瓦斯预测的方法

如何有效预防煤矿瓦斯灾害？
中国煤炭新闻网2010-3-24 9:40:05 焦点话题
我国预防煤矿瓦斯灾害技术的研究已经从局部性的单项技术向区域性的以建设本质安全矿井为目的的综合技术发展，包括瓦斯灾害易发区域的预测技术、高效瓦斯抽采及抽采效果评价技术、瓦斯灾害监测预警技术等。

一、瓦斯灾害易发区域预测技术
瓦斯灾害与地质构造有密切关系，地质构造复杂的区域通常属于瓦斯灾害易发区域。

瓦斯灾害易发区通常赋存着较高的瓦斯含量，因此，预测高瓦斯含量区域也是预测瓦斯灾害易发区的有效手段。

(一)地质雷达超前探测地质构造技术。

地质雷达是利用无线电反射原理超前探测地质构造的一种有效手段。

最新研制出的适合煤矿环境使用的本质安全型地质雷达，能够超前探测采掘工作面20-30米深处煤岩内的隐伏小型构造等地质异常体，通过在西山、淮南、松藻等矿区的试验，取得了好的效果。

(二)P-S波长距离构造探测技术。

P-S波长距离超前构造探测主要检测地震波中反射回来的P波和S波并分析预报地质构造，能方便快捷预报采掘工作面100-150米深处煤岩内的地质异常情况。

(三)煤层瓦斯含量直接测定技术。

通过向煤层施工取芯钻孔，将煤芯从煤层深部取出并及时放入煤样筒中密封；测量煤芯的瓦斯解吸速度及解吸量，计算瓦斯损失量；测量从煤样筒中释放出的瓦斯量，与井下测量的瓦斯解吸量一起计算煤芯瓦斯解吸量；将煤样筒中的部分煤样装入密封的粉碎系统，测量在常压下粉碎过程及粉碎后一段时间所解吸出的瓦斯量，计算粉碎瓦斯解吸量;据此计算出可能瓦斯含量。

再根据实验可测定煤层残余瓦斯含量，最终求出煤层瓦斯含量。

目前试验取样钻孔深度达到50米。

利用这种方法能够大面积测定煤层瓦斯含量，了解各区域的煤层瓦斯含量分布状态，以此为基础便可有效预测瓦斯灾害易发区。

二、高效瓦斯抽采技术
(一)地面钻孔抽采采动卸压区煤层或采空区瓦斯。

瓦斯抽采是预防瓦斯灾害最根本的手段，借鉴国内外经验并结合淮南矿区实际，对煤矿区地面钻井抽采采动卸压区煤层或采空区瓦斯技术进行了试验研究表明，在通常情况下，钻孔在正常工作期间，瓦斯抽放量和瓦斯浓度均较高，平均流量为每分钟15立方米，平均瓦斯浓度为80%，抽放效果较好。

当工作面推过钻孔4-100米时，钻孔瓦斯流量和浓度都增到最大值。

(二)井下顺煤层枝状长钻孔预抽煤层瓦斯技术。

使用澳大利亚VLD-1000定向千米钻机，对不同深度钻孔的抽采效果进行了现场试验和考察，发现随着钻孔深度的增加，钻孔的累计抽采总量也相应增加，说明增加钻孔长度对提高抽采效果是可行的。

在煤矿井下实施千米钻孔后，既可大幅度减少抽采巷道工程量，又能实现大面积预抽。

对相同深度钻孔抽采量与抽采时间进行比较，认为钻孔的合理抽采时间以1-2年为宜。

三、瓦斯灾害监测技术
瓦斯灾害监测是及时发现瓦斯灾害隐患的关键手段，主要包括传感器技术和监控网络系统两部分。

(一)红外瓦斯传感器技术。

红外瓦斯传感器主要利用瓦斯气体对某一特定波长红外光吸收性能与瓦斯浓度之间存在一确定关系，通过测定特定波长红外光被吸收的程度反映瓦斯浓度值的原理进行工作。

对研制的红外传感器进行的测试结果表明，红外瓦斯传感器能够测量0-100%甲烷的测量范围。

(二)宽带监控系统KJ90分布式网络化煤矿综合监控系统主干传输平台即采用了基于IP的工业以太网通信技术，将地面以太网技术直接延伸至煤矿井下环境，为矿井构筑了先进、可靠、标准、高速、宽带、双向的综合信息传输平台，使得矿山安全和综合自动化系统的各种监控设备、自动化过程控制设备、语音通讯设备、图像监控设备等都以IP 方式接人，并与煤矿企业的因特网整体架构实现无缝连接。

四、瓦斯灾害预警技术
瓦斯灾害预警技术是通过建立大量的信息数据库，并通过监控系统监测各相关影响因素的变化，利用试验研究得到的相关模型，实现对瓦斯灾害预警，并提出合理的消除瓦斯灾害隐患的建议，利用技术提升矿井安全生产的管理水平。

预警系统基于ARCInfor三维地理信息系统平台进行开发，使过程和结果具有直观性。

预警系统主要具备以下功能模块：瓦斯赋存分析与预测，区域煤与瓦斯突出危险性预测，采掘工作面煤与瓦斯突出危险性预测，瓦斯变化实时监控与预测，瓦斯爆炸危险性预测，系统管理、矿图维护与输入输出。

矿井瓦斯涌出量预测方法——分源预测法
•时间：2008-12-23
•阅读量：120
研制单位：抚顺分院
用途：新矿井设计及老矿井新水平延伸、煤矿瓦斯防治和煤层气开发利用评估。

技术特点：该预测方法以煤层瓦斯含量为基础数据，通过对地质构造带瓦斯赋存规律、不同采煤方法的瓦斯涌出规律、煤的残存瓦斯量、围岩和采空区瓦斯涌出规律及掘进巷道瓦斯涌出和瓦斯排放带宽
度的研究，提出了地质构造单元分源预测矿井瓦斯涌出量的方法。

结合我国煤层采掘条件，系统地研究了
影响矿井瓦斯涌出量的各种因素，并从煤田地质、矿井开采条件、层位关系等诸多因素入手，得出了矿井
瓦斯涌出量与其实质性联系。

根据矿井瓦斯涌出来源及涌出规律，结合矿井煤层配产方案计算矿井不同生
产时期各瓦斯涌出源的瓦斯涌出大小，来确定矿井瓦斯涌出量。

技术关键：第一是分析研究煤层瓦斯含量测值的准确性，找出适合校准系数；第二是分源预测法中影响预测精度的各种系数的研究，从而找出相应条件下的适合系数值。

该成果紧密结合我国煤田的实际情况，煤层瓦斯含量测定从手工测定实现自动化；从技术上克服原来矿山统计法、类比法的应用局限性，使矿井瓦斯预测方法更加具体化，由原来的定性分析实现定量分析、由原来手工计算及绘图实现计算机图文一体化，并使矿井瓦斯涌出量预测工作规范化、科学化。

推广应用：先后在淮南的潘集一、二、三矿、谢桥矿、张集矿，沈阳红阳三井，淮北桃园矿，皖北刘桥二井，铁法大兴矿，晓南矿，石炭井乌兰矿，汝箕沟矿，晋城潘庄矿，永红矿，阳泉五矿，新景矿，韩庄矿，轩岗刘家梁矿，焦家寨矿，路安常村矿，永夏陈四楼矿，车集矿，阜新艾友矿立井，王营子矿，辽源梅河三井，鸡西城子河矿，北票九道岭矿，焦作九里山矿，古汉山矿，白庄矿，方庄矿，郑州大平矿，平顶山十三矿，山西柳林沙曲矿，双柳矿，西山屯兰矿等40余个矿井进行了推广应用。

灰色系统
目录
grey system
华中科技大学控制科学与工程系教授，博士生导师邓聚龙于1982年提出的。

按国际惯例，控制论中，信息多少常以颜色深浅来表示。

信息充足、确定（已知）的为白色，信息缺乏、不确定（未知）的为黑色，部分确定与部分不确定的为灰色。

那些既有已知参数又有未知参数的系统，如：人体就是既有白色参数（已知的外型参数）又有黑色参数（未知的人体穴位功能）的灰色系统。

编辑本段灰色系统论的作用
其理论作用是：1）实践中摸索出来的规律过去不容易用一般控制理论解释的，可以用新系统理论进行解释、提高，从而使软件更完整、深入、量化；2）可以得到新的控制系统；3）有助于促进社会系统与经济系统的量化研究。

相对于一定认识层次，内部信息部分已知、部分未知的系统，即信息不完全的系统。

[1]
控制论中常借助颜色来表示，研究者对系统内部信息和对系统本身的了解及认识程度。

“黑”表示信息完全缺乏，“白”表示信息完全、“灰”表示信息不充分、不完全。

黑、白、灰是相对于一定认识层次而言的，因而具有相对性。

白色系统是全开放性的、黑色系统是全封闭性的。

灰色系统则介于两者之间，是
半开放半封闭性的。

编辑本段灰色系统论（grey systematology ）定义
是运用控制论观点和方法研究社会、经济等灰色系统的建模、预测、决策和控制的科学，是由控制论、自动控制理论和运筹学等数学方法相互渗透而形成的学科。

灰色系统是既含已知信息又含未知信息或非确知信息的系统。

灰色系统论的主要任务是对于一个不甚明确的整体信息不足的灰色系统，从控制论角度提出一种新的建模思想和方法。

通过分析各种因素的关联性及其量的测度，用“灰数据映射”方法来处理随机量和发现规律，使系统的发展由不知到知，知之不多知之较多，使系统的灰度逐渐减小，白度逐渐增加，直至认识系统的变化规律。

灰色系统论从研究过程看，应从内部结构和特性全部未知的黑箱，到部分结构、特性未知的灰箱，再到灰色系统。

所谓“箱”，即意味着从系统外部特征去研究，“箱”内部分已知的信息是无法利用的。

然而，灰色系统则打破“箱”的约束，尽量发挥现有白信息的作用，着重从事内部结构、参数、总特征的研究，达到对事物内部本质和变化发展的规律性认识。

灰色系统论开始应用于农业及其他领域，并已取得良好效果。

目前灰色系统论的研究侧重于社会、经济方面的研究。

随着研究的深入，灰色系统论将在经济计划制订、自然资源开发和未来预测等方面起着愈来愈大的作用。