渝阳煤矿KJA实施方案.docx

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1、重庆松藻煤电有限责任公司松藻煤电公司渝阳煤矿瓦斯涌出突出预警技术研究及应用（渝阳煤矿KJA突出预警系统）项目名称：渝阳煤矿瓦斯涌出突出预警技术研究及应用承担单位：松藻煤电有限责任公司渝阳煤矿承担单位：中国煤炭科工集团重庆研究院起止年月：2011年03月至2012年03月项目负责人：陈久福周政林张庆华O年三月十六日一、项目研究目标、主要内容11.1. 项目研究目标11.2. 项目研究内容1二、项目实施方案2三、课题的技术关键、技术难点、创新点43.1. 项目的技术关键43.2. 项目的技术难点43.3. 项目的主要创新点4四、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础44.1. 国内外技

2、术发展趋势与现状、专利等知识产权情况分析44.2. 国内现有工作基础7五、项目组织实施方案75.1. 项目实施方案75.2. 项目技术路线8六、技术、经济效益、推广应用及产业化前景96.1. 技术、经济、社会效益分析96.2. 推广应用与产业化前景96.3. 课题实施的风险分析9七、计划实施年限、经费概算与资金筹措97.1. 项目计划、阶段目标97.2. 项目设备配置情况9八、必要的支撑条件10九、其他说明10一、项目研究目标、主要内容1.1. 项目研究目标通过本项目的实施，在分析研究松藻煤电公司渝阳煤矿11#煤层、7#煤层、8#煤层瓦斯涌出特征的情况下，建立渝阳煤矿掘进工作面、采煤工作面瓦斯

3、涌出动态特征突出预警指标为渝阳煤矿矿井井下煤巷掘进、采煤工作面突出危险预警提供辅助技术手段，促进煤矿煤与瓦斯突出防治水平的提高。此项目主要研究目标包括：（1）确立渝阳煤矿矿井工作面瓦斯涌出预警指标通过对渝阳煤矿矿井主要突出煤层瓦斯涌出特征的分析，建立渝阳煤矿主要突出煤层突出影响因素相关联的瓦斯涌出动态特征指标体系并确定相应得临界值。（2）建立渝阳煤矿瓦斯涌出动态特征突出预警系统研究开发与渝阳四个矿井瓦斯监控系统相兼容的瓦斯涌出动态特征突出预警系统（简称KJA突出预警系统）。系统可以实现对井下工作面瓦斯涌出数据的实时采集与分析，自动对全矿井范围内所有突出危险工作面进行全方位的突出危险性分析、评价

4、与预警。系统在监控数据采集、监控数据分析、突出预警信息发布等预警过程中实现自动化。1.2. 项目研究内容（1）实验室研究分析渝阳不同突出煤层瓦斯涌出特征及其影响因素实验室研窕分析渝阳煤矿不同突出煤层（主要指7#煤层、11#煤层、8#煤层）瓦斯涌出特征，在理论上分析不同煤质、粒径、瓦斯含量等因素对瓦斯涌出特征的影响，为矿井瓦斯涌出特征的分析奠定理论基础。该理论研究的根本目的是针对不同矿井或煤层确立不同的指标应用模式，为瓦斯涌出预警技术在不同突出煤层筛选瓦斯涌出指标及临界值提供理论基础。（2）现场跟踪考察渝阳不同突出煤层瓦斯涌出特征与突出危险性之间的关系现场跟踪分析试点矿井主要突出危险工作面实际突

5、出危险信息与瓦斯监控数据之间的关系，现场跟踪采集数据量每个矿井不累计少于2个月。3、筛选渝阳煤矿不同突出煤层各自的瓦斯涌出特征指标并确定其临界值通过对矿井井下工作面突出危险性与瓦斯涌出特征的现场跟踪分析，在10种以上的瓦斯涌出指标中筛选与试点矿井突出危险性相关联的瓦斯涌出动态特征指标并确定其临界值。4、研究建立渝阳不同突出煤层瓦斯涌出特征指标预警规则通过对井下突出危险性与瓦斯涌出指标之间的关联分析，建立渝阳煤矿不同突出煤层瓦斯涌出特征指标预警规则。5、建立渝阳煤矿KJA突出预警分析平台建立渝阳煤矿工作面瓦斯涌出动态特征预警平台，对井下突出工作面瓦斯监控数据实施在线式完整存储，以确保瓦斯监控数据

6、的完整与准确性，并以此利用计算机系统自动计算处理瓦斯涌出指标。最后，依据该突出矿井瓦斯涌出特征指标体系的组合模型实时向相关工作人员发布工作面突出预警信息。二、项目实施方案该项目实施过程主要分为几个方面：（1）安装KJA预警系统安装于矿井瓦斯监控系统兼容的KJA预警系统，并对完成系统初始化；（2）指定矿井协作部门与人员瓦斯涌出预警指标临界值考察的根本原理在于瓦斯涌出指标与井下实测与突出危险性相关指标之间的关联，并以此筛选瓦斯涌出指标及确定其临界值。其所需要配合的部门主要包括通风、防突、调度及监测部门配合，并收集相关资料。通风部门：负责测定主要考察工作面风筒出风口的风量数据；测定工作面特征参数；风

7、量测定旬报需及时以井下工作面为单位，测定数据填写好后交由防突部门数据收集员；通风部门收集数据表见附表1。防突部门：负责统筹整个项目的实施；测定瓦斯含量数据；测定钻屑指标数据；煤层赋存资料、地质资料以及工作面其他信息；防突部门收集数据表见附表2调度部门：负责向防突部门技术人员提供考察工作面的班次施工作业数据；见附表3,建议该部门工作交由防突员，防突员每个防突班次负责收集该数据。监测部门：负责安装、维护井下指定工作面瓦斯传感器；将工作面处理风筒、风机停运等信息汇报指防突部门，并尝试波峰比自动计算，见附表4。根据矿井当前采掘情况，选择矿井N21112运输巷、N3702运输巷两条掘进工作面作为11#煤

8、层与7#煤层瓦斯涌出特征的主要考察工作面，其余采掘工作面辅助考察。考察的主要方法是增加测定工作面煤体的瓦斯含量以及收集工作面钻屑解吸指标、地质情况、软分层赋存情况等。相关工作开展的要求：工作面瓦斯传感器增加（监测部门）为保证工作面瓦斯传感器监控数据的可靠性，需增加主要考察工作瓦斯传感器,N21112运输巷与N3702运输巷工作面T1传感器后方10-30米范围内增加一个瓦斯传感器，确保者两个工作面瓦斯监控数据的可靠性，增加的瓦斯传感器管理方法与其他传感器的管理办法一致，并考虑取代矿井波峰比录入程序。工作面风量数据收集（通风部门）矿井风量旬报测定时，必须增加主要考察工作面N21112运输巷与N37

9、02运输巷风筒出风口的风量测定。工作面瓦斯含量收集（防突部门）N21112运输巷、N3702运输巷每个循环需测定工作面前方5米、10米处的煤体瓦斯含量，若遇工作面施工局部或区域排放孔增在施工排放孔之前需测定工作面前方5米、10米处的煤体瓦斯含量，施工排放孔后亦要增加测定工作面前方5米、10米处的煤体瓦斯含量。工作面钻屑解吸指标数据收集（防突部门）N21112运输巷、N3702运输巷每个循环需测定真实的K1值指标。工作面作业状态数据的收集（调度部门，建议防突裕员定期去收集）N21112运输巷、N3702运输巷还需及时的收集工作面每个班次的作业情况,工作面作业类型只分为落煤、施钻和其他（但要注明施

10、钻的类型和落煤进尺数）工作面其他资料的收集（防突部门）N21112运输巷、N3702运输巷需收集工作面每个循环预测期间的煤层厚度、软煤厚度、工作面位置、周边地质构造情况。（3）分析井下实测数据与瓦斯涌出特征指标之间的关系对比瓦斯涌出特征指标与井下实测数据之间的关系，筛选适合于矿井不同煤层的瓦斯涌出指标，并确定其临界值。（4）调试KJA突出预警系统（5）培训矿井相关技术人员（6）编制项目研究报告，申请项目验收三、课题的技术关键、技术难点、创新点3.1. 项目的技术关键（1）研究确立不同突出煤层瓦斯涌出特征与突出危险性之间的关系；（2）研究确立不同煤层瓦斯涌出预警规则。3.2. 项目的技术难点（1

11、）瓦斯涌出动态特征指标体系临界值考察；（2）研究建立不同突出煤层瓦斯涌出特征与突出危险性之间的关系。3.3. 项目的主要创新点（1）利用煤与瓦斯突出在不同突出危险区域以及突出发生前瓦斯涌出的特征建立与突出主要影响因素相关联的瓦斯涌出预警指标；（2）通过结合煤与瓦斯突出综合假说以及能量机理，研究主要突出煤层瓦斯涌出特征与突出危险性之间的关系分析，分析不同突出煤层瓦斯涌出特征的本质区别，为瓦斯涌出指标在不同矿井与煤层中的应用奠定理论基础。四、相关领域国内外技术现状、发展趋势及国内现有工作基础4.1. 国内外技术发展趋势与现状、专利等知识产权情况分析实验室的大量研究结果表明不同突出危险的煤样，其瓦斯

12、解吸特征存在显著的差异，加之大量突出事故发生前工作面瓦斯浓度增大或瓦斯涌出忽大忽小这一系列瓦斯涌出动态特征早就被行业科研工作者认定为煤与瓦斯突出预兆等在很大程度上鼓舞了学者对利用井下工作面瓦斯涌出特征预测煤与瓦斯突出技术的热情,使得学术界对瓦斯涌出动态特征指标的研究呈现了多方位，多视度的研究。前人在具体指标研究成果中主要包括以下几个方面：（1）炮后30分钟吨煤瓦斯涌出量V30该领域的研究最早可以追溯到上世纪六、七十年代，原西德通过大量的研究率先提出用炮后30min内吨煤瓦斯涌出指标V30作为预测工作面突出危险性的指标，并取40%煤层可解吸瓦斯含量为突出威胁临界值，取60%煤层可解吸量为突出危险

13、临界值。这也是我国学者在利用瓦斯涌出动态特征预测煤与瓦斯突出研究的基础，很多学者都希望通过用这种定量的分析指标来判断工作面前方的突出危险性，并取得了阶段性的成果。重庆煤科院在“八五”期间研究建立了V30与K1值之间的联系，并认为当V3o1.2+Q篮3853+5.477ZTKK）时（G试验系数，%煤层原始透气性系数，夕一般取1,KH）为煤层的KI临界值），前方掘进面有突出危险。曾庆阳在涟邵矿务局红山殿煤矿利用A-I矿井环境监测系统对炮掘工作面放炮前后瓦斯涌出进行连续监测，从10例突出前瓦斯涌出变化情况发现，突出前的炮后V30都达到了9.453O.8m3t,其认为在涟邵矿务局红山殿煤矿，当V302

14、9m3t时，工作面前方不远将有突出发生。抚顺煤科分院在对北票矿务局突出前瓦斯涌出规律进行研究分析表明，当V329nt或V6o218m3t时，工作面前方有突出危险。聂韧、赵旭生等用炮后V3。瓦斯涌出指标结合当下一些重要的突出预测方法（如K1值等）的研究，发现在大湾矿当K1值大于0.6时，V3O值基本都大于8m3t并且认为，当V30变化过于明显时，前方煤体可能存在突出危险。由于V30对落煤量的苛刻要求，学者又相继研发了炮后30分钟瓦斯涌出量Q30以及炮后60分钟瓦斯涌出量Q6O等指标。（2）瓦斯涌出变异特征瓦斯涌出变异特征主要是指掘进面瓦斯涌出的一些基本特征的变化或波动程度，如波峰比，峰值差等。法

15、国、苏联、日本等国在上世纪60年代就开始用掘进煤巷的瓦斯监测原始数据预测煤与瓦斯突出危险性。认为突出前工作面瓦斯浓度有忽高忽低的变化，并认为这种变化是随机的。日本的小田认为煤层巷道内瓦斯涌出量从46升/分迅速下降到02升/分时，工作面即将发生突出。当在爆破工作面时，将爆破后的瓦斯浓度大于平均瓦斯浓度的1.52倍以上作为突出危险性的预测指标。与此同时，国内部分学者根据不同矿井也做了类似的研究。松藻煤电公司至今仍然坚持利用波峰比以及波宽比作为掘进面突出危险性的辅助预测指标。其认为在掘进工作面落煤期间，回风瓦斯浓度波峰比或者波宽比大于2或小于0.5时，掘进面前方有突出危险。南桐矿务局通过分析12次突出实例发现，突出前两次放炮的瓦斯涌出峰值差nq和放炮峰值瓦斯浓度与炮前正常浓度的比值B也可反映工作面前方突出危险性。并初步认为，当B25或Ziq20.4min时，工作面前方有突出危险。曾庆阳在涟邵矿务局红山殿煤矿利用A-I矿井环境监测系统对炮掘工作面放炮前后瓦斯涌出进行连续监测，从10例突出前瓦斯涌出变化情况发现。突出前不放炮的其他作业过程中，瓦斯涌出增减幅度Q达0.351.68m3min0在进一步的指标分析中，其认为在涟邵矿务局红山殿煤矿，当Q20.21m3min时，工作面前方不远将有突出发生