煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法正式版
义安矿掘进工作面煤与瓦斯突出预测敏感指标的确定
义安矿煤巷掘进预测及效检指标临界值表
钻孔瓦斯涌出初 速度指标 q max ≥3． 5 L / min q max ＜ 3． 5 L / min 钻屑量 指标 S max ≥6 kg / m S max ＜ 6 kg / m 钻屑瓦斯 解吸指标 Δh2 ≥200 Pa Δh2 ＜ 200 Pa
当预测过程中上述 3 项指标有 1 个及 1 个以上 指标测定值等于或超过其临界值时， 所预测工作面 为有突出危险性或防治突出措施无效； 当上述 3 项 指标均小于其临界值时， 预测工作面为无突出危险
表1
危险性 有突出危险 无突出危险
［3 ］
国相当一部分低瓦斯矿井和高瓦斯矿井逐步转变成 了突出矿井。根据对发生突出的作业地点统计 ， 突出多发 生 在 煤 巷 掘 进 工 作 面， 约占突出总数的 70% 以上， 煤巷掘进过程中频繁的突出已经成为煤 矿工人生命安全的主要威胁。 义安矿也存在严重的煤与瓦斯突出灾害 。义安 矿自建井以来发生煤与瓦斯突出 3 次， 且全部发生 在煤巷掘进工作面。所以研究煤巷掘进防突技术并 确定突出预测敏感指标， 是义安矿防突工作的重点， 也是矿井实现高产高效的关键。 1 掘进工作面突出危险性预测 义安矿煤巷掘进进行预测时严格执行“预测 － 防突措施 － 效果检验 － 掘进 ” 的循环作业， 每个作
· 108· 性或防治突出措施有效。 2 突出预测指标区间分布分析
（ 第 43 卷第 1 期）
分析·探讨
4 4． 1
突出预测指标敏感性分析 敏感指标分析方法
重点统计分析了义安矿二1 煤层 12071 机巷、 12071 风巷、 22011 机巷、 12081 联络巷、 12081 风巷、 12011 机巷、 12011 风巷、 11061 风巷、 11061 机巷等 9 S、 个掘进工作面的预测 （ 效检 ） 指标 q、 △h2 值的区 间分布情况。 从理论上讲， 钻屑量指标 S 反映了煤的强度、 煤 体承受的地应力和煤中瓦斯压力的综合作用 。钻屑 量指标 S 大小与以地应力为主导作用的动力钻屑量指标 S 测值主要分 普遍偏小， 与突出危险性关系不明显， 布在 3 ～ 5 kg / m 范围内， 占统计量的 87． 9% ， 超标 率仅为 2． 0% ， 因此其指标变化较小， 不能满足测试 其预测敏感性较差。 误差要求， 钻屑瓦斯解吸指标 △h2 测值主要分布在 0 ～ 120 Pa 范围内， 占统计量 52． 2% ， 超标率 6． 0% ； 钻 孔瓦斯涌出初速度 q 测值主要分布在 1 ～ 2 L / min 之间， 占统计量的 59． 5% ， 超标率为 15． 0% 。 q 和 △h2 分区较明显， 变化幅度较大， 其预测敏感性较 好。 3 突出预测指标影响因素分析 12071 风巷、 22011 风巷、 对义安矿 12071 机巷、 12081 联络巷、 12081 风巷、 12011 机巷、 12011 风巷、 11061 风巷、 11061 机巷等 9 个掘进工作面突出预测 指标随工作面推进的变化进行了统计分析 ， 同时对 预测指标严重超标区结合其巷道剖面图进行了重点 12071 机巷预测指 标 主 要 表 现 为 q 和 分析， 其中， △h2 超过其临界值， 引起预测指标超标的主要原因 为处于煤厚区和存在断层； 12071 风巷预测指标主 煤层由薄变厚区 要表现为 q 和△h2 超过其临界值， 是引起预测指标超标的主要原因； 22011 机巷预测 指标主要表现为 q 和 △h2 超过其临界值， 煤层厚度 及其变化是引起预测指标超标的主要原因 。 综上分析可知， 煤厚及其变化区、 断裂构造、 埋 深（ 此 3 条巷道埋深均在 700 m 左右 ） 是影响煤层 突出危险性的主要因素； 同时可知义安矿二1 煤层 瓦斯突出危险性的主要表现形式为预测指标 q 和 △h2 的超标而 S 值变化不大， 因此 q 和 △h2 用来预 测煤层突出危险性是比较敏感的 。
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法工作面煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。
目前我国大多数突出矿井，在进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按照《防治煤与瓦斯突出细则》所推荐的。
但是，针对不同的矿井或煤层，突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。
矿井在使用中应通过现场试验，摸索和确定适合本矿煤层实际情况的突出预测指标及其临界值。
否则，可能因为指标不敏感或临界值不合适而造成预测结果的不准确，导致误判，结果发生突出事故或增加不必要的防突措施工程。
所以，确定矿井突出预测敏感指标及其临界值是防突工作中一项十分重要的内容。
1预测敏感指标的概念及确定方法突出预测敏感指标是指针对某一煤层进行突出危险性预测时，在目前技术水平条件下能够较为明显地区分突出危险和非突出危险的指标。
煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性质3种因素综合作用的结果。
理想的预测指标应是能够完全反映引发突出的3个因素，而实际上，目前常用的预测指标仅是间接和部分反映这3个突出预测因素。
对不同矿井、煤层或区域，突出的主导因索有所不同，3种因素在导致突出作用中的贡献比重有所不同。
所以，主要反映突出3因素中某1个因素或两方面因素的不同指标，其预测突出危险的敏感性会有所不同。
同时，预测指标还在一定程度上或多或少地受到现场测试条件、仪器性能、操作人员责任心等外部条件和人为因素的影响，使测定出的指标值影响因素复杂，从而影响指标的敏感性。
判断一种指标是否敏感，主要考虑两个方面的因素：一是指标值的大小是否随着突出危险性的大小明显变化；二是影响指标值大小的突出危险因素是否大于测定误差等外部条件和人为因素。
具体确定时可根据在有无突出危险时的指标值大小及其变化幅度，以及测试环境、手段、人员水甲等引起的测定误差大小等判断，如在突出危险区与非危险区、突出点附近与正常带、打钻时喷孔等动力现象(严重度与频度等)与正常时、措施前后等测值的变化情况，以及测值统计结果分布规律、指标与其他敏感指标的对比等进行判断。
煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值的确定
煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值的确定
胡云强;陈金玉;钱晓虎;孙景来
【期刊名称】《煤炭科学技术》
【年(卷),期】2008(036)011
【摘要】为了确定煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值,采用灰色系统理论建立了确定突出敏感指标的理论模型,运用三率法确定突出临界值.通过对孟庄煤矿煤巷掘进工作面突出危险性预测指标(qm,△h2,K1和S)的跟踪测定,得出了孟庄煤矿突出危险性预测指标敏感性排序为R(△h2)>R(qm)>R(S)>R(K1);煤与瓦斯突出临界值△h2为220 Pa,钻屑量指标S值为6.5 kg/m,满足突出临界值确定原则.
【总页数】4页(P59-62)
【作者】胡云强;陈金玉;钱晓虎;孙景来
【作者单位】皖北煤电集团公司,孟庄煤矿,安徽,肖县,235200;煤炭科学研究总院北京安全技术研究所,北京,100013;皖北煤电集团公司,孟庄煤矿,安徽,肖县,235200;煤炭科学研究总院北京安全技术研究所,北京,100013
【正文语种】中文
【中图分类】TD713
【相关文献】
1.煤与瓦斯突出预测敏感指标临界值的确定 [J], 章飞;徐文平;程广;覃俊
2.“二率法”确定预测敏感指标临界值在煤与瓦斯突出矿井的应用 [J], 马献超;任培良
3.煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法 [J], 赵旭生;董银生;岳超平
4.压裂煤体煤与瓦斯突出敏感指标及其临界值的确定 [J], 张兆一
5.电磁辐射法预测煤与瓦斯突出敏感指标及临界值的确定研究 [J], 刘芳彬;聂百胜;邢云峰;王萍;颜爱华
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敏感指标临界值确定
★判断原则
●指标值的大小是否会随着突出危险性的大小明显变化;
突出危险区与非危险区、突出点附近与正常带、打钻时喷孔等动力现象（严 重度与频度等）与正常时、措施前后等测值的变化情况；统计结果分布规律、 与其它敏感对比指标的对比等等。
●影响指标值大小的突出危险因素是否大于测定误差等非突出危
险因素;
测值大小及其变化幅度、测试环境手段人员水平等引起的测定误差大小等。
敏感指标及其临界值应用效果分析 （1）保障安全掘进。在试验期间，采用新的临界值后，在 正确测定K1指标的情况下没有发生煤与瓦斯突出现象，说 明该敏感指标和临界值是安全的。 （2）减少防突工程量。采用新的临界值后，会大大减少防 突措施工程量，平均减少50%以上，特别是在扩大应用中， K1指标临界值由0.5提高到0.7后，需要采取的防突措施 （补充防突措施）次数由原来的70次减少到24次，减少措 施（补充措施）工程量达65.7%。 （3）提高掘进速度。由于提高了K1指标临界值，大大减 少了防突措施工程量，同时也减少了效果检验的次数，从 而减少了实施防突措施和效果检验所占用的时间，所以无 疑会提高掘进速度。经过统计，扩大应用期间，111103轨 巷下段25天共掘进82m，111103机巷下段10天掘进30.3m； 在运输环节影响掘进的条件下，111104切眼5月份用22天 也掘进了47.5m、111104机巷上段7月份用25天也掘进了 68.9m、8月份也取得掘进62.9m的成绩，在掘进速度上比 以前有明显提高。 （4）降低掘进成本。由于大大减少了防突工程量和提高了 掘进速度，煤巷掘进成本无疑会比以前有所降低。
5）实施方案讨论确定及上报
组织局矿有关人员对实施方案进行讨论和认可，并上报矿务局主管部门， 申请批准，组织实施。
突出预测敏感指标及临界值的确定
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２ ０ ０ ７年 度 矿 井 瓦 斯 等 级 鉴 定 报 告 ． 九 矿 矿 井 瓦 斯 相 对 涌 出量 １ ２ ． ５ ５ ｍ ’ ／ ｔ 。 瓦斯绝 对涌 出量 ７ ． ２ ６ ｍ０ ／ ｍｉ ｎ： 依 据 抚 顺 煤 科 院 对 九 矿 矿 井 煤 层 做 出 的 鉴 定 结 果 ， 可 以 判 定 己 １ ６ —１ ７煤 层 为 煤 与 瓦 斯 突 出 煤 层 。 依 照 国 家 法 律 规
２ ０ １ ４年 ９月 第 ３期
焦 作 大 学 学 报
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ Ｊ Ｉ ＡＯＺ ＵＯ ＵＮＩ ＶＥ ＲＳ Ｉ Ｔ Ｙ
Ｎｏ ． ３ Ｓ ｅ ｐ ． ２ ０ １ ４
突 出预 测 敏 感 指标 及 临界 值 的确定
韩 宝 喜
（ 河 南 能 源 焦 煤 公 司 古 汉 山 矿 ，河 南 焦 作 ４ ５ ４ ０ ０ ０ ）
预 测 和 效 检 指 标 。提 出 了 己 １ ６ —１ ７煤 层 的 突 出 预 测 敏 感 指 标 及 其 Ｉ 临界 值 ， 为 该 矿 的 突 出 预 测
提 供 了合 理 的 数 据 参 数 。 并 且 在 矿 井 实践 中得 到 了进 一 步验 证 。
关键 词 ： 突 出预 测 ； 敏 感指标 ； 临 界 值
通 过 图 １统 计 得 出 ： 在 Ｏ ≤Ｘ＜１ Ｌ ／ ｍｉ ｎ的 范 围 内 ， 其所
占 的 比例 最 高 ， 占到 ３ ５ ％； 大于 ５ Ｌ ／ ａｉ ｒ ｎ 的 实 测 数 据 比 例 为 ２ ％ 。通 过 图 ２统 计 得 出 ： 在 ３ ≤ｘ＜３ ． ５ ｋ ｇ ／ ｍ 的范 围 内 ， 其 所 占的 比例最 高 ， 占到 ３ １ ％； ６ ｋ ｇ ／ ｍ ＜Ｘ的 比 例 为 ４ ％。
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法集团公司文件内部编码：（TTT-UUTT-MMYB-URTTY-ITTLTY-煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法工作面煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。
目前我国大多数突出矿井，在进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按照《防治煤与瓦斯突出细则》所推荐的。
但是，针对不同的矿井或煤层，突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。
矿井在使用中应通过现场试验，摸索和确定适合本矿煤层实际情况的突出预测指标及其临界值。
否则，可能因为指标不敏感或临界值不合适而造成预测结果的不准确，导致误判，结果发生突出事故或增加不必要的防突措施工程。
所以，确定矿井突出预测敏感指标及其临界值是防突工作中一项十分重要的内容。
1预测敏感指标的概念及确定方法突出预测敏感指标是指针对某一煤层进行突出危险性预测时，在目前技术水平条件下能够较为明显地区分突出危险和非突出危险的指标。
煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性质3种因素综合作用的结果。
理想的预测指标应是能够完全反映引发突出的3个因素，而实际上，目前常用的预测指标仅是间接和部分反映这3个突出预测因素。
对不同矿井、煤层或区域，突出的主导因索有所不同，3种因素在导致突出作用中的贡献比重有所不同。
所以，主要反映突出3因素中某1个因素或两方面因素的不同指标，其预测突出危险的敏感性会有所不同。
同时，预测指标还在一定程度上或多或少地受到现场测试条件、仪器性能、操作人员责任心等外部条件和人为因素的影响，使测定出的指标值影响因素复杂，从而影响指标的敏感性。
判断一种指标是否敏感，主要考虑两个方面的因素：一是指标值的大小是否随着突出危险性的大小明显变化；二是影响指标值大小的突出危险因素是否大于测定误差等外部条件和人为因素。
工作面突出预测敏感指标和临界值的确定探讨
是历史预测资料的统计。 对全矿所
恒 源 股
所有 验临界值初值 ． 通过现场试验 ， 考察各个 有掘进工作面的预测资料进行统计， 指标的敏感性． 确定出敏感指标及其临界 掘进面的测定资料统计结果也具有大致 值： 第二阶段为扩大应用阶段 ， 通过增加 相同的测值分布规律。在试验初期， 预测
面（ 使用其他指标预测） 与无突出危险＿ ［ 作面测定值之间无明显的区别。考虑到突 出的复杂性， 当前预测突出准确率 １ 达到 ＿ Ｉ ：
５％ ０ 就不错了（ １＝．，，２：。 即 １ ０ ｎ ＝ｎ） 预测不 ： ５ 突出准确率 １ 理应达到 １０ １ ０ ％，考虑到突
出的复杂性， 当前要求 ：５ ９％即可。 根据试验考察表明， 可以通过历史资
２试验结果及应 用验证 ．
主要预测指标临界初值确定后 。 选择
摘 要： 文分析 了揭 穿突 出煤 本
层 的 注浆 加 固原 理 ． 绍 介 了注 浆加 固的 材 料 、 工 施 方案 ． 比 分 析 了注 浆加 对 固揭 煤 与 其 它 揭 煤 方 式
多数的 Ｋ 指标值均大于 ０ ， ， ． 说明 Ｋ 值大 具有代表性的 ２ ６ ， 条巷道作为试验巷道 ， 进 于 ０ 时能在一定程度一反映煤层突出危 行约 ２ ． ６ １ － 个月的试验， 如未发生煤与瓦斯突 险状态的存在。所以，试验初值可选用 出现象， 确定为指标 的临界值 ： 如仍然发
一
妻塑 整． 墩 ． 鹤 技
验证结果进行必要的修正和最终确定。 １ ． 敏感指标试验初值的确定
下面以某矿二副井 ６ 煤为例， 在对矿 井突出规律分析的基础上， 统计了多年来
ＡＨＩＣ Ｎ Ｅ ＴＣＮ ＬＧ ｛ 。 ＮＵＳ Ｉ Ｃ ＆ ＥＨＯＯ Ｙ ｌ Ｅ
《新庄煤矿二2、三2煤层突出预测敏感指标及临界值研究》
《新庄煤矿二2、三2煤层突出预测敏感指标及临界值研究》篇一一、引言煤矿突出事故的频繁发生一直是全球矿业界所面临的一大难题。
新庄煤矿作为我国重要的煤炭生产基地之一，其二2、三2煤层的开采过程中，突出预测的准确性和及时性显得尤为重要。
为了更好地预防和控制煤矿突出事故，本文针对新庄煤矿二2、三2煤层进行了突出预测敏感指标及临界值的研究。
二、研究背景及意义随着煤炭开采深度的不断增加，煤与瓦斯突出的风险也在逐步提高。
准确掌握煤层突出的敏感指标及临界值，对于预防和控制煤矿突出事故具有重要意义。
本研究的开展旨在通过对新庄煤矿二2、三2煤层的地质条件、瓦斯赋存状态及开采条件等因素的综合分析，确定其突出预测的敏感指标及临界值，为矿井的安全生产提供理论依据和技术支持。
三、研究内容与方法（一）研究内容1. 地质条件分析：对新庄煤矿二2、三2煤层的地质构造、煤层厚度、瓦斯赋存状态等进行详细分析。
2. 突出敏感指标分析：通过实验室测试和现场试验，确定影响煤层突出的敏感指标。
3. 临界值研究：通过对大量历史数据和现场数据的统计分析，确定煤层突出的临界值。
（二）研究方法1. 文献综述：收集国内外关于煤矿突出的研究成果和经验，进行综合分析和归纳。
2. 实验室测试：对煤样进行物理性质、化学性质及瓦斯吸附性能等方面的测试。
3. 现场试验：在新庄煤矿二2、三2煤层进行现场试验，收集数据。
4. 数据分析：运用统计分析方法，对数据进行处理和分析。
四、实验结果与分析（一）地质条件分析结果新庄煤矿二2、三2煤层地质构造复杂，煤层厚度变化较大，瓦斯赋存状态较为丰富。
其中，瓦斯压力、瓦斯含量及地应力等因素对煤层突出具有重要影响。
（二）敏感指标分析结果通过实验室测试和现场试验，确定了瓦斯压力、瓦斯含量、煤的强度及地应力等为新庄煤矿二2、三2煤层突出的敏感指标。
这些指标的变化将直接影响煤层的稳定性及瓦斯赋存状态，从而引发煤层突出。
（三）临界值研究结果通过对大量历史数据和现场数据的统计分析，确定了新庄煤矿二2、三2煤层突出的临界值。
羊渠河矿煤掘工作面突出敏感指标临界值的确定
综合指标 $ 的临界值为 ( ， 当公式中两个 # # 括号内的计算值都为负值时， 无论 $ 值大小， 均 视为突出威胁。 用上述!种敏感指标及临界值， 对下) " * "地 区的敏感指标预测效果进行分析， 重点比较 ! 种 指标的预测突出率、 预测突出准确率和预测突出 威胁准确率。分析结果详见表" 。
2.会议论文 曹垚林 掘进工作面突出预测敏感指标及临界值确定方法 2007
针对我国工作面突出预测敏感指标及其临界值的研究现状,通过理论分析、实验室模拟和现场测试,提出了解决敏感指标和临界值确定的方法,提高 了敏感指标的适应性和预测准确性,并实际应用到淮南潘一矿13-1煤层和鹤岗南山矿15<'＃>煤层掘进工作面突出预测中。
zhaoxushengdongyinshengyuechaoping煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法矿业安全与环保2007343论述了突出预测敏感指标及其临界值的概念判断原则和确定方法结合大湾矿的实践介绍了一种集历史资料统计实验室和现场试验相结合的突出预测敏感指标及其临界值的确定过程步骤和方法对钻屑瓦斯解吸指标k1钻孔瓦斯涌出初速度及其衰减指标钻粉量炮后30min吨煤瓦斯涌出量指标v30和综合指标r的敏感性进行了考察并在此基础上研究和确定了k1指标和v30指标的临界值
表" 敏感指标预测效果对照表
考察指标 预测总次数 预测突出危险次数 预测突出率 ／ 0 实际突出危险次数 预测突出危险次数中 实际危险次数 突出预测漏报率 ／ 0 预测突出准确率 ／ 0 预测威胁次数 预测威胁次数中 实际威胁次数 预测突出威胁 准确率 ／ 0 " # # ! " "! ／ + , ( / ( * * ! 1 # ( 2 ( # / ( " * ) ) ) $ 2 1 $ # #! ／ ・ % ’.( & ( / ( " " ( * $ ( 2 ( / ( 2 $ ) " / ( " 2 ( " / ( # # $!
永红煤矿3号煤层突出预测敏感指标及临界值确定
次数 / 次
49
占比 /%
14.85
3耀4 108 32.73
4耀5 115 34.85
5耀6 ≥6
43
15
13.03 4.55
4 敏感指标及临界值确定
4.1 敏感指标确定
采用数理分析法确定各预测指标的敏感性，
分别对 330 组预测数据进行无量纲标准化处理，
定义各预测指标敏感函数，从而确定敏感指标。
［关键词］ 突出预测；敏感指标；临界值 ［中图分类号］ TD713 ［文献标识码］ B ［文章编号］ 1672蛳9943（2019）03蛳0130蛳02
0引言
煤与瓦斯突出是一种复杂的动力现象。为了 防止煤与瓦斯突出事故的发生，准确确定煤与瓦 斯突出危险性预测敏感指标及其临界值对煤矿安 全生产至关重要。在永红煤矿 3507 运输巷掘进期 间，进行了 3 号煤层预测敏感指标及临界值确定 研究。
2.2 敏感指标及临界值确定
采用数理统计及“三率”法分析确定预测指标
的敏感性及其临界值。通过对各预测指标的测定
结果进行数理统计，来确定敏感指标。所谓“三
率”，就是指预测突出准确率 浊1、预测不突出准确 率 浊2 和预测突出率 浊3。
3 预测结果及数据分析
3507 运输巷工作面掘进期间，现场跟踪 110 次突出危险性预测，共采集数据 330 组。测试的 330 组数据中，预测指标 q 值最小值为 1.5 L/min， 最大值为 7.96 L/min，超过《防治煤与瓦斯突出规 定》中的临界值，超限 19 次；预测指标 驻h2 最小值 为 80 Pa，最大值为 380 Pa，超过《防治煤与瓦斯突 出规定》中的临界值，超限 38 次；预测指标 S 最小 值为 2.6 kg/m，最大值为 7.8 kg/m，超过《防治煤与 瓦斯突出规定》中的临界值，超限 15 次。各预测指
煤与瓦斯突出区域预测指标临界值的确定
煤与瓦斯突出区域预测指标临界值的确定摘要：本文以贵州某煤矿煤与瓦斯突出指标现场测试数据为依据，确定了煤和岩屑重量指数S临界值的确定，具层煤与瓦斯突出敏感指标为钻屑解吸指数K1=为0.6 mL/g min1/2；S=6kg/m（Φ42mm钻孔）或S=18 kg/m体临界值为K1（Φ75mm钻孔）。
关键词：煤与瓦斯突出；敏感指标；临界值1 工程概况贵州某煤矿设计生产能力为60万t/a，实际生产能力约为45万t/a，2014年发生了瓦斯突出事故，因此被鉴定为煤与瓦斯突出矿井。
矿区煤系地层属晚二叠世龙潭组。
，从西南向东北延伸约6km，从西北向东南倾斜约3km。
煤层倾角在5°到12°之间。
其中，主要开采9#煤层，该煤层含有低灰、低硫和高钙焦煤。
该煤矿采用斜井开拓，设置了两个开采标高，即+1760m和+1600m的标高。
设置了两个采区，即北翼和南翼。
南翼+1600 m标高处的工作面正在积极开采，而北翼同一标高处的开采即将完成，当前布置了9个掘进工作面。
回采工作面沿走向进行长壁后退式开采，顶板采用全部垮落法控制，掘进工作面采用爆破掘进技术和工字钢支架。
该矿投产以来，发生的煤与瓦斯突出最大绝对突出量为235t，平均绝对突出量16.55t。
最大瓦斯排放量为8.3×104m3，突出地点在距地表120~430m的垂直深处。
采用《煤与瓦斯突出防治细则》推荐的钻屑瓦斯解吸指标和临界值作为该=0.5 矿试验工作面的当前预测指标和临界值。
具体如下：软层厚度为0.2 m，K1mL/g.min1/2，S=6kg/m（在直径为42mm的钻孔中）或18kg/m（在直径为75mm的钻孔中）。
2 煤层煤与瓦斯突出敏感指标的确定在对巷道进行现场测量的过程中，在确定是否存在突出前兆区以及采取防突措施前后其变化的基础上，研究了钻屑解吸指数K1、S和瓦斯涌出初速q的敏感性。
最后，选择钻屑的气体解吸指数K1作为主要预测指标。
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展
㊀第４９卷第１期煤炭科学技术Ｖｏｌ ４９㊀Ｎｏ １㊀㊀２０２１年１月ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ㊀Ｊａｎ．２０２１㊀移动扫码阅读程远平，周红星．煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展［Ｊ］．煤炭科学技术，２０２１，４９（１）：１４６－１５４ ｄｏｉ：１０ １３１９９／ｊ ｃｎｋｉ ｃｓｔ ２０２１ ０１ ００９ＣＨＥＮＧＹｕａｎｐｉｎｇ，ＺＨＯＵＨｏｎｇｘｉｎｇ．Ｒｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｅｘａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｆｏｒｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，４９（１）：１４６－１５４ ｄｏｉ：１０ １３１９９／ｊ ｃｎｋｉ ｃｓｔ ２０２１ ０１ ００９煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展程远平１，２，周红星１，２（１．中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心，江苏徐州㊀２２１１１６；２．中国矿业大学安全工程学院，江苏徐州㊀２２１１１６）摘㊀要：煤与瓦斯突出预测是突出煤层２个 四位一体 综合防突措施的关键环节，对确定突出预测敏感指标及其临界值具有重要意义㊂以往突出预测敏感指标及临界值的确定，包括地应力指标和瓦斯指标，是通过现场反复测试㊁试验确定的；而现今的突出防治管理模式不支持这种方法，故只能采取实验室试验研究，主要是针对瓦斯相关指标的研究，结合部分现场验证来确定㊂选取大隆矿１２煤㊁芦岭矿８煤㊁祁南矿３煤㊁朱仙庄矿１０煤㊁童亭矿７煤和新景３煤等６个煤样，煤种涉及中等变质程度的气肥煤到高等变质程度的无烟煤，试验研究了各煤样瓦斯压力Ｐ与瓦斯含量Ｗ，瓦斯压力Ｐ与钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１和Δｈ２，以及钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１与Δｈ２之间的关系规律㊂结果表明：突出预测的瓦斯指标之间具有单值对应关系，但各煤样的这种对应关系是变化的，国家相关标准给出的突出预测指标建议临界值之间并不对应，也不能完全反映煤层的实际突出危险性与突出严重程度，不同变质程度煤层很难存在统一的临界值；应用煤层瓦斯相关指标之间的对应关系，结合突出煤层的实际，如始突深度㊁突出动力现象㊁钻孔动力现象等，可间接确定突出预测敏感指标的临界值㊂同时，未来精细化的突出防治对突出预测敏感指标有更高的要求，进一步研究的方向应包含反映地应力状况㊁小构造影响下煤层赋存㊁预测煤层潜在突出强度的指标，以及适应突出灾害差异性的新突出预测方法及措施效果检验方法㊂关键词：煤与瓦斯突出；突出预测；敏感指标；突出临界值中图分类号：ＴＤ７１３㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：０２５３－２３３６（２０２１）０１－０１４６－０９ＲｅｓｅａｒｃｈｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｅｘａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｆｏｒｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎＣＨＥＮＧＹｕａｎｐｉｎｇ１，２，ＺＨＯＵＨｏｎｇｘｉｎｇ１，２（１．ＮａｔｉｏｎａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＣｅｎｔｅｒｆｏｒＣｏａｌＧａｓＣｏｎｔｒｏｌ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ㊀２２１１１６，Ｃｈｉｎａ；２．ＳｃｈｏｏｌｏｆＳａｆｅｔｙＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｕｚｈｏｕ㊀２２１１１６，Ｃｈｉｎａ）收稿日期：２０２０－１１－１７；责任编辑：王晓珍基金项目：国家自然科学基金面上基金资助项目（５１８７４２９４）作者简介：程远平（１９６２ ），男，吉林吉安人，教授，博士㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｙｐｃ６２０９２４＠１２６．ｃｏｍ通讯作者：周红星（１９７９ ），男，江苏徐州人，副教授，博士㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｈｏｕ１２５１０＠１２６．ｃｏｍＡｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｓｔｈｅｋｅｙｌｉｎｋｏｆｔｗｏ ｆｏｕｒ－ｉｎ－ｏｎｅ ｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｍｅａｓｕｒｅｓｆｏｒｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｓｅａｍ．Ｉｔｉｓｏｆｇｒｅａｔｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｃｅｔｏｄｅｔｅｒｍｉｎｅｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｅｘａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ．Ｉｎｔｈｅｐａｓｔ，ｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｅｘｅｓａｎｄｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｎ－ｓｉｔｕｓｔｒｅｓｓｉｎｄｅｘａｎｄｇａｓｉｎｄｅｘ，ｗｅｒｅｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｔｈｒｏｕｇｈｒｅ⁃ｐｅａｔｅｄｆｉｅｌｄｔｅｓｔｓａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｔｈｅｃｕｒｒｅｎｔｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｍａｎａｇｅｍｅｎｔｍｏｄｅｌｄｏｅｓｎｏｔｓｕｐｐｏｒｔｔｈｉｓｍｅｔｈｏｄ，ｓｏｌａｂｏｒａｔｏｒｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｓｃａｎｏｎｌｙｂｅｕｓｅｄｍａｉｎｌｙｆｏｒｔｈｅｓｔｕｄｙｏｆｇａｓ－ｒｅｌａｔｅｄｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ，ｃｏｍｂｉｎｅｄｗｉｔｈｐａｒｔｏｆｔｈｅｆｉｅｌｄｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎｔｏｄｅ⁃ｔｅｒｍｉｎｅ．Ｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｓｉｘｃｏａｌｓａｍｐｌｅｓｗｅｒｅｓｅｌｅｃｔｅｄｆｒｏｍＮｏ．１２ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＤａｌｏｎｇＭｉｎｅ，Ｎｏ．８ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＬｕｌｉｎｇＭｉｎｅ，Ｎｏ．３ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＱｉｎａｎＭｉｎｅ，Ｎｏ．１０ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＺｈｕｘｉａｎｚｈｕａｎｇＭｉｎｅ，Ｎｏ．７ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＴｏｎｇｔｉｎｇＭｉｎｅａｎｄＮｏ．３ｃｏａｌｓｅａｍｏｆＸｉｎｊｉｎｇＭｉｎｅ．Ｔｈｅｃｏａｌｔｙｐｅｓｒａｎｇｅｆｒｏｍｍｅｄｉｕｍｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｇａｓａｎｄｆａｔｃｏａｌｔｏｈｉｇｈｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｓｍ．Ｆｏｒａｎｔｈｒａｃｉｔｅｃｏａｌ，ｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅＰａｎｄｇａｓｃｏｎｔｅｎｔＷ，ｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅＰａｎｄｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘＫ１ａｎｄΔｈ２，ａｓｗｅｌｌａｓｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘＫ１ａｎｄΔｈ２ａｒｅｓｔｕｄｉｅｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｌｙ．Ｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｓｈｏｗｔｈａｔ：ｔｈｅｒｅｉｓａｓｉｎｇｌｅｖａｌｕｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｃｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇａｓｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｆｏｒｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ，ｂｕｔ６４１程远平等：煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展２０２１年第１期ｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｅａｃｈｃｏａｌｓａｍｐｌｅｉｓｃｈａｎｇｉｎｇ．Ｔｈｅｐｒｏｐｏｓｅｄｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓｇｉｖｅｎｂｙｒｅｌｅｖａｎｔｎａｔｉｏｎａｌｓｔａｎｄａｒｄｓｄｏｎｏｔｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｔｏｅａｃｈｏｔｈｅｒ，ｎｏｒｃａｎｔｈｅｙｆｕｌｌｙｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅａｃｔｕａｌｏｕｔｂｕｒｓｔｒｉｓｋａｎｄｏｕｔｂｕｒｓｔｓｅｖｅｒｉｔｙｏｆｃｏａｌｓｅａｍｓ．Ｉｔｉｓｄｉｆｆｉｃｕｌｔｔｏｈａｖｅａｕｎｉｆｉｅｄｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｆｏｒｃｏａｌｓｅａｍｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｅｔａｍｏｒｐｈｉｃｄｅｇｒｅｅｓ．Ｔｈｅｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｏｆｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｅｘｏｆｏｕｔ⁃ｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｃａｎｂｅｉｎｄｉｒｅｃｔｌｙｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄｂｙｔｈｅｃｏｒｒｅｓｐｏｎｄｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｇａｓｒｅｌａｔｅｄｉｎｄｅｘｅｓｏｆｃｏａｌｓａｍｐｌｅａｎｄｔｈｅｒｅａｌ⁃ｉｔｙｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｓｅａｍ，ｓｕｃｈａｓｔｈｅｉｎｉｔｉａｌｏｕｔｂｕｒｓｔｄｅｐｔｈ，ｏｕｔｂｕｒｓｔｄｙｎａｍｉｃｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎａｎｄｄｒｉｌｌｉｎｇｄｙｎａｍｉｃｐｈｅｎｏｍｅｎｏｎ．Ａｔｔｈｅｓａｍｅｔｉｍｅ，ｔｈｅｆｕｔｕｒｅｒｅｆｉｎｅｄｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎａｎｄｃｏｎｔｒｏｌｗｉｌｌｈａｖｅｈｉｇｈｅｒｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｆｕｒｔｈｅｒｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｈｏｕｌｄｉｎｃｌｕｄｅｉｎｄｉｃａｔｏｒｓｔｈａｔｒｅｆｌｅｃｔｔｈｅｇｒｏｕｎｄｓｔｒｅｓｓｓｔａｔｕｓ，ｃｏａｌｓｅａｍｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅｕｎｄｅｒｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｓｍａｌｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｓｅａｍｐｏｔｅｎｔｉａｌｏｕｔｂｕｒｓｔｓｔｒｅｎｇｔｈ，ａｎｄｎｅｗｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｓａｎｄｍｅａｓｕｒｅｓａｄａｐｔｅｄｔｏｔｈｅｄｉｆｆｅｒ⁃ｅｎｃｅｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｄｉｓａｓｔｅｒｓ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｃｏａｌａｎｄｇａｓｏｕｔｂｕｒｓｔ；ｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ；ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｉｎｄｅｘ；ｏｕｔｂｕｒｓｔｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅ０㊀引㊀㊀言突出危险性预测指标及其临界值是评价开采煤层突出危险性的依据，也是选择和采取防突措施的依据，更是评价防突工作效果和安全生产的依据㊂屠锡根等［１］对工作面突出危险性敏感指标及其临界值的定义：应该是能最准确预测突出危险性，并最经济地采取防突措施的预测指标及界限值㊂国内外学者对敏感指标及其临界值的确定方法进行了深入细致的研究㊂苏联主要采用现场统计分析㊁工程数学和可靠性评价指标来研究确定突出预测敏感指标及其临界值㊂我国 七五 ㊁ 八五 期间进行了广泛的突出预测指标敏感性及其临界值研究㊂ 七五 期间煤炭科学研究总院抚顺分院应用 三率法 来确定突出预测的敏感指标及其临界值，其中， 三率 为预测突出准确率㊁预测不突出准确率和预测突出率㊂ 八五 期间煤炭科学研究总院重庆分院提出了预测指标适用条件 初步确定临界值 现场验证的理论体系，并在现场进行了推广应用㊂近年来，国内许多学者应用多种方法来综合分析突出预测指标的敏感性和临界值：孙东玲等［２］运用数理统计提出 喷孔率 来反映煤层突出危险严重程度㊁选择敏感指标，并通过指标的离散情况确定敏感指标的临界值；罗勇［３］采用模糊聚类数学分析方法，得出了不同突出预测指标的敏感性模型；李成武等［４］基于模式识别技术，建立了模糊综合预测数学模型，并确定了２种突出危险状态之间的临界值；田坤云等［５］根据模糊数学与概率论相结合，提出了确定预测敏感指标的数学模型；王世超等［６］基于模糊数学与多元统计分析理论，建立突出预测指标敏感度函数数学模型，通过定量与定性对比分析确定突出预测敏感指标；齐庆杰等［７］建立了基于 三率 的 效益㊁成本型 属性和 区间型 属性的煤与瓦斯突出预测敏感指标筛选模型，建立预测与决策样本矩阵，采用成分提取确定决策矩阵中各评价指标的权重，进而作出各预测指标的排序；史广山［８］利用离散性分析和主成分分析相结合的数学方法，对预测指标的敏感性进行了区分；陈建忠［９］基于方差分析和隶属函数的模糊统计分析法，确定了预测指标的敏感性和临界值；张向阳［１０］基于瓦斯膨胀能理论，建立了突出预测敏感指标临界值确定体系；刘永杰等［１１］利用灰色理论对突出预测指标的敏感性进行分析，并运用灰色关联优化了突出煤层预测的敏感性指标；舒龙勇等［１２］引入相对误差和迫近度等分析方法来确定局部预测敏感指标及其临界值；张书金等［１３］利用 三率法 和指标与突出危险性相关性分析法，对贵州突出矿区预测指标的敏感性进行了研究㊂上述研究成果主要集中于局部预测指标的研究，对区域性指标的临界值涉及较少，局部预测指标的临界值也过度依赖已有的区域预测指标，如瓦斯压力０．７４ＭＰａ㊂研究成果丰富了突出预测指标敏感性和临界值理论，但多属于科学研究㊁试验范畴，距离规模化应用仍有很长距离㊂为规范和指导煤与瓦斯突出防治行为，我国先后颁布了４个版本的‘防治煤与瓦斯突出细则“（以下简称‘防突细则“），分别为‘防突细则“（１９８８）㊁‘防突细则“（１９９５）㊁‘防突规定“（２００９）和‘防突细则“（２０１９），每个版本都给出了详尽的突出危险性预测指标及临界值㊂但由于我国煤层赋存㊁瓦斯赋存㊁地质构造赋存等条件的复杂性，这些指标在应用中存在以下问题：①临界瓦斯压力和瓦斯含量究竟以哪个为标准；②突出预测指标的建议临界值是否能反映突出危险性；③怎样来确定突出预测敏感指标和临界值㊂笔者综述了煤与瓦斯突出技术发展历程，分析了突出预测各指标及其临界值的变化，明确了目前确定突出预测指标敏感性及其临界值的思路；选择大隆矿１２煤㊁芦岭矿８煤㊁祁南矿３煤㊁朱仙庄矿１０煤㊁童亭矿７煤和新景矿３煤等６个煤样，研究了突出预测指标中瓦斯相关指标的单值对应关系及存在７４１２０２１年第１期煤炭科学技术第４９卷的问题；最后，结合近年来煤与瓦斯突出的实际，提出了突出预测指标的发展方向㊂１㊀我国煤与瓦斯突出技术发展及危险性预测指标１．１㊀我国煤与瓦斯突出技术发展为有效防治煤与瓦斯突出，我国先后开展了大量的理论研究㊁实验室试验和现场科技攻关工作，目前已建立起煤与瓦斯突出危险性评价方法㊁防治技术㊁装备和严格的标准体系㊂我国煤与瓦斯突出防治先后经历了以下５个阶段㊂１）２０世纪５０ ８０年代，了解和掌握煤与瓦斯突出规律，引进㊁消化㊁吸收和发展煤与瓦斯突出防治技术，研究煤与瓦斯突出预测指标和临界值［１４］㊂２）２０世纪８０年代 ２１世纪初，局部防突技术为主㊁区域防突技术为辅阶段，先后发布了１９８８年版和１９９５年版的‘防治煤与瓦斯突出细则“［１５－１６］㊂３）２０世纪初至２００８年，区域防突技术和局部防突技术并重阶段，提出了 先抽后采，监测监控，以风定产 的十二字工作方针，构建 通风可靠㊁抽采达标㊁监控有效㊁管理到位 的煤矿瓦斯治理工作体系，发布了以‘煤矿瓦斯抽采基本指标“为代表的一系列瓦斯防治技术标准［１７］㊂该阶段是一些企业为适应机械化生产需求和防突工作现状，采取的企业内部严格要求㊂４）２００８ ２０１９年，区域防突技术为主㊁局部防突措施补充阶段，发布了２００９年版‘防治煤与瓦斯突出规定“［１８］㊂５）２０１９年至今，在全面贯彻执行 区域防突技术为主㊁局部防突措施补充 的两级 四位一体 综合防突措施的基础上，进入了瓦斯治理安全经济一体化阶段，发布了２０１９年版‘防治煤与瓦斯突出细则“［１９］㊂１．２㊀我国煤与瓦斯突出预测指标及其临界值我国煤与瓦斯突出危险性预测指标包括３个部分，第１部分为煤层突出危险性鉴定指标，第２部分是区域性突出危险性预测指标，第３部分是局部突出危险性预测指标㊂表１ 表３为‘防突细则“不同版本中我国煤与瓦斯突出危险性预测指标及临界值的发展变化过程［１５－１６，１８－１９］㊂由表１及表２可知，煤层突出危险性鉴定指标，‘防突细则“从１９８８年版到２０１９年版均没有变化，即采用煤的破坏类型㊁瓦斯放散初速度㊁煤的坚固性系数和瓦斯压力４项指标；除１９８８年版瓦斯压力临界值为０．６ＭＰａ外，后面各版本的瓦斯压力均为０．７４ＭＰａ，其他指标临界值均未变化㊂表１㊀煤层突出危险性鉴定指标及其临界值Ｔａｂｌｅ１㊀Ａｐｐｒａｉｓａｌｉｎｄｅｘｅｓａｎｄｉｔｓｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｓｅａｍ‘防突细则“版本１９８８版１９９５版２００９版２０１９版煤的破坏类型Ⅲ㊁Ⅳ㊁ⅤⅢ㊁Ⅳ㊁ⅤⅢ㊁Ⅳ㊁ⅤⅢ㊁Ⅳ㊁Ⅴ瓦斯放散初速度ΔＰȡ１０ȡ１０ȡ１０ȡ１０煤的坚固性系数ｆɤ０．５ɤ０．５ɤ０．５ɤ０．５瓦斯压力Ｐ／ＭＰａȡ０．６ȡ０．７４ȡ０．７４ȡ０．７４表２㊀煤层突出危险性区域预测指标及其临界值Ｔａｂｌｅ２㊀Ｒｅｇｉｏｎａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓａｎｄｉｔｓｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｓｅａｍ‘防突细则“版本１９８８版１９９５版２００９版２０１９版煤层突出危险性综合指标Ｄȡ０．２５ȡ０．２５煤层突出危险性综合指标Ｋȡ１５无烟煤ȡ２０ 瓦斯压力Ｐ／ＭＰａ ȡ０．７４ȡ０．７４瓦斯含量Ｗ／（ｍ３㊃ｔ－１） ȡ８ȡ８（构造带ȡ６）㊀㊀区域性突出危险性预测指标，１９８８年版㊁１９９５年版‘防突细则“采用综合指标Ｄ和Ｋ值，而２００９年版‘防突规定“和２０１９年版‘防突细则“采用瓦斯压力和瓦斯含量指标，并在２０１９年版中增加了构造区域瓦斯含量指标，其临界值为６．０ｍ３／ｔ㊂区域性突出危险性预测指标的变化，也反映了我国煤与瓦斯突出防治由局部防突技术为主㊁区域防突技术为辅阶段，向区域防突技术为主㊁局部防突技术补充阶段的全面转化㊂局部突出危险性预测指标，‘防突细则“从１９８８年版到２０１９年版均没有变化，指标临界值变化也很小：仅１９８８年版和１９９５年版钻孔瓦斯涌出初速度ｑ按煤的挥发分给出临界值，１９８８年版钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１值按煤的坚固性系数ｆ值给出临界值，见表３㊂突出区域不同㊁构造程度不同㊁突出煤种的多样性㊁地应力增加㊁瓦斯压力增大㊁渗透性的降低等，原来从有限矿区试验获得的煤与瓦斯突出危险性指标及其临界值是否具有普适性，需要进一步研究㊂８４１程远平等：煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展２０２１年第１期表３㊀煤层突出危险性局部预测指标及其临界值Ｔａｂｌｅ３㊀Ｌｏｃａｌｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓａｎｄｉｔｓｃｒｉｔｉｃａｌｖａｌｕｅｓｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｃｏａｌｓｅａｍｓ‘防突细则“版本１９８８版１９９５版２００９版２０１９版最大钻屑量Ｓｍａｘȡ６ｋｇ／ｍ或ȡ５．４Ｌ／ｍȡ６ｋｇ／ｍ或ȡ５．４Ｌ／ｍȡ６ｋｇ／ｍ或ȡ５．４Ｌ／ｍȡ６ｋｇ／ｍ或ȡ５．４Ｌ／ｍ钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２ȡ２０ｍｍ（Ｈ２Ｏ）ȡ２００Ｐａ（干煤）ȡ２００Ｐａ（干煤）ȡ２００Ｐａ（干煤）ȡ１６０Ｐａ（湿煤）ȡ１６０Ｐａ（湿煤）ȡ１６０Ｐａ（湿煤）钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１ȡ０．８（ｆȡ０．３５）ȡ０．５（干煤）ȡ０．５（干煤）ȡ０．５（干煤）ȡ０．６（ｆ＜０．３５）ȡ０．４（湿煤）ȡ０．４（湿煤）ȡ０．４（湿煤）钻孔瓦斯涌出初速度ｑ／（Ｌ㊃ｍｉｎ－１）按挥发分分类∗按挥发分分类∗ȡ５ȡ５钻屑瓦斯解吸指标Ｃȡ２．３㊀㊀注：∗钻孔瓦斯涌出初速度临界值：当Ｖｄａｆ＝５％ １５％时，临界值为５．０Ｌ／ｍｉｎ；当Ｖｄａｆ＝１５％ ２０％时，临界值为４．５Ｌ／ｍｉｎ；当Ｖｄａｆ＝２０％ ３０％时，临界值为４．０Ｌ／ｍｉｎ；当Ｖｄａｆ＞３０％时，临界值为４．５Ｌ／ｍｉｎ㊂１９８８㊁１９９５和２００９版石门揭煤工作面可采用综合指标（Ｄ㊁Ｋ）进行工作面突出危险性预测㊂２㊀突出危险性预测指标临界值确定方法２．１㊀突出预测指标测定方法预测煤层的突出危险性指标，除了钻屑量指标Ｓ外，都有明确的技术标准支撑㊂钻屑量指标Ｓ虽没有测定标准，但‘防突细则“有明确的测定要求，见表４㊂表４㊀突出指标测定标准汇总Ｔａｂｌｅ４㊀Ｓｕｍｍａｒｙｏｆｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔｃｒｉｔｅｒｉａｆｏｒｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｏｒｓ预测指标适用标准瓦斯压力Ｐ‘煤矿井下煤层瓦斯压力的直接测定方法“（ＡＱ１０４７ ２００７）［２０］瓦斯含量Ｗ‘煤层瓦斯含量井下直接测定方法“（ＧＢ／Ｔ２３２５０ ２００９）［２１］‘煤的高压等温吸附试验方法“（ＧＢ／Ｔ１９５６０ ２００８）［２２］‘煤的甲烷吸附量测定方法（高压容量法）“（ＭＴ／Ｔ７５２ １９９７）［２３］煤的坚固性系数ｆ‘煤的坚固性系数测定方法“（ＧＢ／Ｔ２３５６１．１２ ２０１０）［２４］瓦斯放散初速度ΔＰ‘煤的瓦斯放散初速度指标（ΔＰ）测定方法“（ＡＱ１０８０ ２００９）［２５］钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１‘钻屑瓦斯解吸指标测定方法“（ＡＱ／Ｔ１０６５ ２００８）［２６］钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２‘钻屑瓦斯解吸指标测定方法“（ＡＱ／Ｔ１０６５ ２００８）［２６］钻屑量指标Ｓ无，但‘防突细则“［１９］㊁‘煤矿安全规程“［２７］有测定方法钻孔瓦斯涌出初速度ｑ‘钻孔瓦斯涌出初速度的测定方法“（ＭＴ／Ｔ６３９ １９９６）［２８］㊀㊀‘防突细则“２０１９版第八十五条规定，突出矿井应当针对各煤层的特点和条件，试验确定工作面预测的敏感指标和临界值，并作为判定工作面突出危险性的主要依据㊂可见，预测突出危险的各项指标都有明确的标准或方法支撑，但这些指标对突出的敏感性及其临界值指标，其敏感性及临界值是以实际发生的突出动力现象为依据［２９］，如图１所示㊂原局部预测指标的敏感性及临界值确定流程，在煤巷掘进日常预测过程中，依据预测指标的变化与实际突出或动力现象的发生情况，综合分析判断指标的敏感性，即突出预测指标在突出危险工作面和无突出危险工作面的测值无相同值或相同值较少则属于敏感指标，如各测定值之间无明显区别的指标则属于不敏感指标㊂缺乏具体的确定标准或方法，具有煤与瓦斯突出鉴定资质的机构也只能摸索着开展相关的研究㊂２．２㊀原局部突出预测指标敏感性及其临界值测定方法㊀㊀原突出预测指标，包含区域预测指标和局部预测㊂原突出预测指标的临界值基本思路是以‘防突细则“规定的突出临界值为基准，在现场进行试验：如果在规定的突出临界值以下发生了突出或动力现象，则降低指标值进行试验；如果又发生了突出或动力现象，则再次降低指标值进行试验；如此循环，直至不发生突出或动力现象为止㊂相反，如果在规定的突出临界值未发生突出或动力现象，则提高指标值进行试验；如果还未发生突出或动力现象，则再次提高指标值进行试验；如此循环，直至发生突出或动力现象为止㊂可见，原突出敏感指标及其临界值的研究是与突出发生与否直接相关的，主要依据试验过程中实际发生的突出及动力现象，考虑一定的安全系数，综合判断㊂９４１２０２１年第１期煤炭科学技术第４９卷图１㊀原突出预测敏感指标临界值确定方法［２９］Ｆｉｇ．１㊀Ｆｏｒｍｅｒｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ［２９］３㊀突出危险性预测指标之间的关系及测定存在的问题３．１㊀地应力相关指标的关系煤与瓦斯突出与地应力㊁瓦斯和煤的力学性质密切相关㊂区域预测指标主要为反映瓦斯赋存的瓦斯压力Ｐ和瓦斯含量Ｗ，坚固性系数ｆ能一定程度上反映煤的性质，总体上缺乏与地应力相对应的区域指标㊂局部预测指标一般为钻屑量Ｓ㊁钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１和Δｈ２㊁钻孔瓦斯涌出初速度ｑ和复合指标Ｒ值指标㊂这些突出预测指标中，钻屑量Ｓ主要反映地应力因素，钻孔瓦斯涌出初速度ｑ反映地应力和瓦斯赋存因素，复合指标Ｒ通过钻屑量Ｓ和钻孔瓦斯涌出初速度ｑ计算获得，也反映地应力和瓦斯赋存因素㊂目前，由于还没有完全掌握煤与瓦斯突出机理，实验室条件下重建原位突出煤层㊁模拟突出过程也存在诸多不利因素㊂对于钻屑量Ｓ，在世界各地突出煤层开采实践中，未出现实测钻屑量低于‘防突细则“建议的临界值６ｋｇ／ｍ而发生突出的案例，可认为临界值６ｋｇ／ｍ安全而合理；同时，唯一反映地应力状况指标，钻屑量Ｓ不可替代，各煤炭企业可直接采用钻屑量Ｓ及其建议临界值６ｋｇ／ｍ作为突出预测敏感指标之一㊂对于钻孔瓦斯涌出初速度ｑ和复合指标Ｒ，目前的突出煤层通常采用区域防突措施并经区域效果检验有效后才进行局部预测，区域防突措施造成煤层地应力降低和煤层渗透率增大，钻孔瓦斯涌出初速度ｑ存在失真的可能㊂因此，钻孔瓦斯涌出初速度ｑ和复合指标Ｒ作为突出预测指标，需要区分不同的区域瓦斯治理工程条件㊂可见，与地应力相关的突出预测指标临界值的确定非常困难㊂区域预测指标瓦斯压力Ｐ和瓦斯含量Ｗ反映煤层的瓦斯赋存状态；钻屑瓦斯解吸指标主要反映煤的瓦斯解吸性能，也侧面反映煤层的瓦斯赋存状态㊂瓦斯是沟通区域指标（Ｐ㊁Ｗ）和局部指标中的瓦斯相关指标（Ｋ１㊁Δｈ２）的关键因素，这些指标均可以在实验室直接测定或模拟获得，目前可以通过瓦斯相关指标间的对应关系间接确定突出敏感指标及其临界值㊂３．２㊀瓦斯相关指标的关系３．２．１㊀区域预测指标之间的关系突出预测指标中的瓦斯指标之间的关系如图２所示㊂图中，Ｑ１为煤样解吸试验中给定瓦斯压力下第１ｍｉｎ的瓦斯解吸量，Ｑᶄ１为给定压力下模拟Ｋ１值反算的瓦斯解吸量，Ｑ４ ５为煤样解吸试验中给定瓦斯压力下第４ ５ｍｉｎ的瓦斯解吸量，Ｑᶄ４ ５为给定压力下模拟Δｈ２值反算的瓦斯解吸量㊂区域预测指标瓦斯压力Ｐ与瓦斯含量Ｗ的关系基础是Ｌａｎｇｍｕｉｒ方程，游离瓦斯与吸附瓦斯之和为瓦斯含量，进而得出特定煤层瓦斯压力与瓦斯含量的关系㊂‘防突细则“（２０１９版）给出的瓦斯压力Ｐ建议临界值０．７４ＭＰａ㊁瓦斯含量Ｗ的建议临界值０５１程远平等：煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值研究进展２０２１年第１期图２㊀突出预测瓦斯指标间的关系Ｆｉｇ．２㊀Ｏｕｔｂｕｒｓｔｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｇａｓｉｎｄｉｃａｔｏｒｓ８ｍ３／ｔ（构造带６ｍ３／ｔ），但不同区域㊁不同变质程度的煤，其瓦斯压力与瓦斯含量之间的关系是变化的，瓦斯压力０．７４ＭＰａ与瓦斯含量８ｍ３／ｔ（构造带６ｍ３／ｔ）并不一定对应起来㊂不同矿区㊁不同变质程度煤层瓦斯压力与瓦斯含量的对应关系如图３所示，对应煤层的工业分析和吸附常数见表５㊂图３㊀不同变质程度煤的瓦斯压力与瓦斯含量的关系Ｆｉｇ．３㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｃｏｎｔｅｎｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏａｌｒａｎｋｓ由图３及表５可知，大隆煤矿１２煤为长焰煤，变质程度低㊁水分高，瓦斯压力０．７４ＭＰａ时对应的瓦斯含量仅为３．６ｍ３／ｔ，小于瓦斯含量建议临界值；新景矿３煤为无烟煤，变质程度高㊁吸附能力强，瓦斯压力为０．７４ＭＰａ时对应的瓦斯含量高达１０．７ｍ３／ｔ，大于瓦斯含量建议临界值；而淮北矿区中等变质程度的突出煤，如芦岭矿８煤㊁祁南矿３煤和朱仙庄１０煤，瓦斯压力０．７４ＭＰａ时对应的瓦斯含量为５．２ ７．０ｍ３／ｔ，与瓦斯含量建议临界值较为接近㊂同时，瓦斯压力Ｐ建议临界值与瓦斯含量Ｗ的建议临界值与突出发生与否也没有直接关系㊂区域预测指标的建议临界值是基于２０世纪７０㊁８０年代的突出始突深度对应的瓦斯压力㊁瓦斯含量统计规律获得的，‘防突细则“（２０１９年版）增加了地质构造带瓦斯含量６ｍ３／ｔ这一指标㊂目前，煤层赋存㊁地质构造等开采条件发生了变化，这些建议临界值与现今的煤层突出与否无直接关系，也和突出危险程度关系不大㊂如淮北矿区的芦岭矿８煤和祁南矿３煤，瓦斯压力０．７４ＭＰａ对应的瓦斯含量分别为７．０ｍ３／ｔ和６．３ｍ３／ｔ，差别不大；但２个煤层的突出灾害严重程度差别非常大，芦岭矿８煤属于强突出危险煤层，曾发生过万吨级的突出，而祁南矿３煤突出危险性相对要弱㊂３．２．２㊀区域预测指标与钻屑瓦斯解吸指标的关系瓦斯压力Ｐ与钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１㊁Δｈ２的关系可通过相似模拟测试获得，即工作面采集构造煤煤样，在实验室模拟煤样在不同吸附压力下的Ｋ１㊁Δｈ２值，进而获得钻屑瓦斯解吸指标与瓦斯压力关系㊂钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１和Δｈ２反映的是煤自身的特征，是客观的，同一煤样的瓦斯压力Ｐ与钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１和Δｈ２是单值对应关系㊂‘防突细则“给出的钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１建议临界值０．５ｍＬ／（ｇ㊃ｍｉｎ０．５）㊁Δｈ２建议临界值２００Ｐａ㊂不同煤的瓦斯压力与钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１的关系如图４所示㊂由图４可知，淮北矿区芦岭㊁祁南㊁朱仙庄和童亭煤矿的４个突出煤层，瓦斯压力为０．７４ＭＰａ时Ｋ１值为０．１６ ０．２６ｍＬ／（ｇ㊃ｍｉｎ０．５），平均０．２ｍＬ／（ｇ㊃ｍｉｎ０．５）；大宁矿３煤层，瓦斯压力为０．７４ＭＰａ时Ｋ１值为０．５３ｍＬ／（ｇ㊃ｍｉｎ０．５），与建议临界值相当；新景矿３煤层，瓦斯压力为０．７４ＭＰａ时Ｋ１值达０．８ｍＬ／（ｇ㊃ｍｉｎ０．５），远大于建议临界值㊂不同煤的瓦斯压力与钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２的关系如图５所示㊂由图５可知，淮北矿区芦岭㊁祁南㊁朱仙庄和童亭煤矿的４个突出煤层，瓦斯压力为０．７４ＭＰａ时对应的Δｈ２为１７０ ２１０Ｐａ，平均１９０Ｐａ，与建议临界值相差不大；大宁矿３煤层，瓦斯压力为０．７４ＭＰａ时对应的Δｈ２为４１０Ｐａ，是建议临界１５１２０２１年第１期煤炭科学技术第４９卷值的２倍以上；新景矿３煤层，瓦斯压力为０．７４ＭＰａ时对应的Δｈ２值达３７５Ｐａ，也远大于建议临界值㊂图４㊀不同煤种瓦斯压力与钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１的关系Ｆｉｇ．４㊀ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘＫ１ｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏａｌｒａｎｋｓ图５㊀不同煤种瓦斯压力与钻屑瓦斯解吸指标Δｈ２的关系Ｆｉｇ．５㊀ＲｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｇａｓｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘΔｈ２ｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏａｌｒａｎｋｓ同理，瓦斯含量为８ｍ３／ｔ时对应的Ｋ１㊁Δｈ２也有较大的变化㊂不同区域㊁不同煤种的煤，其瓦斯压力Ｐ（或瓦斯含量）与钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１㊁Δｈ２的关系是变化的，但中等变质程度的煤在瓦斯压力０．７４ＭＰａ对应的Δｈ２值与建议临界值相差不大，显示出较好的适应性㊂瓦斯压力Ｐ与钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１㊁Δｈ２之间还可以通过瓦斯解吸试验联系起来，如图２所示㊂通过实验室吸附解吸试验可得到煤样在不同瓦斯压力下的瓦斯解吸特征曲线，进而可得到第１ｍｉｎ的解吸量Ｑ１㊁第４ ５ｍｉｎ的解吸量Ｑ４ ５㊂同时，通过实验室模拟测试可得到不同瓦斯压力下的Ｋ１㊁Δｈ２值，进而可反算出煤样第１ｍｉｎ的解吸量Ｑᶄ１和第４ ５ｍｉｎ的瓦斯解吸量Ｑᶄ４ ５㊂瓦斯解吸试验获得的Ｑ１和Ｑ４ ５为煤样实际的瓦斯解吸量，反映煤自身的瓦斯解吸性能，可认为是准确的；通过模拟试验结果反算得到的Ｑᶄ１和Ｑᶄ４ ５是通过测量仪器测定的，测量仪器由于其设计原理㊁操作过程等原因，测定结果会有误差㊂因此，以实测的Ｑ１和Ｑ４ ５为基准，分别计算㊁对比Ｑᶄ１和Ｑᶄ４ ５的误差大小，用以判断Ｋ１和Δｈ２的敏感性 误差小则表明其与实际瓦斯解吸接近，敏感性好；误差大则表明其与实际瓦斯解吸差距大，敏感性差㊂３．２．３㊀钻屑瓦斯解吸指标之间的关系不同试验煤样钻屑瓦斯解吸指标测定结果之间的关系如图６所示㊂图６㊀不同煤种钻屑瓦斯解吸指标之间的关系Ｆｉｇ．６㊀Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｏｆｇａｓｄｅｓｏｒｐｔｉｏｎｉｎｄｅｘｅｓｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｃｕｔｔｉｎｇｓｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｏａｌｒａｎｋｓ由图６可知，所有煤样的Ｋ１值为０．５ｍＬ／（ｇ㊃ｍｉｎ０．５）时，对应的Δｈ２值均大于其建议临界值２００Ｐａ，芦岭８煤对应的Δｈ２值甚至达４６０Ｐａ㊂可见，不同区域㊁不同煤种的煤，钻屑瓦斯解吸指标Ｋ１值与Δｈ２的关系也是变化的，‘防突细则“给出的两者建议临界值并不对应㊂‘防突细则“的建议临界值起源于２０世纪８０年代的湖南㊁重庆㊁辽宁等地区，目前的突出危险煤层遍布全国主要采煤矿区，突出煤层的赋存条件发生了很大变化，临界值之间的关系也相应发生了变化㊂与区域预测指标的建议临界值一样，这些钻屑解吸指标的建议临界值也不能完全反映当前突出煤层的突出危险性㊂３．３㊀突出预测指标敏感性及其临界值测定中存在的问题㊀㊀地应力（σ）㊁瓦斯（Ｐ㊁Ｗ）和煤的性质（ｆ）的综合作用决定了煤层是否会发生突出动力现象，这些突出动力现象以往又直接用以确定突出预测指标的临界值，如图７所示㊂‘防突细则“给出了各突出预测指标的建议临界值，但这些建议临界值并不能统一起来，也不能反映煤层实际的突出危险性，表明不同煤层及瓦斯赋存条件很难存在统一的临界值㊂现今，煤矿现场采用区域预测方法确定突出危险区，在突出危险区内采取区域性瓦斯治理措施，经效果检验区域性消除突出危险的条件下才进行采掘２５１。
工作面突出预测敏感指标和临界值的确定
３ ． 预测不突出危险率
ｎ
可能与地质构造的影响、 突出主导因素的 数关系。当瓦斯压力大于 ０ ４ Ｐ 时 ， ． Ｍ ａ 通 ７ 改变、 预测人员的操作 、 钻孔布置、 仪器性 过实验室测定的 Ｋ 关系模型便可确定
法 １ ． 突出危险率 预测
ｌ一 ：Ｎ
（ １ ）
二 、敏 感指 标 临界 值 的确 定 方
式中： ——预测 突出危 险率 ， ％；
ｎ ｌ ——预测中超过 《 防治煤与瓦斯突出规
定》 规定临界值的次数 ， ；——预测总 次 Ｎ
对于一个敏感指标而言， 希望存在一 次数。
煤科ｌ 炭 技曼 ｝
酝 晒
测敏感指标和临界值的确定
张 楼 生
主要反映突出多个因 增大。所以绝对的临界值并不存在 ， 实际 突出工作面危险性预测和防突措施 用有所不同。所以， 效果检验是突出矿井进行防突管理的两 素中某一个或某两方面因素的不同指标， 存在的是临界范围。当测定值小于此范围
续墙相交的三角地带， 用旋喷水泥浆进行 提升速度， 下沉不大于 ｌ ／ｉ。 ｍｍｎ提升不大
补强止水。
（ 作者单位： 中煤三建天津公司） 责任编辑： 李丹丹
… ＾＿ ～ ． ．
于 ２ ／ｉ： ｍｍｎ 若出现堵管断浆现象 ， 应立即
■●■———一
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ＡＨ Ｃ ＮＥ ＣＮＬＧ ｉ… … ＮＵＳＩＣ Ｔ ＨＯＯＹ ｌ ｉ Ｅ ＆Ｅ
０ ６％， 指标值大小的突出危险因素是否大于测 于它时发生突出的可能性为 ５—０ 而 定误差等外部条件和主观因素。具体确定 小于该值时基本不发生突出， 即突出的可
小屯煤矿2#煤层突出预测敏感指标及临界值确定
关 键词 突 出预 测 敏 感指标 数 理分 析
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｏｕｔ ｂｕ ｒ ｓ ｔ Ｐｒ ｅ ｄｉ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ Ｓ ｅ ｎｓ ｉ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｎｄ ｉ ｃ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ ａ ｎｄ Ｄｅ ｔ ｅ ｒ ｍｉ ｎａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｔ ｈｅ Ｃｒ ｉ ｔ ｉ ｃ ａ ｌ Ｖａ ｌ ｕｅ ｏ ｆ Ｎｏ ． ２ Ｃｏａ ｌ Ｓｅ ａ ｍ ｏ ｆ Ｘｉ ａ ｏ ｔ ｕｎ Ｃｏ ａ ｌ Ｍｉ ｎｅ
பைடு நூலகம்
宽１ ． ６ ０～ ２ ． ６ ０ ｋ ｍ， 井 田面 积 ８ ． ４ ０ ９ ９ ｋ ｍ 。煤 系地层
标和临界值 ， 以此来指导该区域煤层的突出预测和防 突工作 。为 了提 高突 出预测 指 标 临界值 的参考 价 值 和精确度 ， 根据峰峰集 团小屯矿 ２ 煤层 的瓦斯地质 和 赋存情况 ， 联合煤 矿科 研单 位 ， 采用 实 验室 实验 和 井 下工作面现场确定相结合的方法， 最终得出该煤层对 应 区域 内的突 出预测精确 参考指标 和临界值 Ｊ 。
以全 国各 矿 区煤层 为单 位划 定 突 出预测 指标 和 临界值 ， 只具有 普遍 性 ， 不 具 有针 对性 。 由于煤 层 自 身 瓦斯地 质条件 、 赋存 埋藏 条 件各 异 ， 矿井 盘 区各 煤 层 煤 与 瓦斯 突 出 的预 测指 标 和 临界 值 会 有所 差 异 。 因此 ， 应 针 对 具体 煤 层 瓦斯 地 质 和赋 存 状况 的差 异 性， 通过一定科 研手段确定该 区域煤层 的精 确预测 指
Ｓ ｅ ｒ ｉ ａ ｌ Ｎｏ ． ５ ４ ５
煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法(正式)
编订：__________________单位：__________________时间：__________________煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法(正式)Standardize The Management Mechanism To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level.Word格式 / 完整 / 可编辑文件编号：KG-AO-4543-89 煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法(正式)使用备注：本文档可用在日常工作场景，通过对管理机制、管理原则、管理方法以及管理机构进行设置固定的规范，从而使得组织内人员按照既定标准、规范的要求进行操作，使日常工作或活动达到预期的水平。
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工作面煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。
目前我国大多数突出矿井，在进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按照《防治煤与瓦斯突出细则》所推荐的。
但是，针对不同的矿井或煤层，突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。
矿井在使用中应通过现场试验，摸索和确定适合本矿煤层实际情况的突出预测指标及其临界值。
否则，可能因为指标不敏感或临界值不合适而造成预测结果的不准确，导致误判，结果发生突出事故或增加不必要的防突措施工程。
所以，确定矿井突出预测敏感指标及其临界值是防突工作中一项十分重要的内容。
1预测敏感指标的概念及确定方法突出预测敏感指标是指针对某一煤层进行突出危险性预测时，在目前技术水平条件下能够较为明显地区分突出危险和非突出危险的指标。
煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性质3种因素综合作用的结果。
掘进工作面瓦斯突出预测敏感指标及临界值的确定
表 １ 大平煤矿采用的突 出预测指标及其 临界值
法等瓦斯突出危险性区域预测方法和以钻屑解吸指 标法、 钻孔瓦斯涌出初速度法和 尺值指标法为代表 的采掘工 作 面瓦斯 突 出危 险性 预测 方法 ， 制定 了
采 用 尺值 指 标 法进 行 突 出危 险性 预测 时 ， 按 应
Ｒ＝（ ． ） ９ 一 ） ， Ｓ。一１８ （ ４ （） １
混合通风方式 ， 主采二 １ 煤层。井 田内构造煤成层
发育 ， 普遍 １～２ 以上 ， 部 全层 发育 ， 要 为 Ⅳ 、 ｍ 局 主
式中， 为每个钻孔沿孔长最大钻屑量 ，／ ｑ ｓ Ｌ ｍ；
为 每个 钻 孔 沿 孔 长 最 大 钻 孔 瓦斯 涌 出初 速 度 ，
关键 词 ： 掘进 工作 面 ； 煤矿 ； 瓦斯
中 图分类 号 ：Ｄ ２ ．２ Ｔ ８ ３８
文献标 识 码 ： Ｂ
文章编 号 ：０９５ ８ （０ ８ ０ － ８ － １０ —６ ３ ２０ ）７０ ００ ０ ２
２ 煤巷掘 进 工作面 的预 测方 法 ‘
煤与 瓦斯 突 出是煤 矿井下 发生 的一 种极 其复 杂 瓦斯动 力现 象 ， 是威 胁 煤 矿 安 全生 产 的严 重 自然 也 灾 害之 一 。根据 对 发生 突 出的作 业 点 统 计 ， 出多 突 发生在 煤 巷 掘 进 工 作 面 ， 占突 出总 数 的 ７％ 以 约 ０ 上 ， 均 突 出 强度 ６ ． ｔ次 。我 国煤 矿 经 过半 个 多 平 ６ ９／ 世纪 的研究 ， 结形 成 了“ 总 四位 一体 ” 防突 技术 措 的 施 ， 建 了瓦斯 地 质统 计 法 、 项 指标 法 、 合 指标 创 单 综
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矿 业
煤与瓦斯突出预测敏感指标临界值的确定
煤与瓦斯突出预测敏感指标临界值的确定章飞;徐文平;程广;覃俊【摘要】6 times coal and methane outburst occurred in C19 coal-seam of a mine since the shaft building. There were obvious outburst omens in driving coal roadway, which resulted into large prevention engineering amount, slow driving speed and unbalanced mining and driving. In order to effectively forecast coal and methane outburst disaster in driving coal roadway, applying historical forecast data, la-boratory test and on-the-spot investigation, critical value of sensitivity index ( K1, S ) suitable for C19 coal-seam was ob-tained. Practice showed that outburst prevention engineering amount reduced largely and driving speed increased.%某矿C19煤层自建井以来共发生6次煤与瓦斯突出事故，在煤巷掘进过程中有明显的突出预兆发生，造成防突工程量大，掘进速度缓慢，采掘接替失衡。
为有效预测C19煤层煤巷掘进过程中的煤与瓦斯突出事故，采用历史预测资料统计与分析、实验室研究及现场考察分析相结合的方法，研究得出了适合C19煤层的敏感指标( K1、 S)临界值，有效地减少了防突工程量，提高了掘进速度。
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Guide operators to deal with the process of things, and require them to be familiar with the details of safety technology and be able to complete things after special training.煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法正式版煤与瓦斯突出预测敏感指标及其临界值的确定方法正式版下载提示：此操作规程资料适用于指导操作人员处理某件事情的流程和主要的行动方向，并要求参加施工的人员，熟知本工种的安全技术细节和经过专门训练，合格的情况下完成列表中的每个操作事项。
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工作面煤与瓦斯突出(以下简称突出)危险性预测和防突措施效果检验是突出矿井进行防突管理的两项关键工作。
目前我国大多数突出矿井，在进行突出危险性预测时所采用的预测指标及其临界值基本上都是按照《防治煤与瓦斯突出细则》所推荐的。
但是，针对不同的矿井或煤层，突出预测指标的敏感性及其临界值可能是不同的，甚至存在很大的差异。
矿井在使用中应通过现场试验，摸索和确定适合本矿煤层实际情况的突出预测指标及其临界值。
否则，可能因为指标不敏感或临界值不合适而造成预测结果的不准确，导致误判，结果发生突出事故或增加不必要的防突措施工程。
所以，确定矿井突出预测敏感指标及其临界值是防突工作中一项十分重要的内容。
1预测敏感指标的概念及确定方法突出预测敏感指标是指针对某一煤层进行突出危险性预测时，在目前技术水平条件下能够较为明显地区分突出危险和非突出危险的指标。
煤与瓦斯突出是一种复杂的瓦斯动力现象，是由地应力、瓦斯及煤的物理力学性质3种因素综合作用的结果。
理想的预测指标应是能够完全反映引发突出的3个因素，而实际上，目前常用的预测指标仅是间接和部分反映这3个突出预测因素。
对不同矿井、煤层或区域，突出的主导因索有所不同，3种因素在导致突出作用中的贡献比重有所不同。
所以，主要反映突出3因素中某1个因素或两方面因素的不同指标，其预测突出危险的敏感性会有所不同。
同时，预测指标还在一定程度上或多或少地受到现场测试条件、仪器性能、操作人员责任心等外部条件和人为因素的影响，使测定出的指标值影响因素复杂，从而影响指标的敏感性。
判断一种指标是否敏感，主要考虑两个方面的因素：一是指标值的大小是否随着突出危险性的大小明显变化；二是影响指标值大小的突出危险因素是否大于测定误差等外部条件和人为因素。
具体确定时可根据在有无突出危险时的指标值大小及其变化幅度，以及测试环境、手段、人员水甲等引起的测定误差大小等判断，如在突出危险区与非危险区、突出点附近与正常带、打钻时喷孔等动力现象(严重度与频度等)与正常时、措施前后等测值的变化情况，以及测值统计结果分布规律、指标与其他敏感指标的对比等进行判断。
所以预测敏感指标，必须通过对各种指标的实际考察，结合本矿煤层或区域的具体测试条件来确定，其敏感指标既能体现出本矿煤层的突出主导因素，又适应矿井的具体测试条件，从而较好地符合矿井实际。
2敏感指标临界值的确定方法对于一个敏感指标而言，希望存在一个理想的临界值，超过该值一般会发生突出，否则就不发生突出。
但是，实际情况并不是这样，突出危险性是一个概率的概念，一般随着指标测定值的增高，发生突出的概率会增大。
所以理想的临界值并不存在，实际存在的是一个临界范围。
当测定值小于此范围时没有突出危险。
高于时大多都会发生突出，而在该范围内时，可能发生突出，也可能不发生突出。
为便于生产管理，需要在此范围内确定一个合理的临界点，这样既能保障安全生产，又尽可能地解放生产力，提高采掘进度。
根据我国目前预测技术水平的实际情况，一般情况下，合适的临界值应该是：当测定值大于它时发生突出的可能性为50%～60%，而小于该值时基本不发生突出，即突出的可能性很小，矿井的预测突出危险率根据煤层危险程度的不同会有所不同，一般矿井可控制在20%~30%。
敏感指标临界值现场考察方法主要有：①不首先设定试验临界值，在不采取任何防突措施的情况下，根据多次实际突出前的指标测定值与不突出时的测定值相比较直接确定。
此法虽然直观和简便，但很不安全，容易使安全生产陷入被动，一般矿井难以接受。
②现场试验摸索，试验临界值由低向高逐步提高，直到发生瓦斯动力现象为止。
此法虽然较为安全，但试验周期较长。
③现场试验摸索，先确定一个较高的试验临界值，在此临界值以下根据实际突出或其他现象确定。
此法比第一种方法稍好，但仍不安全，矿井同样难接受。
④通过各种方法先确定一个比较接近真实临界值的试验临界值，再通过现场试验进行修正和适当调整。
这种方法比较科学，既能缩短试验周期，同时又尽可能地保证了安全生产。
根据多年来的研究和实践表明，可以通过历史资料统计、实验室和现场试验等相结合的方法来综合确定突出危险预测敏感指标及其临界值。
值得指出的是，一些矿井在发生了个别的“低指标突出”现象后，没有经过具体分析就降低指标临界值或怀疑指标的敏感性，这是不科学、不可取的做法。
关于“低指标突出”现象的原因是复杂的，可能与地质构造的影响、突出主导因素的改变、预测人员的操作、钻孔布置、仪器性能等因素有关，也可能与指标本身的局限性有关。
可通过提高预测人员素质、规范操作行为、采用多指标预测和结合工作面各种情况综合判断等措施降低这种现象的发生概率。
3预测敏感指标及其临界值确定实例水城矿业(集团)有限责任公司大湾煤矿11#煤层共发生了17次煤与瓦斯突出现象，最大突出强度703t。
近年来的实践表明，以前采用的预测指标临界值未能反映11#煤层的实际突出危险情况，导致掘进过程中防突措施工程量较大，在一定程度上影响了掘进进度，制约了生产的进一步发展。
为此，对矿井突出危险性预测敏感指标及其临界值专门进行了研究。
研究工作分两个阶段进行：第一阶段为试验研究阶段，主要通过对历史资料的统计分析和实验室试验，首先确定一个主要的敏感指标及其试验临界值初值，通过现场试验，考察各个指标的敏感性，确定出敏感指标及其临界值；第二阶段为扩大应用阶段，通过增加试验工作面个数，用确定出的敏感指标及其临界值指导生产，以期进行扩大验证，根据验证结果可进行必要的修正和最终确定。
3.1敏感指标试验初值的确定在对矿井突出规律分析的基础上，统计了多年来的历史资料，经过综合分析初步认为钻屑瓦斯解吸指标K1在11#煤层较敏感，决定作为试验期间的主要考察指标。
其试验临界值初值可通过以下3个方面确定。
3.1.1历史预测资料的统计对全矿所有掘进工作面的预测资料进行统计(共528次)，结果见表1。
1997-1999年来的所有掘进面的测定资料统计结果也具有大致相同的测值分布规律。
在试验初期，预测突出危险率可取20%以上，试验初值可选用0.6。
表11999-01-2001-05全矿煤巷预测资料统计3.1.2突出点附近指标值的大小通过对10多次突出的分析，虽然突出前的个别测定值小于0.5，但突出点前后的预测资料显示，绝大多数的K1指标值均大于0.6，说明K1值大于0.6时能在一定程度上反映煤层突出危险状态的存在。
所以，试验初值可选用0.6。
3.1.3实验室确定结果煤层瓦斯压p与K1值之间存在一定的相关关系，根据大量的破碎试验和测试结果，煤层的最小突出瓦斯压力与煤的坚固性系数等指标存在一定的函数关系，所以通过煤质力学指标可确定煤层的突出临界瓦斯压力值，继而通过实验室测定的K1—p 关系模型便可确定出煤层的K1指标临界值。
图为11#煤层的K1—p关系模型。
图111E专用回风巷煤样K1—p关系模型实验结果通过上述方法，对不同地点煤样的测定分析，分别确定出11#煤层的K1指标临界值，见表2。
在试验初期，从安全的角度考虑，可以先取0.6作为K1指标临界初值。
表2实验室确定的K1指标临界值3.2试验结果及应用验证主要预测指标临界初值确定后，选择具有代表性的2条巷道作为试验巷道，其中111103机巷上段分别处于集中应力区和原始应力区，111103轨巷上段一直处于集中应力区，在加强安全防护措施的前提下进行试验，同时考察了K1、钻粉量、钻孔瓦斯涌出初速度及其衰减指标、炮后30min 瓦斯涌出量V30和综合指标R。
试验进行了3个月，共掘进巷道250.3m，测定48个循环、95次测定，获得K1数据1416个，q 指标36次510个，C。
指标21个，S指标1416个，R指标87个，通过对测定指标、各种现象等的考察和综合分析，确定出K1指标为敏感指标，V1指标也具有相当敏感性，考虑到V30指标受到多个因素的影响，决定作为参考指标。
在试验过程中，将K1指标提高到0.7进行了2个月的试验，未发生煤与瓦斯突出现象。
根据以前多次突出前的V1指标和该指标与K1指标的对比，确定V30指标的临界值为8m3/t。
在第一阶段确定了敏感指标及其临界值后，随即进行了扩大试验范围，进行验证。
先后在5条巷道进行扩大应用，掘进巷道353.7m，56个循环79次测定，其中K1<0.5的仪9次，0.51<0.7的斯次，占58.2%，未发生煤与瓦斯突出现象，见图2。
图2扩大应用试验K1值分布图3.3敏感指标及其临界值的确定经超过600m巷道的试验，确定出大湾矿11#煤层界值，主要预测指标为K1指标，其临界值为0.7；参考指标为V30指标，临界值为8m3/t。
二者的使用方法是，当K1指标预测或检验不超标时，可直接掘讲，在掘进过程中，统计V30指标，当K1值进行预测，突出危险性根据预测结果确定。
采用该敏感指标及其临界值后，在保证安全前提下，提高了掘进进度，减少了防突措施工程50%以上，降低了防突成本。
4结语突出预测敏感指标及其临界值的确定是一项非常有意义的工作，各矿井应根据自身特点进行摸索确定。
采用历史资料统计、实验室和现场试验等相结合的方法确定敏感指标及其临界值是较简便、可靠的方法。
应尽量采用多指标预测，避免“低指标突出”现象的发生。
参考文献：[1]文光才，赵旭生，等．大湾矿突出预测敏感指标及其临界值的研究[R].重庆：煤炭科学研究总院重庆分院，2003[2]胡千庭，邵军，等.工作面预测敏感指标值确定方法的研究[R].重庆：煤炭科学研究总院重庆分院，1995——此位置可填写公司或团队名字——。