煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究及拓展

動(dòng)力災(zāi)害，在我國(guó)煤礦井工作中，煤與瓦斯突出發(fā)生次數(shù)異常頻繁，占據(jù)世界煤與瓦斯突出總次數(shù)的1/3。然而，我國(guó)現(xiàn)有的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)還處于初級(jí)水平，亟需改善和提高。基于此，文章就以煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究和拓展為課題，進(jìn)行深入地研究和探討。

關(guān)鍵詞：煤與瓦斯突出；預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)；研究拓展

煤與瓦斯突出是煤礦采掘中遇到最為嚴(yán)重的自然災(zāi)害之一，一旦發(fā)生煤與瓦斯突出會(huì)造成采掘人員窒息現(xiàn)象或者引起瓦斯爆炸，進(jìn)而造成嚴(yán)重的人員傷亡。根據(jù)我國(guó)煤礦井煤與瓦斯突出次數(shù)調(diào)查，發(fā)現(xiàn)我國(guó)煤礦井分布范圍較廣，隨著當(dāng)下煤礦井開采深度的增加，地質(zhì)條件也愈加復(fù)雜化，發(fā)生煤與瓦斯突出的次數(shù)也更加頻繁，煤與瓦斯突出造成人員傷亡的數(shù)量也隨之增加。針對(duì)這種情況，加強(qiáng)煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)尤為重要，因?yàn)檫@不僅能大幅度的降低煤與瓦斯突出造成的人員傷亡，還能夠提升煤礦開采挖掘的經(jīng)濟(jì)效益。

1 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法

煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)，其本質(zhì)是煤與瓦斯突出前期因子對(duì)后期預(yù)報(bào)對(duì)象的分類預(yù)測(cè)。近些年來，為了改善我國(guó)煤與瓦斯突出現(xiàn)象，增加煤礦井采掘的安全性，國(guó)內(nèi)外的研究學(xué)者提出了多種預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)方法，若是將這些方法進(jìn)行系統(tǒng)化的歸類可大致分為局部預(yù)測(cè)和區(qū)域預(yù)測(cè)。區(qū)域預(yù)測(cè)趨向于長(zhǎng)期預(yù)測(cè)，這種預(yù)測(cè)主要明確煤礦井、煤層的危險(xiǎn)程度，以便給采掘人員提供災(zāi)害防范的時(shí)間，避免不必要的人員傷亡[1]。而局部預(yù)測(cè)是建立在區(qū)域預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)之上，其預(yù)測(cè)范圍較小，僅僅是對(duì)采掘煤礦井的突出地點(diǎn)進(jìn)行危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，這種預(yù)測(cè)稱之為短期預(yù)測(cè)或者是日常預(yù)測(cè)。

在煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的日常預(yù)測(cè)中，根據(jù)預(yù)報(bào)預(yù)測(cè)方法的不同又將其劃分為靜態(tài)法和動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)法。靜態(tài)法是指從煤礦井現(xiàn)場(chǎng)中的瓦斯煤體中提取其某一時(shí)刻的量化指標(biāo)，由此確定煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性。動(dòng)態(tài)法則是通過采用連續(xù)性地動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，根據(jù)綜合監(jiān)測(cè)結(jié)果反映煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)性。

最后，煤與瓦斯突出采掘管理人員根據(jù)以上決策過程中所采取的措施，分析煤礦采掘的危險(xiǎn)性，進(jìn)而做出最為恰當(dāng)?shù)拿旱V采掘方案。

2 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)

2.1 根據(jù)聲發(fā)射預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性

因?yàn)椴馁|(zhì)特性問題，煤和巖石內(nèi)部存在多處縫隙而這些裂縫存在的原因多半是煤巖變形造成的結(jié)果。根據(jù)科學(xué)人員對(duì)這些裂縫的研究，得出煤和巖石內(nèi)部之所以出現(xiàn)裂縫是因?yàn)槁暟l(fā)射的緣故[2]。簡(jiǎn)言之，聲發(fā)射以彈性應(yīng)力波的形式產(chǎn)生能量輻射，這種能量輻射的出現(xiàn)會(huì)造成煤變形，進(jìn)而出現(xiàn)裂縫等缺陷問題。聲發(fā)射技術(shù)在煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)應(yīng)用中，已經(jīng)有幾十年的歷史，但是聲發(fā)射預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果和實(shí)際情況還存在一些差距，這就需要加強(qiáng)高科技設(shè)備的引進(jìn)，借助先進(jìn)的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)來提升煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性。

2.2 利用煤層中氦體積或氡濃度預(yù)測(cè)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性

一般而言，自然災(zāi)害的發(fā)生總會(huì)伴有不同尋常的變化，例如地震發(fā)生時(shí)會(huì)有氡和氦的涌出。迄今為止，地質(zhì)災(zāi)害調(diào)查人員已將氦和氡作為地震發(fā)生的一個(gè)征兆。針對(duì)煤與瓦斯突出與煤層中氦體積或氡濃度關(guān)系，科學(xué)人員給予這樣的解釋說明，即瓦斯中氦或是氡含量增高，瓦斯內(nèi)壓力值也隨之增加。因而，在煤與瓦斯突出威脅性較高的區(qū)域氦體積或氡濃度指數(shù)必然出現(xiàn)異常，這為煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)提供了一個(gè)檢驗(yàn)指標(biāo)的同時(shí)，也給煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)提供了一個(gè)參考方向。

2.3 電磁輻射強(qiáng)度對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)

在我國(guó)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)較多，但是煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確程度存在很大的差異。通過研究人員煤強(qiáng)度較低巖石變形破裂電磁輻射效應(yīng)的研究，得出電磁輻射和煤巖體負(fù)載以及變形破裂過程是呈現(xiàn)正比例關(guān)系，基本上煤巖體變形強(qiáng)度增加，煤巖體的負(fù)載量也會(huì)隨之增加[3]。為了提升煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)的準(zhǔn)確性，還需要采用電磁輻射對(duì)其進(jìn)行測(cè)驗(yàn)，若是電磁輻射強(qiáng)度對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的研究中，沒有任何的幅值變化則說明煤與瓦斯突出的危險(xiǎn)系數(shù)較小。若是電磁輻射幅值隨之增大則說明煤與瓦斯突出危險(xiǎn)系數(shù)較高。

相比于其他煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)，電磁輻射法在煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)上，不僅工程量小還能避免人工操作產(chǎn)生的測(cè)量誤差，再者，電磁輻射法觀測(cè)范圍較廣，還具有動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)的功能，對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度增高，可適用于大范圍的煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)。

3 煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)及拓展趨勢(shì)

通過以上煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)，可以看出當(dāng)下煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)方式逐漸呈現(xiàn)多樣化的趨勢(shì)發(fā)展。然而，眾多的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)中，煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)的臨界值都是在一個(gè)理論數(shù)值的前提基礎(chǔ)上，因此預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)測(cè)量情況和實(shí)際煤與瓦斯突出情況會(huì)出現(xiàn)數(shù)值誤差。

針對(duì)這個(gè)問題，還需要加強(qiáng)煤與瓦斯突出監(jiān)測(cè)的改善[4]。比如，采用動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)勘查瓦斯涌出情況，并對(duì)其進(jìn)行數(shù)據(jù)資料地采集、整理、識(shí)別、評(píng)估、決策，并結(jié)合煤與瓦斯突出實(shí)際情況進(jìn)行總結(jié)，進(jìn)而建立煤與瓦斯突出識(shí)別技術(shù)，并且建立專門的煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)系統(tǒng)，專門用于煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性地監(jiān)測(cè)，以此提升煤與瓦斯突出危險(xiǎn)監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率。

聲發(fā)射法和電磁輻射法對(duì)煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性甄別技術(shù)較高，這兩種方法的共同點(diǎn)都屬于地球物理方法，而且大部分識(shí)別操作都是機(jī)械進(jìn)行，減緩了人工操作的誤差。隨著近些年煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)的深入化研究，在設(shè)備技術(shù)和材質(zhì)組成上都進(jìn)行了更新。由此可見，聲發(fā)射法和電磁輻射法在煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性的監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確度上，已經(jīng)提升了一個(gè)新級(jí)別。但不可否認(rèn)的是，無論哪種形式的預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)，或多或少都存在一定的缺陷，因此要想百分之百的保障預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)的準(zhǔn)確率，必要情況下還需采用多種監(jiān)測(cè)方法或者動(dòng)靜監(jiān)測(cè)融合的方式，共同進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性地監(jiān)測(cè)，確保煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

4 結(jié)束語

綜上所述，通過對(duì)煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)研究可知，煤與瓦斯突出是煤礦采掘中較為嚴(yán)重的自然災(zāi)害，一旦發(fā)生煤與瓦斯突出事故會(huì)造成采掘人員窒息現(xiàn)象或者引起瓦斯爆炸，進(jìn)而造成嚴(yán)重的人員傷亡。針對(duì)這種情況，加強(qiáng)煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)尤為重要，因?yàn)檫@不僅能大幅度的降低煤與瓦斯突出造成的人員傷亡，還能夠提升煤礦開采挖掘的經(jīng)濟(jì)效益。但是，在煤與瓦斯突出預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)技術(shù)還需要進(jìn)行不斷的更新和改善，以此提升煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性監(jiān)測(cè)的準(zhǔn)確率。

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