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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煤与瓦斯突出预测指标敏感性考察方法研究摘要：本文分析了引起十二矿煤与瓦斯动力现象的主要原因；提出了临界度的概念，并给出了定义及其计算公式，在此基础上，采用方差分析法分析了各预测指标的敏感性；同时采用“三率”分析法对各预测指标的敏感性进行分析，验证了基于临界度的方差分析法的可靠性；通过对预测指标敏感性分析，为敏感指标临界值的确定提供依据。

关键词：煤与瓦斯突出预测指标敏感性引言平煤股份十二矿（以下简称十二矿）为高瓦斯突出矿井。

目前矿井主采己15煤层为突出煤层，迄今为止，共发生煤与瓦斯动力现象27次，其中压出15次，突出6次，倾出4次，冲击地压2次。

随着矿井开采深度的增加，煤层瓦斯含量会逐渐增大，矿井瓦斯涌出量也将随之增大，发生煤与瓦斯突出的强度和频度会进一步加剧。

己15煤层瓦斯突出预测指标及临界值选取不合理，使得巷道掘进过程中预测指标超标严重，采掘接替紧张，严重影响了矿井经济效益的发挥。

因此，合理确定十二矿己15煤层的瓦斯突出预测敏感指标及其临界值具有重要意义。

1 预测敏感指标分析我国煤与瓦斯动力现象的类型主要有四类，即突出、压出、倾出和冲击地压[1]。

目前十二矿主要采用钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑瓦斯解吸指标Δh2作为突出预测指标，同时参考《防治煤与瓦斯突出规定》中规定的预测指标，考察了煤层残存瓦斯含量W。

⑴S指标S的大小由与钻孔同径的煤柱形成的钻屑量S1、瓦斯能释放形成的钻屑量S2和地应力因素形成的钻屑量S3组成。

在同等条件下，S1为定值，S2、S3值则反映了掘进工作面前方煤体瓦斯潜能和地应力的大小[2]。

因此，可以认为S 沿孔深的变化规律与工作面前方煤体应力状态分布基本上是一致的。

⑵q指标q是由苏联马凯耶夫煤矿安全研究所提供的一个评价突出危险性的综合指标。

它比较全面地反映了煤体物理力学性质、透气性、煤层瓦斯压力（含量）和煤层应力状态的综合指标的变化。

⑶Δh2指标Δh2的物理含义为从钻孔揭开某一采样段起，煤样平衡压力卸除后第4～5min的时间段内煤样瓦斯解吸量，体现为U型水柱计的压差高度[3]。

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。

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。

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。

煤巷掘进工作面突出预测敏感指标临界值的确定毛加宁;王绍留;蒋琼飞;陈春院【摘要】为了解决目前恩洪煤矿C9煤层煤巷掘进工作面突出预测敏感指标临界值不准确而导致增加防突措施工作量的问题,采用历史资料统计分析、实验室研究和现场考察相结合的办法,确定了恩洪煤矿C9煤层煤巷掘进工作面突出预测钻屑瓦斯解吸指标临界值K 1为0.6 mL/(g·min1/2)、钻孔钻屑量指标S临界值为6.0 kg/m,并在121905工作面进行了现场试验,研究结果表明,确定的突出预测敏感指标临界值能够达到保证恩洪煤矿日常安全高效生产的目的.【期刊名称】《中国矿业》【年(卷),期】2019(028)0z1【总页数】4页(P150-153)【关键词】煤巷掘进;煤与瓦斯突出;敏感指标;临界值【作者】毛加宁;王绍留;蒋琼飞;陈春院【作者单位】云南能源职业技术学院,云南曲靖 655001;云南能源职业技术学院,云南曲靖 655001;云南省地方煤矿事业局,云南昆明 650041;云南省恩洪煤矿,云南曲靖 655005;云南省恩洪煤矿,云南曲靖 655005【正文语种】中文【中图分类】TD713.2煤与瓦斯突出矿井煤巷掘进工作是在采取区域“四位一体”防突措施，并经区域防突措施效果检验确定为“无突出危险”区域的前提下进行的。

煤巷掘进工作面煤与瓦斯突出防突管理基础工作包括煤与瓦斯突出危险性预测和防突措施效果检验，大多数突出矿井煤巷掘进工作面突出危险性预测工作要严格按《防治煤与瓦斯突出规定》的方法和要求执行，并确定突出预测敏感指标的参考临界值。

由于不同矿井突出煤层的煤层赋存条件和开采技术条件不同，煤与瓦斯突出危险性预测指标的敏感性和临界值也各有不同，甚至有很大差异[1-5]。

对不同矿井应对煤与瓦斯突出预测现场及历史测定资料进行统计分析，并据现场试验和煤与瓦斯动力现象发生的前兆情况等确定出符合本煤矿实际情况的煤与瓦斯突出危险性预测敏感指标及其临界值，以免造成因突出预测指标不敏感或临界值不合适导致预测结果不准确而出现误判，发生煤与瓦斯突出事故或增加不必要的防突措施工程量[6]。