本發(fā)明涉及礦井或隧道中的安全方法技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種判斷煤與瓦斯是否會突出的方法。

背景技術(shù)：

我國是世界產(chǎn)煤大國，同時也是煤礦安全形勢最為嚴(yán)峻的國家之一。在我國的煤礦事故中，瓦斯事故影響最大，重、特大瓦斯事故頻發(fā)，造成大量人員傷亡和重大財產(chǎn)損失。

黨和政府高度重視煤礦安全生產(chǎn)工作，國家采取了多種措施，大力遏制煤礦事故特別是瓦斯事故的發(fā)生。近年來，煤礦瓦斯事故大幅下降，安全形勢有所好轉(zhuǎn)。但是，煤與瓦斯突出事故依然時有發(fā)生，防突形勢依然十分嚴(yán)峻。

國內(nèi)外學(xué)者對煤與瓦斯突出機理和突出預(yù)測做了深入的研究，但對煤與瓦斯突出后的有害氣體傳播，以及突出后的應(yīng)急措施研究較少。

目前，我國高瓦斯、突出礦井基本上都裝備了安全監(jiān)測系統(tǒng)，可以實時地監(jiān)測到瓦斯?jié)舛鹊淖兓?，但監(jiān)測系統(tǒng)只簡單反映傳感器所在位置的瓦斯?jié)舛茸兓闆r，缺乏綜合分析功能?，F(xiàn)有技術(shù)中也出現(xiàn)了大量的判斷瓦斯是否突出的方法，起到了很好的作用，但積極探索新方法，提高預(yù)測的準(zhǔn)確性，這仍然是一項極其重要的工作。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種判斷煤與瓦斯是否會突出的方法，所述方法通過對構(gòu)建的煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型進行權(quán)重比例的更新，提高了瓦斯突出判斷的準(zhǔn)確性。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：一種判斷煤與瓦斯是否會突出的方法，其特征在于包括如下步驟：

1)獲取煤層所在實際的地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力、煤體結(jié)構(gòu)、瓦斯賦存條件以及瓦斯參數(shù)；

2)根據(jù)上述條件，構(gòu)建煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型；

3)在實驗室內(nèi)通過實物模擬構(gòu)建與步驟1)中參數(shù)相同的煤層三維地質(zhì)模型；

4)人為改變步驟3)中某一個參數(shù)使構(gòu)建的煤層三維地質(zhì)模型引起瓦斯突出現(xiàn)象，并記錄引起瓦斯突出現(xiàn)象時的參數(shù)值；

5)將步驟4中引起瓦斯突出現(xiàn)象時的參數(shù)值與開始時的該參數(shù)的初始值做差，得出該參數(shù)的變化量，按照參數(shù)變化量的大小確定地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力、煤體結(jié)構(gòu)、瓦斯賦存條件以及瓦斯參數(shù)在煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型中的權(quán)重度比例，其中變化量越小的參數(shù)的權(quán)重度越大，并根據(jù)新獲取的權(quán)重度比例重新建立煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型，對原來的虛擬模型進行修正；

6)使用新的煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型判斷是否會存在瓦斯突出現(xiàn)象。

進一步的技術(shù)方案在于：所述的步驟1)中的煤體結(jié)構(gòu)參數(shù)通過如下方法獲得：如果在地表有煤層露頭，通過地面現(xiàn)場觀察的方式進行；如果有井下的采掘工作面，在井下對采煤或掘進工作面進行觀察的方式進行；對于一些沒有觀察條件的未采區(qū)，如果有勘探鉆孔資料，則通過對測井曲線進行解譯的方式來判斷煤層的煤體結(jié)構(gòu)特征。

進一步的技術(shù)方案在于：所述的步驟2)的方法如下：利用層次分析法進行煤與瓦斯突出危險性預(yù)測，將影響煤與瓦斯突出的因素分為兩個層次，其中第一層次因素包括地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力、煤體結(jié)構(gòu)、瓦斯賦存條件以及瓦斯參數(shù)；第二層次分別為第一層次各因素的子因素，其中地質(zhì)構(gòu)造影響因素包括褶曲、斷層和水文地質(zhì)；地應(yīng)力影響因素包括自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、采動應(yīng)力；煤體結(jié)構(gòu)影響因素包括煤的結(jié)構(gòu)破壞類型、軟分層厚度、煤的強度性質(zhì)；瓦斯賦存條件影響因素包括煤層埋藏深度、煤層厚度及變異系數(shù)、煤的變質(zhì)程度、圍巖孔隙性；瓦斯參數(shù)影響因素包括瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯放散初速度和煤的解吸能力。

進一步的技術(shù)方案在于：所述的層次分析法中權(quán)重度的確定是根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模塊，構(gòu)造判斷矩陣來進行計算的，通過計算判斷矩陣的特征值和特征向量來得出各因素的權(quán)重關(guān)系。

進一步的技術(shù)方案在于：所述的判斷矩陣a的構(gòu)建方法如下：

通過1-9標(biāo)度法，構(gòu)造各影響因素的判斷矩陣：

其中aij表示第i個因素相對于第j個因素的比較結(jié)果，則有

進一步的技術(shù)方案在于：所述的判斷矩陣的最大特征值并進行一致性檢驗的方法如下：

判斷矩陣a構(gòu)造完成后，計算得出判斷矩陣a的最大特征值λmax和對應(yīng)的特征向量w，兩者之間的關(guān)系為：

aw＝λmaxw

用一致性比率c.r.檢驗判斷矩陣的一致性，當(dāng)c.r.越小時，判斷矩陣a的一致性越好；

判斷矩陣的一致性檢驗步驟如下：

1)求出一致性指標(biāo)；

其中n為判斷矩陣a的對角元素之和，也就是a的特征根之和；

2)根據(jù)隨機一致性指標(biāo)表測出平均隨機一致性指標(biāo)r.i.；

3)計算一致性比率

當(dāng)c.r.≤0.1時，接受判斷矩陣，否則，修改判斷矩陣，可使最大特征值λmax對應(yīng)得到的特征向量w＝{w1,w2,w3,…,wn}作為權(quán)重向量。

采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于：所述方法通過構(gòu)建煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型后，在實驗室內(nèi)通過實物模擬構(gòu)建煤層三維地質(zhì)模型，并通過改變構(gòu)建的煤層三維地質(zhì)模型參數(shù)，誘發(fā)瓦斯突出事件，更新構(gòu)建的虛擬模擬中影響因素的權(quán)重比例，提高了瓦斯突出判斷的準(zhǔn)確性。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進一步詳細的說明。

圖1是本發(fā)明中煤與瓦斯突出影響因素層次結(jié)構(gòu)模型。

具體實施方式

下面結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明的一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。

本發(fā)明公開了一種判斷煤與瓦斯是否會突出的方法，包括如下步驟：

1)獲取煤層所在實際的地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力、煤體結(jié)構(gòu)、瓦斯賦存條件以及瓦斯參數(shù)；

2)根據(jù)上述條件，構(gòu)建煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型；

3)在實驗室內(nèi)通過實物模擬構(gòu)建與步驟1)中參數(shù)相同的煤層三維地質(zhì)模型；

4)人為改變步驟3)中某一個參數(shù)使構(gòu)建的煤層三維地質(zhì)模型引起瓦斯突出現(xiàn)象，并記錄引起瓦斯突出現(xiàn)象時的參數(shù)值；

5)將步驟4中引起瓦斯突出現(xiàn)象時的參數(shù)值與開始時的該參數(shù)的初始值做差，得出該參數(shù)的變化量，按照參數(shù)變化量的大小確定地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力、煤體結(jié)構(gòu)、瓦斯賦存條件以及瓦斯參數(shù)在煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型中的權(quán)重度比例，其中變化量越小的參數(shù)的權(quán)重度越大，并根據(jù)新獲取的權(quán)重度比例重新建立煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型，對原來的虛擬模型進行修正(可根據(jù)新的權(quán)重比例適當(dāng)?shù)恼{(diào)整各影響因素在新模型中的權(quán)重，是一種粗調(diào)，但是能夠修正原始模型，提高判斷的準(zhǔn)確性)；

6)使用新的煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型判斷是否會存在瓦斯突出現(xiàn)象。

所述的步驟1)中的煤體結(jié)構(gòu)參數(shù)通過如下方法獲得：如果在地表有煤層露頭，通過地面現(xiàn)場觀察的方式進行；如果有井下的采掘工作面，在井下對采煤或掘進工作面進行觀察的方式進行；對于一些沒有觀察條件的未采區(qū)，如果有勘探鉆孔資料，則通過對測井曲線進行解譯的方式來判斷煤層的煤體結(jié)構(gòu)特征。

利用層次分析法進行煤與瓦斯突出危險性預(yù)測，將影響煤與瓦斯突出的因素分為兩個層次，其中第一層次因素包括地質(zhì)構(gòu)造、地應(yīng)力、煤體結(jié)構(gòu)、瓦斯賦存條件以及瓦斯參數(shù)；第二層次分別為第一層次各因素的子因素，其中地質(zhì)構(gòu)造影響因素包括褶曲、斷層和水文地質(zhì)；地應(yīng)力影響因素包括自重應(yīng)力、構(gòu)造應(yīng)力、采動應(yīng)力；煤體結(jié)構(gòu)影響因素包括煤的結(jié)構(gòu)破壞類型、軟分層厚度、煤的強度性質(zhì)；瓦斯賦存條件影響因素包括煤層埋藏深度、煤層厚度及變異系數(shù)、煤的變質(zhì)程度、圍巖孔隙性；瓦斯參數(shù)影響因素包括瓦斯含量、瓦斯壓力、瓦斯放散初速度和煤的解吸能力，圖1是本發(fā)明中煤與瓦斯突出影響因素層次結(jié)構(gòu)模型。

所述的層次分析法中權(quán)重度的確定是根據(jù)層次結(jié)構(gòu)模塊，構(gòu)造判斷矩陣來進行計算的，通過計算判斷矩陣的特征值和特征向量來得出各因素的權(quán)重關(guān)系。所述的判斷矩陣a的構(gòu)建方法如下：

通過1-9標(biāo)度法，構(gòu)造各影響因素的判斷矩陣：

其中aij表示第i個因素相對于第j個因素的比較結(jié)果，則有

所述的判斷矩陣的最大特征值并進行一致性檢驗的方法如下：

判斷矩陣a構(gòu)造完成后，計算得出判斷矩陣a的最大特征值λmax和對應(yīng)的特征向量w，兩者之間的關(guān)系為：

aw＝λmaxw

用一致性比率c.r.檢驗判斷矩陣的一致性，當(dāng)c.r.越小時，判斷矩陣a的一致性越好；

判斷矩陣的一致性檢驗步驟如下：

1)求出一致性指標(biāo)；

其中n為判斷矩陣a的對角元素之和，也就是a的特征根之和；

2)根據(jù)隨機一致性指標(biāo)表測出平均隨機一致性指標(biāo)r.i.；

3)計算一致性比率

當(dāng)c.r.≤0.1時，接受判斷矩陣，否則，修改判斷矩陣，可使最大特征值λmax對應(yīng)得到的特征向量w＝{w1,w2,w3,…,wn}作為權(quán)重向量。

所述方法通過構(gòu)建煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型后，在實驗室內(nèi)通過實物模擬構(gòu)建煤層三維地質(zhì)模型，并通過改變構(gòu)建的煤層三維地質(zhì)模型參數(shù)，誘發(fā)瓦斯突出事件，更新構(gòu)建的虛擬模擬中影響因素的權(quán)重比例，提高了瓦斯突出判斷的準(zhǔn)確性。