基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法技术

本发明专利技术提供了一种基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，包括：S10在待监测采掘工作面上的正常应力区布置多个钻屑孔，测定各钻屑孔的每米煤粉量并计算得到每米煤粉量平均值，作为该工作面钻屑孔的每米正常煤粉量M

【技术实现步骤摘要】
基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法


[0001]本专利技术涉及煤矿开采与煤矿安全
，尤其涉及一种煤矿冲击地压危险性分级预测方法。

技术介绍

[0002]钻屑法是根据在煤层中钻孔(直径42～50mm)时排出的煤粉量和相关动力效应预测冲击地压危险的一种方法。该方法的理论基础为钻出煤粉量与煤体应力状态具有正相关关系，即单位长度的排粉量越大，则煤体的应力集中程度和冲击危险性越高。钻屑法具有设备简单、检测结果直观、便于现场操作等优点，目前仍是煤矿现场冲击地压预测最为直接和有效的方法之一。
[0003]基于2019年最新修订的国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法第6部分：钻屑监测方法》(GB/T 25217.6-2019)，钻屑法监测所采用的钻粉率指数指标和动力效应指标分别为冲击危险的半定量和定性指标，仅能对冲击危险做出判定，却未能实现对冲击危险的分级定量预测，在一定程度上限制了钻屑法的功能性和实用性。因此，有必要提出一种基于钻屑监测的冲击地压危险性分级预测方法，以期为煤矿冲击地压防控工作提供一定借鉴。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术提供了一种基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，有效解决现有冲击地压钻屑监测方法不能实现对冲击危险的分级定量预测的技术问题，通过构建煤粉超临界指标率c
i
这一新指标，实现对冲击地压危险性的分级定量预测，以期为煤矿冲击地压防控工作提供一定借鉴。
[0005]本专利技术提供的技术方案如下：
[0006]一种基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，包括：
[0007]S10在待监测采掘工作面上的正常应力区布置多个钻屑孔，测定各钻屑孔的每米煤粉量并计算得到每米煤粉量平均值，作为该工作面钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
，i表示钻孔深度；同时记录钻孔过程中可能出现的动力现象及对应的钻孔深度；
[0008]S20根据钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
和用于评价工作地点冲击危险性的钻粉率指数b计算得到钻屑孔每米临界煤粉量M
临界i
；
[0009]S30在所述待监测采掘工作面正常采掘期间，于工作面采动影响范围内布置钻屑监测孔，并测定钻屑监测孔的每米实际煤粉量M
实际i
；
[0010]S40基于所述钻屑孔每米临界煤粉量M
临界i
和钻屑监测孔每米实际煤粉量M
实际i
得到用于定量表示冲击危险性的每米煤粉超临界指标率c
i
；
[0011]S50根据所述每米煤粉超临界指标率c
i
及钻孔过程中出现的动力现象综合预测采掘工作面冲击地压危险等级，完成对击地压危险性的分级预测，并根据分级预测结果制定相应的冲击地压防控对策。
[0012]本专利技术提供的基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，是一种简单、
实用且定量的工作面冲击危险预测方法，其通过构建煤粉超临界指标率c
i
这一新指标，结合动力效应指标，综合预测采掘工作面冲击地压危险等级并提出相应的防控对策，可为煤矿冲击地压防控工作提供一定指导。
附图说明
[0013]下面将以明确易懂的方式，结合附图说明优选实施方式，对上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。
[0014]图1为本专利技术中基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法流程示意图。
具体实施方式
[0015]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本专利技术的具体实施方式。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，并获得其他的实施方式。
[0016]如图1所示为本专利技术提供的基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，从图中可以看出，该煤矿冲击地压危险性分级预测方法包括：
[0017]S10在待监测采掘工作面上的正常应力区布置多个钻屑孔，测定各钻屑孔的每米煤粉量并计算得到每米煤粉量平均值，作为该工作面钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
，i表示钻孔深度；同时记录钻孔过程中可能出现的动力现象及对应的钻孔深度。
[0018]在这一过程中，首先在待监测采掘工作面上的正常应力区布置5个以上钻屑孔；之后依次测量每个钻屑孔的每米煤粉量，且在每次测量中，从第二米开始记录出屑量；最后根据各钻屑孔相应深度的每米煤粉量计算每米煤粉量平均值，得到工作面钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
，i＝1,2,3
…
，具体取值可以根据实际需求进行选定。此外，还需要详细记录钻孔过程中的动力现象类型(卡钻、吸钻、顶钻、异响、孔内冲击等)及其对应的钻孔深度。
[0019]钻屑正常煤粉量需在正常应力区测定，尽可能使钻屑孔位置只承受原岩应力的作用，远离采空区、陷落柱、断层等地质因素影响的区域。另外，钻孔过程中，用专业口袋收集煤粉，用弹簧秤测量煤粉重量，第一米钻屑舍去，从第二米开始记录出屑量，每钻进1根钻杆测量一次，并记录于专用表格，记录结果精确至小数点后两位。应当注意，钻屑测定结果只适用于对应的工作面，当工作面内地质条件发生明显变化时，需要重新标定正常煤粉量。
[0020]S20根据钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
和用于评价工作地点冲击危险性的钻粉率指数b计算得到钻屑孔每米临界煤粉量M
临界i
，如式(1)：
[0021]M
临界i
＝b
·
M
正常i
(1)
[0022]其中，钻粉率指数b由国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法第6部分：钻屑监测方法》(GB/T 25217.6-2019)确定，如表1所示。为安全起见，对于表1中每一范围内的孔深巷高比a，钻粉率指数b均取相应范围的最小值。
[0023]表1评价工作地点冲击危险性的钻粉率指数指标
[0024]孔深巷高比a<1.51.5～3>3钻粉率指数b≥1.5≥2≥3
[0025]其中，孔深巷高比a＝钻孔深度/煤层厚度(巷高)。
[0026]S30在待监测采掘工作面正常采掘期间，于工作面采动影响范围内布置钻屑监测孔，并测定钻屑监测孔的每米实际煤粉量M
实际i
。
[0027]钻屑监测孔的位置为回采工作面煤璧和/或回采巷道两帮和/或掘进工作面迎头和/或掘进巷道两帮，其中，回采工作面煤壁在发生过冲击地压或现场分析具有冲击危险时的区域进行监测选定，且监测规则为：钻孔间距为10～50m，钻屑监测孔个数在3个以上，监测间隔时间为1～3天；回采巷道两帮的监测规则为：监测区域覆盖采动应力影响范围，且不小于100m，钻孔间距为10～30m，两帮每次监测钻屑监测孔个数在3个以上，监测间隔时间为1～3天；掘进工作面迎本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于钻屑监测的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，其特征在于，包括：S10在待监测采掘工作面上的正常应力区布置多个钻屑孔，测定各钻屑孔的每米煤粉量并计算得到每米煤粉量平均值，作为该工作面钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
，i表示钻孔深度；同时记录钻孔过程中可能出现的动力现象及对应的钻孔深度；S20根据钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
和用于评价工作地点冲击危险性的钻粉率指数b计算得到钻屑孔每米临界煤粉量M
临界i
；S30在所述待监测采掘工作面正常采掘期间，于工作面采动影响范围内布置钻屑监测孔，并测定钻屑监测孔的每米实际煤粉量M
实际i
；S40基于所述钻屑孔每米临界煤粉量M
临界i
和钻屑监测孔每米实际煤粉量M
实际i
得到用于定量表示冲击危险性的每米煤粉超临界指标率c
i
；S50根据所述每米煤粉超临界指标率c
i
及钻孔过程中出现的动力现象综合预测采掘工作面冲击地压危险等级，完成对击地压危险性的分级预测，并根据分级预测结果制定相应的冲击地压防控对策。2.如权利要求1所述的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，其特征在于，在步骤S10在待监测采掘工作面上的正常应力区布置多个钻屑孔，测定各钻屑孔的每米煤粉量并计算得到每米煤粉量平均值中，包括：S11在待监测采掘工作面上的正常应力区布置5个以上钻屑孔；S12依次测量每个钻屑孔的每米煤粉量，且在每次测量中，从第二米开始记录出屑量；S13根据各钻屑孔相应深度的每米煤粉量计算每米煤粉量平均值，得到工作面钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
。3.如权利要求1所述的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，其特征在于，在步骤S10中，钻孔过程中可能出现的动力现象包括卡钻、吸钻、顶钻、异响及孔内冲击。4.如权利要求1-3任意一项所述的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，其特征在于，在步骤S20根据钻屑孔的每米正常煤粉量M
正常i
和用于评价工作地点冲击危险性的钻粉率指数b计算得到钻屑孔每米临界煤粉量M
临界i
中，钻屑孔每米临界煤粉量M
临界i
为：M
临界i
＝b
·
M
正常i
其中，钻粉率指数b由国家标准《冲击地压测定、监测与防治方法第6部分：钻屑监测方法》确定。5.如权利要求1-3任意一项所述的煤矿冲击地压危险性分级预测方法，其特征在于，在步骤S30在所述待监测采掘工作面正常采掘期间，于工作面采动影响范围内布置钻屑监测孔，并测定钻屑监测孔的每米实际煤粉量M
实际i
中，钻屑监测孔的位置为回采工作面煤璧和/或回采...

【专利技术属性】
技术研发人员：王正义，
申请(专利权)人：常州工学院，
类型：发明
国别省市：