡3人以上)的煤与瓦斯突出事故29起左右，而且出现大量矿井开发前认为不是突出矿井，但基建期间即发生煤与瓦斯突出事故，造成大量经济损失、人员伤亡。因此急需一种新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法。
技术实现思路
为了克服上述现有技术中的不足，本专利技术的目的在于，提供一种新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：评估结果为A的步骤包括：收集邻近新建矿井周边瓦斯的发生情况，突出危险性参数情况，实施钻孔喷孔情况，卡钻情况，并进行新建矿井突出危险性类比评估，进而进行新建矿井突出危险性类比评估；危险性参数包括：煤体结构、煤体坚固性系数、瓦斯放散初速度△p、瓦斯含量、瓦斯压力、钻屑解吸指标；本步骤主要通过新建矿井临近周边矿井情况进行新建矿井突出危险性定性类比评估，评估结果为A；评估结果为B的步骤包括：收集新建矿井区域和矿井地质沉积、构造资料，分析新建矿井所处地质环境，依据瓦斯地质理论进行突出危险性理论评估；其中，沉积埋藏史、构造演化史、热演化史、生烃史的时空配置区域决定煤与瓦斯突出区域空间分布，所述时空配置区域包括高应力分布区域，瓦斯生成条件好且封闭条件好的区域，而煤系地层破碎则属于突出危险性区域；本步骤依据瓦斯地质理论进行定性分析确定新建矿井突出发生概率，评估结果为B；评估结果为C的步骤包括：依据新建矿井煤系地层资料，进行煤系地层沉积层序划分，依据各煤层在层序地层位置进行煤层突出危险性严重程度评估；当地质构造、煤体变质程度相同情况下，沉积体系、地层层序位置决定着煤层厚度、顶底板岩性、煤层赋存状况，越靠近海(湖)侵体系域最大海(湖)泛面位置，煤层瓦斯赋存量越大，煤层煤与瓦斯突出倾向性越大，顶底板石灰岩煤层除外；本步骤主要通过瓦斯地质理论的层序划分方法进行定性分析确定各煤层突出发生概率，评估结果为C；如果已确定新建矿井区域某层煤发生突出，但存在多个煤层，其他煤层的突出情况根据这层煤在煤系地层层序地层中的位置进行分析研究，越靠近海(湖)侵体系域最大海(湖)泛面位置，煤层瓦斯赋存量越大(顶底板石灰岩煤层除外)、煤层煤与瓦斯突出倾向性越大。评估结果为D的步骤包括：收集新建矿井地质钻孔钻进时收集或测定的各煤层煤体破坏类型、煤体坚固性系数、喷孔、卡钻情况；通过光纤装置测定煤层应力分布情况；依据瓦斯含量装置测定煤层瓦斯含量情况；建立新建矿井各煤层瓦斯含量、应力值线分布图，并标注出各区域喷孔、卡钻情况，进行新建矿井突出危险性参数评估；本步骤主要通过新建矿井的实测资料进行突出危险性评估，评估结果为D；依据以上各个步骤做出的评估，进行综合分析，相互补充、验证，如果评估结果D确定为突出，则新建矿井为突出；如果评估结果D为不突出，而A或B为突出，则需进一步实测参数；如果确定新建矿井某一煤层为突出煤层，则需依靠C和D值进行其它煤层评估。优选地，评估结果为A的步骤涉及的资料数据包括：(1)临近周边矿井实际发生煤与瓦斯突出特征，比如瓦斯涌出量、突出煤量、突出空洞特征情况；(2)临近周边矿井煤层突出危险性参数，比如瓦斯压力P、瓦斯含量W、煤体坚固性系数f、瓦斯放散初速度、煤体结构类型；(3)临近周边矿井实施钻孔过程中喷孔、卡钻情况。如果发生了实际突出，则新建矿井发生突出的概率大大增加；如瓦斯压力或含量、煤体坚固性系数、瓦斯放散初速度、煤体破坏类型等满足突出危险性临界值，则新建矿井发生突出的概率大大增加；如临近周边矿井施钻过程中发生喷孔、卡钻，则新建矿井发生突出概率大大增加。优选地，评估结果为B的步骤还包括：沉积埋藏史、构造演化史、热演化史、生烃史时空配置决定了煤层热变质作用生成大量瓦斯可以保留很大一部分，使得瓦斯可以处于较高水平，比如瓦斯压力可能大于0.74MPa或瓦斯含量大于8m3/t，煤岩体处于较高构造应力状态，应力可能为岩体抗压强度的3倍以上，煤系地层受到破坏，煤体结构可能为III、IV、V类，如果符合以上，则发生突出概率大大增加。优选地，评估结果为D的步骤还包括：实测方法及数据包括如下：(1)收集新建矿井地质钻孔采集的煤层岩心情况，观察煤层破坏类型，并采集部分煤样，采用坚固性系数测定装置进行测定，并分析地质钻孔各煤层时的钻进情况；(2)基于地质钻孔，在各个煤层附近坚硬岩层位置处布置光纤测定应力装置，测定煤层所处应力大小；(3)基于地质钻孔采集的煤岩芯，采用单轴抗压强度测定装置测定煤岩体单轴抗压强度；(4)基于地质钻孔采集的煤岩芯，采用直接瓦斯含量测定装置进行煤层瓦斯含量测定；基于采集的煤层瓦斯含量、应力值，分别进行数据拟合，建立瓦斯含量、应力分布规律公式y＝ax+b，y分别为瓦斯含量、应力值，x为埋深值(通过地面标高、测点标高确定)，利用软件绘制各煤层瓦斯含量、应力等值线图，并标注地面钻孔钻进各煤层时的喷孔、卡钻情况。如果煤层瓦斯含量大于8m3/t、煤体破坏类型为III、IV、V类、瓦斯放散初速度△p≥10、煤层坚固性系数f≤0.5，或者煤层瓦斯含量远远大于8m3/t且煤层坚固性系数f为0.5～0.8时，或者煤岩体应力为煤岩体抗压强度的3倍以上且煤层瓦斯含量为6～8m3/t，则发生突出概率大大增加。从以上技术方案可以看出，本专利技术具有以下优点：本专利技术从邻近矿井类比评估、瓦斯地质理论评估及实测参数评估三方面相互验证，综合进行新建矿井突出危险性评估，提高了新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估的可靠性。附图说明为了更清楚地说明本专利技术的技术方案，下面将对描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法步骤图。具体实施方式为使得本专利技术的专利技术目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将运用具体的实施例及附图，对本专利技术保护的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而非全部的实施例。基于本专利中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利保护的范围。本专利技术实施例提供的新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法参考图1，如图1所示，包括以下步骤：评估结果为A的步骤包括：收集邻近新建矿井周边瓦斯的发生情况，突出危险性参数情况，实施钻孔喷孔情况，卡钻情况，并进行新建矿井突出危险性类比评估，进而进行新建矿井突出危险性类比评估；危险性参数包括：煤体结构、煤体坚固性系数、瓦斯放散初速度△p、瓦斯含量本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：评估结果为A的步骤包括：收集邻近新建矿井周边瓦斯的发生情况，突出危险性参数情况，实施钻孔喷孔情况，卡钻情况，并进行新建矿井突出危险性类比评估，进而进行新建矿井突出危险性类比评估；危险性参数包括：煤体结构、煤体坚固性系数、瓦斯放散初速度△p、瓦斯含量、瓦斯压力、钻屑解吸指标；本步骤主要通过新建矿井临近周边矿井情况进行新建矿井突出危险性定性类比评估，评估结果为A；评估结果为B的步骤包括：收集新建矿井区域和矿井地质沉积、构造资料，分析新建矿井所处地质环境，依据瓦斯地质理论进行突出危险性理论评估；其中，沉积埋藏史、构造演化史、热演化史、生烃史的时空配置区域决定煤与瓦斯突出区域空间分布，所述时空配置区域包括高应力分布区域，瓦斯生成条件好且封闭条件好的区域，而煤系地层破碎则属于突出危险性区域；本步骤依据瓦斯地质理论进行定性分析确定新建矿井突出发生概率，评估结果为B；评估结果为C的步骤包括：依据新建矿井煤系地层资料，进行煤系地层沉积层序划分，依据各煤层在层序地层位置进行煤层突出危险性严重程度评估；当地质构造、煤体变质程度相同情况下，沉积体系、地层层序位置决定着煤层厚度、顶底板岩性、煤层赋存状况，越靠近海(湖)侵体系域最大海(湖)泛面位置，煤层瓦斯赋存量越大，煤层煤与瓦斯突出倾向性越大，顶底板石灰岩煤层除外；本步骤主要通过瓦斯地质理论的层序划分方法进行定性分析确定各煤层突出发生概率，评估结果为C；如果已确定新建矿井区域某层煤发生突出，但存在多个煤层，其他煤层的突出情况根据这层煤在煤系地层层序地层中的位置进行分析研究，越靠近海(湖)侵体系域最大海(湖)泛面位置，煤层瓦斯赋存量越大(顶底板石灰岩煤层除外)、煤层煤与瓦斯突出倾向性越大；评估结果为D的步骤包括：收集新建矿井地质钻孔钻进时收集或测定的各煤层煤体破坏类型、煤体坚固性系数、喷孔、卡钻情况；通过光纤装置测定煤层应力分布情况；依据瓦斯含量装置测定煤层瓦斯含量情况；建立新建矿井各煤层瓦斯含量、应力值线分布图，并标注出各区域喷孔、卡钻情况，进行新建矿井突出危险性参数评估；本步骤主要通过新建矿井的实测资料进行突出危险性评估，评估结果为D；依据以上各个步骤做出的评估，进行综合分析，相互补充、验证，如果评估结果D确定为突出，则新建矿井为突出；如果评估结果D为不突出，而A或B为突出，则需进一步实测参数；如果确定新建矿井某一煤层为突出煤层，则需依靠C和D值进行其它煤层评估。...

【技术特征摘要】
1.一种新建矿井煤与瓦斯突出危险性评估方法，其特征在于：包括以下步骤：评估结果为A的步骤包括：收集邻近新建矿井周边瓦斯的发生情况，突出危险性参数情况，实施钻孔喷孔情况，卡钻情况，并进行新建矿井突出危险性类比评估，进而进行新建矿井突出危险性类比评估；危险性参数包括：煤体结构、煤体坚固性系数、瓦斯放散初速度△p、瓦斯含量、瓦斯压力、钻屑解吸指标；本步骤主要通过新建矿井临近周边矿井情况进行新建矿井突出危险性定性类比评估，评估结果为A；评估结果为B的步骤包括：收集新建矿井区域和矿井地质沉积、构造资料，分析新建矿井所处地质环境，依据瓦斯地质理论进行突出危险性理论评估；其中，沉积埋藏史、构造演化史、热演化史、生烃史的时空配置区域决定煤与瓦斯突出区域空间分布，所述时空配置区域包括高应力分布区域，瓦斯生成条件好且封闭条件好的区域，而煤系地层破碎则属于突出危险性区域；本步骤依据瓦斯地质理论进行定性分析确定新建矿井突出发生概率，评估结果为B；评估结果为C的步骤包括：依据新建矿井煤系地层资料，进行煤系地层沉积层序划分，依据各煤层在层序地层位置进行煤层突出危险性严重程度评估；当地质构造、煤体变质程度相同情况下，沉积体系、地层层序位置决定着煤层厚度、顶底板岩性、煤层赋存状况，越靠近海(湖)侵体系域最大海(湖)泛面位置，煤层瓦斯赋存量越大，煤层煤与瓦斯突出倾向性越大，顶底板石灰岩煤层除外；本步骤主要通过瓦斯地质理论的层序划分方法进行定性分析确定各煤层突出发生概率，评估结果为C；如果已确定新建矿井区域某层煤发生突出，但存在多个煤层，其他煤层的突出情况根据这层煤在煤系地层层序地层中的位置进行分析研究，越靠近海(湖)侵体系域最大海(湖)泛面位置，煤层瓦斯赋存量越大(顶底板石灰岩煤层除外)、煤层煤与瓦斯突出倾向性越大；评估结果为D的步骤包括：收集新建矿井地质钻孔钻进时收集或测定的各煤层煤体破坏类型、煤体坚固性系数、喷孔、卡钻情况；通过光纤装置测定煤层应力分布情况；依据瓦斯含量装置测定煤层瓦斯含量情况；建立新建矿井各煤层瓦斯含量、应力值线分布图，并标注出各区域喷孔、卡钻情况，进行新建矿井突出危险性参数评估；本步骤主要通过新建矿井的实测资料进行突出危险性评估，评估结果为D；依据以上各个步骤做出的评估，进行综合分析，相互补充、验证，如果评估结果D确定为突出，则新建矿井为突出；如果评估结果D为不突出，而A或B为突出，则需进一步实测参数；如果确定新建矿井某一煤层为突出煤层，则需依靠C和D值进行其它煤层评估。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：董国伟，
申请(专利权)人：西安科技大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61