突出特征

关键词： 煤田 煤层 构造

突出特征（精选九篇）

突出特征 篇1

郑州矿区位于河南省中部, 目前主要开发新密煤田、登封煤田和荥巩煤田, 主采二1煤层。区域内二1煤层属典型的“三软”不稳定煤层, 由于受滑动构造的影响, 煤体常呈粉末状、鳞片状、糜棱状, 煤层流变现象非常明显, 机械强度极低, 构造煤全层发育, 煤层厚度变化大, 具有突然增厚、变薄以至尖灭现象。

随着开采深度的增加, 郑州矿区煤与瓦斯突出灾害日趋严重, 大平矿、告成矿、超化矿和裴沟矿先后由低瓦斯或高瓦斯矿井转变为突出矿井, 目前郑煤集团共有7对突出矿井。

1 郑州矿区地质特征

1.1 地质构造特征

郑州矿区位于华北地块南缘, 中生代及其之前属于华北型的地壳结构, 中生代以来, 受着秦岭-大别山造山带构造的控制与改造, 因此又属于秦岭造山带北缘逆冲推覆构造系。印支期至燕山早、中期, 受秦岭造山带隆起强烈推挤作用, 形成主体为一系列北西向展布的挤压断裂、褶皱构造, 燕山早、中期, 受太平洋库拉板块北北西向俯冲, 在原来北西向构造的基础上, 又形成了一系列的北北东-北东向的挤压断裂、褶皱构造。发生在晚侏罗世-早白垩世的裂陷活动和晚白垩世-早第三纪的裂陷活动, 北西向构造表现为伸展运动背景下的差异升降活动, 原来的北西向展布的逆冲推覆构造反转为正断层, 形成为一系列北西-南东向展布为主的正断层所夹的地堑、地垒、掀斜构造。郑州矿区发生在燕山晚期和第三纪的大规模裂陷活动, 引发该矿区范围的重力滑动构造活动, 重力滑动构造是在高角度正断层运动过程中发生的, 属于伸展构造范畴。

1.2 瓦斯地质特征

(1) 郑州矿区重力滑动构造比较发育, 上、下滑面及受滑动构造影响形成的构造破碎带比较复杂, 由于滑动构造作用, 造成煤系地层和滑面附近岩层破碎, 不仅有利于煤层瓦斯顺煤层向浅部运移, 而且沿破碎带垂向放散, 有利于瓦斯释放, 煤层瓦斯含量相对较小。

(2) 滑动构造滑动过程中对煤层剪切, 煤层发生破碎、粉化、揉流, 常形成鳞片状构造煤, 煤层强度降低, 煤的坚固性系数f值通常在0.08～0.35之间, 抵抗瓦斯动能的能力小, 易于发生瓦斯突出。

(3) 受滑动构造影响, 煤层被铲蚀、铲薄或局部增厚, 煤层厚度变化剧烈, 煤层瓦斯含量表现出明显的分区分带性, 煤层瓦斯赋存状态很不均衡, 瓦斯易于在厚煤区局部聚集, 增加突出的危险性。

(4) 煤层瓦斯吸附能力强, 瓦斯放散速度快, 瓦斯放散初速度△P在8～31之间。

2 煤与瓦斯突出特征及主要影响因素

2.1 煤与瓦斯突出特征

郑煤集团自1989年11月1日大平煤矿11111工作面开切眼掘进面发生瓦斯动力现象以来, 告成煤矿、超化煤矿和裴沟煤矿也相继发生了瓦斯动力现象, 截止2007年底, 郑煤集团共发生突出40次, 其中大平矿19次, 告成矿17次, 超化矿3次, 裴沟矿1次。郑煤集团瓦斯动力现象主要有以下特征:

(1) 突出强度较小。40次突出中小型突出35次, 中型突1次, 大型突出3次, 特大型突出1次。

(2) 突出类型以倾出为主。40次突出中倾出33次, 占突出总次数的82.5%。

(3) 突出受地质构和煤层厚度影响比较明显, 突出主要发生在地质构造附近及煤厚和煤层倾角有较大变化的地点。

(4) 诱导突出因素不明显, 具有延时突出的特点。从40次突出统计情况来看, 突出主要发生在架棚、背帮、栽腿或攉煤期间。

2.2 煤与瓦斯突出主要影响因素

地应力、煤层瓦斯含量、煤层厚度、巷道坡度和煤体强度是控制煤与瓦斯突出的主要因素。

2.2.1 地应力

煤体弹性潜能的突然释放是激发煤与瓦斯突出的必要条件, 应力越大, 弹性潜能越大。煤体弹性能释放, 煤体卸压, 快速解吸的瓦斯成为煤与瓦斯突出的动力来源。地应力分为地质构造应力、受采动影响的集中应力和煤层上覆岩层的自重应力, 其中构造应力和集中应力对煤与瓦斯突出控制作用更为明显。

根据统计, 郑州矿区40次突出中, 发生在地质构造区, 主要受地质构造应力影响36次, 表现最明显的是大平矿21岩石下山特大型突出, 突出煤 (岩) 量1 894 t, 瓦斯量250 000 m3。主要受采掘集中应力影响2次, 裴沟矿32031煤层高位抽放巷突出煤量401 t, 突出瓦斯量36 700 m3, 该掘进面位于孤岛工作面的高应力集中区内。

2.2.2 瓦斯含量

瓦斯含量对煤与瓦斯突出的控制作用主要表现为卸压煤体内快速解吸的瓦斯在煤体内形成较高的瓦斯压力梯度, 是搬运破碎煤体, 促进突出向深部发展的主要动力, 瓦斯含量越大, 突出强度越大。郑州矿区煤与瓦斯突出点附近煤层瓦斯含量均在6 m3/min以上。“三软”煤层瓦斯吸附能力强, 解吸速度快, 煤体强度小, 抗突出能力弱, 是始突煤层瓦斯含量较小的主要原因。

2.2.3 煤厚和巷道坡度

煤厚对突出影响主要有两个方面:一方面厚煤区域煤层瓦斯含量明显较大:另一方面, 煤巷掘进工作面沿煤层底板掘进, 工作面煤墙前上方煤体的自重力常常是倾出的重要动力源, 特别是煤巷上山掘进, 防止突出的难度更大。

2.2.4 煤体破坏程度

煤体破坏程度越高, 煤体越干燥, 煤体粘结性越差, 越容易发生突出。煤体水份越低, 瓦斯解吸速度越快, 煤体粘结性越差, 抗突出能力也越弱。

3 煤与瓦斯突出分析

郑煤集团“三软”煤层坚固性系数低, 一般为粉状构造软煤, 具有瓦斯放散速度快、吸附能力强、解吸速度快、破坏强度低、膨胀性能好的特点, 为煤与瓦斯突出的发生提供了物质条件。工作面附近煤层的地应力与应力分布状态、瓦斯压力与瓦斯含量是煤与瓦斯突出的主要激发条件。工作面附近应力分布状态及其变化决定着工作面附近煤层的透气性、瓦斯释放程度以及瓦斯压力与瓦斯含量分布, 是煤与瓦斯突出的主要激发因素, 而瓦斯内能则是煤与瓦斯突出发生的主要能量来源。工作面附近煤层透气性、瓦斯含量、瓦斯涌出初速度、地应力的关系如图1所示。在卸压带内, 由于煤层的瓦斯渗透能力低于煤层瓦斯的解吸速度, 造成了瓦斯压力局部升高, 瓦斯压力比原始应力带升高1～2倍, 从而引起煤与瓦斯突出的发生。

k.工作面附近煤层透气层;X.瓦斯含量;q.瓦斯涌出初速度;σ.地应力

4 郑州矿区“三软”煤层主要防突措施

针对“三软”煤层赋存特点和瓦斯动力现象的主要特征, 采取了一系列有针对性的防突措施。

(1) 超前卸压控制钻孔。郑州矿区“三软”煤层煤厚变化快, 变化幅度大, 地质构造复杂, 而地质构造和煤厚变化正是影响“三软”煤层煤与瓦斯突出的主要因素, 通过向煤巷掘进工作面前方施工超前卸压控制钻孔, 掌握掘进工作面前方地质构造及煤层赋存情况, 适时调整防突措施, 并且对前方煤体应力和瓦斯释放起到一定作用。钻孔控制巷道两帮以外5～8 m, 上下控制顶底板, 钻孔数量不少于9个, 并留有不少于10 m的超前距。

(2) 本煤层抽放。瓦斯富集是突出的能量来源和基础条件, 在突出过程中, 瓦斯产生的膨胀能不但参与了破坏煤体, 而且是搬运破碎煤体, 促进突出向深部发展的主要动力, 瓦斯抽放是防止煤与瓦斯突出的主要措施。煤巷掘进工作面抽放分为巷道两帮挂耳抽放和迎头抽放, 抽放钻孔控制巷道两帮2～10 m, 迎头留有不小于10 m的超前距。

(3) 超前释放瓦斯钻孔。通过施工超前释放瓦斯钻孔, 不仅使工作面前方集中应力向深部转移, 增大了突出的阻力, 而且能够充分释放卸压带内的高压力瓦斯, 有效降低瓦斯压力梯度。超前释放瓦斯钻孔控制煤层顶底板及巷道两帮3～5 m, 并留有不少于5 m的超前距离。

(4) 煤层注水。煤层松软、煤体干燥是煤与瓦斯突出的一个重要预兆。煤层注水, 增加煤体水份, 不仅能够增加煤体强度, 增大突出阻力, 而且能够降低瓦斯解吸速度, 降低瓦斯压力梯度, 从而降低煤与瓦斯突出的动力。

5 结论和建议

(1) 郑州矿区二1煤层地质条复杂, 煤厚变化幅度大, 地质构造和煤厚变化是控制煤与瓦斯突出的主导因素, 采用超前卸压控制钻孔措施能够提前探明工作面前方地质构造和煤层赋存状况, 对及时调整防突措施, 预防煤与瓦斯突出起到重要作。

(2) 掘进工作面沿煤层底板掘进, 工作面前方上部煤体的自重力和瓦斯压力参与煤与瓦斯突出, 各类防突措施钻孔要控制煤层顶底板, 降低瓦斯压力梯度, 同时要改进上梁工艺, 减少迎头空顶时间。

(3) 煤层注水能够控制瓦斯解吸速度, 降低煤墙瓦斯压力梯度, 并可以增加煤体强度, 是“三软”煤层防止煤与瓦斯突出的一项重要措施。浅孔动压注水有时会引起煤墙片帮或诱导煤与瓦斯突出, 采用远距离深孔高压注水方式效果会更好。

(4) 郑州矿区“三软”煤层应力释放或转移速度慢, 在高应力区, 控制工作面掘进速度, 采用多头交替作业也是防止煤与瓦斯突出的一项重要措施。

(5) “三软”煤层突出主要发生在架棚、背帮、栽腿或攉煤期间, 掌握突出预兆, 及时快速撤人也是一项重要安全防护措施。

摘要：介绍了郑州矿区地质构造和煤与瓦斯突出特征, 分析了煤与瓦斯突出的主要影响因素, 介绍了适合“三软”不稳定煤层防治煤与瓦斯突出的一些针对性措施。

突出特征 篇2

落实计生惠民政策

凤县卫生局

各位领导：

近年来，卫生系统人口与计划生育工作，坚持以党的十七大和全县人口与计划生育会议精神为指导，以统筹解决人口问题，巩固国家优秀服务示范县为抓手，坚持稳定低生育水平，促进人的全面发展为中心，狠抓信息资源共享和干部队伍建设，有力有序有效推进全系统人口与计划生育各项工作，取得了明确成效。

一、加强领导，落实责任

根据工作需要，及时调整充实卫生系统人口与计划生育工作领导小组，成立“关爱女孩行动”和打击“两非”专项工作领导机构，党员干部职工生育情况清查工作领导小组，抓好人口与计划生育工作的安排、协调、督查和服务工作。积极开展“关爱女孩”行动，对党员干部职工生育情况进行普查，并在全县卫生工作会议上分解任务，夯实责任，层层签订计划生育目标任务责任书18份，加强对医疗卫生人员的教育和管理，提高自觉执行计生政策和自我管理的能力。全县卫生医疗单位的人口与计划生育管理工作和服务水平不断提高。做到了工作责任、工作人员、工作报酬“三落实”。

二、广泛宣传，强化培训

今年，主要采取以会代训的方式对医院管理层、妇幼专干、妇产科、儿科主任等进行了专项培训，把项目的实施意义、运作程序进行祥实的辅导；二是利用降消项目的大好时

机，选送产科达标医院的产儿科医生外出进修，学习先进的医疗技术，以提高我县的产儿科技术服务能力和水平；三是由乡级人员再培训村级保健人员，以达到全面培训的目的。截至目前，共举办县级培训班三期、乡级培训班十余期，累计培训妇幼专业人员二百余人次，赴市级医院进修人员三名，极大地提高了妇幼卫生工作的服务能力。全年我们共制作宣传版面15块，宣传横幅15条，印制传单2万余份，在每一个乡镇的人群密集区张贴宣传。同时，在每一个村组的主要街道上，张贴“住院分娩好，政府补贴钱”的标语，为妇幼卫生项目的实施营造了良好的氛围。使群众了真正解了国家正在实施的民生工程，受到了群众的高度赞誉。

三、大力实施民生项目，凸显卫生事业公益性 严格实行两个系统管理及孕产妇分级转诊制度。一是加强了孕产妇的摸底调查、早孕建卡，产前检查产后访视，二是狠抓高危孕产妇的摸底筛查及管理工作，筛查率100％，管理率100％。切实落实高危孕产妇转诊管理县级分娩制度，坚决杜绝高危孕产妇在乡镇卫生院住院分娩现象的发生；三是加强了妇幼保健知识的宣传，提高了广大群众的保健意识。特别是随着近年来妇幼卫生项目的实施，群众接受孕产期保健、主动参与住院分娩的意识得到了强化，大大提高了我县的孕产妇系统管理率和儿童系统管理率。四是2010年5月1日起启动实施了城镇孕产妇免费住院分娩项目，对符合计划生育政策规定的孕产妇，平产可享受300元、剖宫产可享受1350元定额补助，对计划生育家庭夫妻及其0—18周岁的子女、个人缴纳的参合资金由省、市、县财政按照10

元、5元、5元标准资助。

四、加强执业管理，依法整治医疗环境

按照《执业医师法》及《医疗机构管理条例》的规定，及时通知并组织符合条件的计划生育技术人员参加全国执业医师资格考试；对取得执业医师资格，并在全法医疗机构执业的计划生育专业技术人员，依据个人申请，及时为其办理注册登记。依据计划生育服务机构的申请，依法审核资格和条件，对符合条件的，办理《医疗机构执业许可证》。

坚持严厉打击各种形式的非法行医，具体措施是：将打击“两非”列入各医疗机构与县卫生局年初签订的目标责任书；在各医疗机构的B超室醒目位置，悬挂和张贴打击“两非”的警示牌；集中力量，不定期的对全县医疗市场进行检查整治，严厉打击“两非”违法行为。

五、落实卫生惠民政策，全面履行卫生职能

2008年8月我县在未被列入省试点县的情况下，自筹资金40万元，率先实施了农村孕产妇免费住院分娩补助项目。2009年5月起农免项目在全省统一实施，项目规定凤县籍农业户口符合计划生育政策，参加了新型合作医疗，在合法助产机构分娩的农村孕产妇均可享受项目补助，今年5月我县在实施此项目的基础上，启动了城镇孕产妇免费住院分娩项目，实现了孕产妇住院分娩全覆盖。为了保证项目实施，县政府成立了以主管县长为组长，卫生、计生、财政等相关部门主要领导为成员的项目领导小组，领导小组下设办公室，明确了各自的职责和任务。项目对服务对象、资金管理、服务标准、考核检查做了详细的规定。自项目实施以来，项目

受益孕产妇达到1126人，补助资金78.3万元。

项目实施以事，我县孕产妇住院分娩率不断上升，09年已达到100%，两个系统管理率不断提高，孕产妇死亡率保持在零状态，儿童死亡率逐年下降。

为了有效降低出生缺陷发生，不断提高人口素质，我们紧紧围绕卫生职能作用的发挥，开展人口与计划生育工作。

一是不断加强健康教育，普及健康知识，提高广大妇女的健康意识。改变传统的生育观念。自2009年10月起，我县自筹资金30万元，对一方户籍在凤县的准备结婚的男女，实施免费婚前医学检查，为了保证此项目工作顺利实施，县政府成立了项目领导小组，制订下发了实施方案，同时对体检对象、体检程序、体检内容、信息管理等方面都做了具体规定，在婚检内容方面除重视医学检查外，要求体检时加强婚前卫生指导，婚前卫生咨询，使准婚男女掌握优生避孕、性等方面知识，并帮助选择合适的婚期，制订生育计划，选择最佳受孕时机，避免计划外妊娠和不必要的人工流产。婚检充分注重公民的基本权利，坚持以人为本，尊重人权，保护隐私，短短一年时间已有557对准婚男女实行了婚检。

二是积极实施增补叶酸的预防神经管畸形项目。为准备怀孕的妇女免费发放孕前及孕早期各三个月的叶酸，并不断采取措施，提高服用率和依从率。一年来共计服务叶酸的产妇达到764人，有效的降低了神经管畸形的发生。

三是按省、市要求，2007年7月起，我县开展了新生儿疾病筛查工作，通过广泛宣传新生儿疾病筛查工作的重要性，取得了产妇及产属的理解和配合，通过培训医护人员，提高采血合格率，按时送检血样，及时召回可疑阳性病儿进行复诊，确保患有先天性疾病患儿得到及时救治。目前筛查率已过到99%以上。

四是扎实推进0—36月儿童和孕产妇健康管理项目，积极开展多种达标和儿童保健规范化门诊建设工作，规范和净化母婴保健严格人员、设备、技术引入市场，使广大妇女儿童能够享受连续、便捷、高效的保健服务，切实保障广大妇女儿童的身心健康。

五是认真做好妇幼卫生监测工作，不断提高监测工作质量和监测水平，充分利用监测数据，提出针对性干预措施，不断提高妇女儿童的健康水平。积极开展“生育关怀，亲情牵手”活动，落实帮助计生贫困家庭6户，千方百计支持计生家庭创业，从资金技术等方面给予支持，送去棉被6床、面粉180公斤、科技书刊20余种。

六是依法办理医学证明。根据我县实际，我们对出生医学证明发放由妇保站安排专人统一管理，并按照实名制登记管理的有关规定，及时与计生部门沟通和联系，按时提供《出生医学证明发放登记册》，保证了工作的顺利实施。达到了实名登记的目的。

卫生系统的人口与计划生育工作，在县委、县政府的领导下，在人口与计划生育局的指导下，结合卫生行业特征，在人口管理、资源共享、健康教育、妇幼保健等方面做出新的更大贡献。

突出特征 篇3

今年的化学试题明显加大了对实验知识的考查，不仅I卷部分的第11题、第12题、第13题，而且II卷通过设置的有机物乙酸异戊酯的制取实验，实现了对实验技能的考查，对实验基本操作、化学实验仪器的识别、物质分离提纯等学生实验基本内容的进行了考查，强调了运用实验知识解决化学实际问题的重要性以及化学知识与生产、生活的紧密联系，这就对高中化学实验教学提出更高的指导性的要求，也体现了化学学科是实验科学的基本特点。

今年的化学试题与去年比较，表面似乎减少了有机化学的考查分量，且考查难度、技能要求有所降低。如Ⅰ卷中去年有三个题涉及有机化学，今年只有一个题即地第7题，但试卷在Ⅱ卷中通过设置第26题有机实验和第28题的在乙醇合成中考查化学反应原理的方式进行了补偿。在26、28题、选做题38题中，试题以有机物基础物质、基本性质、有机物质的合成为载体，考查了学生应用有机物基础知识，分析、推理常见有机物结构和性质的能力。同时对学生接收、应用信息探究有机化学反应方程式（如28题的乙醇乙烯间接水合法）的能力提出更高要求，对我省高中化学课的教学实践有很强的指导效果，使教师在处理选修5的教学深度和广度上有了依据。

今年的选择题几乎都给考生以似曾相识的感觉，但个别题如第9题，新颖度很高，考查了学生自主学习能力。七个选择题以基础知识和主干知识为切入点，立足教材，考查学生利用已有的化学知识分析、判断及解决问题的能力。每个选项既关系到基本知识，又考查学生分析问题，应用知识的能力。所有题目都相对平和，大多能够较易上手。今年的选择题中加大了化学反应原理部分内容的考查。如第8题、第9题、第10题、第11题等。

今年II卷题型风格出现了题目与去年及其相似的特征，特别是26题、28题，它们分别与去年的26题、28题在命题的知识点和命题形式均以有机实验和有机合成呈现，有点匪夷所思。27题考查的次磷酸，也在2007年的全国卷和2009年的广东卷中出现过。但是在必考题中今年没有出现大家预猜的化学工艺流程题目及无机框图题，令猜题者们大失所望。II卷的题目多以工业生产创设情境，联系教材，题目信息鲜活、生动，对学生知识迁移、综合应用能力要求较高。非选择题以新信息、新情景的设置为切入点，突出考查了学生对所学主干知识灵活运用能力和运用实验知识解决化学问题的能力。从知识落点和三维目标的选择角度看，强调能力，较好的体现了新课程特色和化学学科特征。三道大题是对《考试说明》中要求的各项化学能力作了全面的测试。主要涉及到化学方程式的书写、热化学方程式的书写、盖斯定律，化学实验的基本操作、物质的制备与分离提纯等化学主干知识。Ⅱ卷中第26题以有机物乙酸异戊酯的制取实验，考查化学实验，从仪器名称到注意事项、到问题处理、化学计算。其中侧重化学实验能力的考查，对学生的化学实验仪器的选择，产物分离提纯的处理、产率计算有较高要求。第27题以次磷酸（H3PO2）是一种精细化工产品为背景考查电解质在溶液中的电离、氧化还原反应、盐类的水解、电化学以及部分元素化合物知识。第28题以乙醇由乙烯直接水合法或间接水合法生产制备为题材考查热化学方程式、化学平衡及其影响因素，其中设计的用平衡分压表示平衡常数的信息型计算题考查了学生自主学习的能力，非常新颖，本题侧重考查了热化学方程式、化学平衡等化学核心知识，效果很好。

三道选考题，平行设置，难度适中，多元选择符合新课程的多元化、个性化的教育理念。第36题图（a）为目前国际上磷矿石利用的大致情况，其中湿法磷酸是指磷矿石用过量硫酸分解制备磷酸。图（b）是热法磷酸生产过各中由磷灰石制单质磷的流程。一个题出现两个流程图颇有新意。制备的流程以及工业生产的原理和技术应用的细节，体现了技术和化工生产的关系。第37题突出化学物质结构与性质的关系，设问的内容和形式基本与往年相似；第38题是经典型的有机合成题，考查了学生提取相关信息，进行加工、整合信息的能力，分析问题和解决问题的能力，主要考查反应类型、有机方程式的书写、同分异构等常规知识点同时也突出了新课程标准的特点。

义煤集团煤与瓦斯突出基本特征分析 篇4

截至目前, 义马煤业集团5个突出矿井均发生过煤与瓦斯突出事故, 给义煤集团带来了严重的安全隐患。

1.1 新安煤田煤与瓦斯突出概况

新安煤田属义煤集团东部煤田, 现有新安煤矿、孟津煤矿、义安煤矿、新义煤矿4对矿井, 主采二1煤层。煤田内4对矿井均为煤与瓦斯突出矿井, 截至目前, 共发生煤与瓦斯突出18次, 其中新安煤矿11次, 孟津煤矿1次, 义安煤矿3次, 新义煤矿3次;按突出煤层分类, 二1煤层17次, 二2煤层1次;按突出地点分类, 煤巷掘进工作面16次, 回采工作面1次, 井筒揭煤1次。突出强度2～1050t, 涌出瓦斯53～86906m3。

1.2义络煤田煤与瓦斯突出概况

义络煤田位于洛阳市宜阳县内, 现有义煤集团李沟矿和义络矿, 主采二1煤层。其中李沟矿为煤与瓦斯突出矿井, 截至目前, 共发生突出5次。按突出类型分, 均为倾出, 其中最大的一次突出是在1963年3月1日北大巷回风上山掘进时发生的突出, 突出煤量170t, 涌出瓦斯18994m3。

2 煤与瓦斯突出基本特征

2.1突出类型

矿区共发生有记载的瓦斯突出23次, 其中6次可定为突出, 占26.09%, 倾出7次, 占30.43%, 压出10次, 占43.48%。从突出类型来看, 压出较多, 而突出、倾出相对较少。

2.2突出强度

2.2.1煤与瓦斯突出次数

在23次煤与瓦斯突出中, 特大型突出1次, 突出发生在新义矿12011工作面皮带顺槽掘进时, 占突出总数的4.35%;大型突出2次, 分别发生在新义矿12011工作面皮带顺槽掘进时和孟津矿井筒揭煤时, 占突出总数的8.7%;中型突出4次 (义安矿1次中型突出, 突出煤量246.5t, 李沟公司3次中型倾出) , 占突出总数的17.39%;小型突出16次 (义安矿2次, 新义矿1次, 新安矿11次, 李沟矿2次) , 占突出总数的69.57%。

2.2.2煤与瓦斯突出煤量和涌出瓦斯量

23次煤与瓦斯突出共突出煤量3653.9t, 涌出瓦斯211360m3。1次特大型突出 (新义矿12011工作面皮带顺槽煤巷掘进) , 突出煤量1050t, 涌出瓦斯43000m3, 分别占突出总煤量的28.74%和瓦斯涌出总量的20.34%;2次大型突出分别突出煤量680t和828t, 涌出瓦斯25000m3和86906m3, 分别占突出总煤量的18.61%、22.66%和瓦斯涌出总量的11.83%、41.12%;4次中型突出分别突出煤量129t、168t、170t和246.5t, 涌出瓦斯11484m3、91m3、18994m3和10432m3, 分别占突出煤量的3.53%、4.6%、4.65%、6.75%和瓦斯涌出量的5.43%、0.004%、8.99%、4.94%;其余小型突出共突出煤量382.4t, 涌出瓦斯15453m3, 分别占突出煤量的10.47%和瓦斯涌出量的7.31%。

从突出强度来看, 小中型突出较多, 特大型及大型突出相对较少。

2.3突出地点

23次瓦斯突出中, 回采工作面突出1次, 占突出总数的4.35%。煤巷掘进期间发生突出18次, 占78.26%, 石门 (井筒) 揭煤突出3次, 占13.04%, 义安矿岩巷沿薄煤层 (厚0.3m以下) 掘进时突出1次。占突出总数的4.35%。

从突出地点来看, 突出大多发生在煤巷掘进工作面。

2.4突出征兆

从突出征兆来看, 绝大多数瓦斯动力现象发生前有预兆, 最突出的预兆是:响煤炮、煤尘飞扬、煤体外移或从煤墙上部脱落 (片帮) 、瓦斯涌出突然增大并伴随探头报警等。

2.5作业方式

从23次不完全统计的情况来看, 突出主要发生在架棚、背帮、栽腿或攉煤的时候, 最大一次突出的作业工序是打锚杆、挂网, 并不全是发生在放炮落煤或是风镐作业环节, 可见煤层具有延时突出的特点。

2.6突出孔洞

除特大型、大型突出外, 中小型突出没有明显的突出空洞, 煤没有被抛出或向外抛出的距离较近, 多数煤呈块状, 按煤的自然安息角堆积或小于煤的自然安息角, 没有明显的分选现象, 绝大多数突出后的空洞与冒片形成的空顶 (帮) 相似。

2.7地质构造

地质构造发育区和煤层的突然变化区 (由薄变厚的过渡区) 附近是突出的主要发生地。

3 煤与瓦斯突出发生的主要影响因素

3.1始突深度与标高

义煤集团最小始突深度为188m, 对应的始突标高为+118m。其中新安矿始突深度为290m, 始突标高为+60m;义安矿始突深度为670m, 始突标高为-304m;孟津矿突出1次, 突出深度为768.5m, 突出标高为-331.5m;新义矿突出3次, 突出深度为665m, 突出标高为-274.6m。李沟公司始突深度为188m, 始突标高为+118m;

3.2瓦斯含量

新安矿的煤层瓦斯含量为4.9～13.33m3/t, 不同的采区煤层瓦斯含量略有差异;义安矿的煤层瓦斯含量为6.76～14.52m3/t, 平均为9.8m3/t;新义矿的煤层瓦斯含量为8.34～12.84m3/t;孟津矿的最大煤层瓦斯含量为12.42m3/t;李沟矿的煤层瓦斯含量为5.25～8.44m3/t, 平均为7.12m3/t;均高于始突瓦斯含量8m3/t的规定, 具备发生煤与瓦斯突出的条件。

3.3煤层厚度及煤厚变化

煤层厚度变化影响着瓦斯生成量, 造成了瓦斯分布上的差异, 煤厚变化梯度在一定程度上也反映了瓦斯变化梯度。

由于煤厚变化大, 受成煤后期构造影响, 煤层原生结构收到严重破坏, 有利于瓦斯的赋存, 尤其是在煤层厚度明显增加的区域, 受煤层厚度和小构造的控制, 瓦斯质量体积及涌出量存在明显的不均衡性, 瓦斯变化较大, 瓦斯赋存不稳定, 往往是瓦斯涌出的异常区段。因此, 新安煤田及义络煤田内多数突出点分布在煤层变厚或变薄的煤层厚度变化地带。

3.4煤体破坏类型

煤体破坏程度越高, 煤体越干燥, 煤体黏结性越差, 越容易发生突出。煤体水分越低, 瓦斯解析速度越快, 煤体黏结性越差, 抗突出能力也越弱。

新安煤田的煤层为Ⅲ～Ⅴ类构造软煤, 义络煤田大部分为Ⅲ类构造煤, 具备发生煤与瓦斯突出的条件。

3.5地质构造

李沟矿位于宜洛煤田西部, 总体构造形态为一轴向北西～南东向, 向北西仰起, 仰起角6～14°的向斜构造, 并发育多条北东向和北西向断层。李沟矿控制性地质构造为李沟向斜。该向斜轴部位于区内中部, 轴向北西～南东向, 向北西仰起, 仰起角6～14°, 轴面近直立, 延伸长度大于5km。向斜东北翼地层走向95～110°, 倾向185～200°, 倾角25～45°, 西南翼地层走向175～180°, 倾向85～90°, 倾角25～48°。在向斜轴部以南, 瓦斯赋存有逐渐增加的趋势, 这在现场参数测试结果、矿井瓦斯涌出、日常预测参数等方面均得到验证。从区域构造背景来看, 在李沟矿南部边界, 发育陈宅吕沟逆断层、葛家崖逆断层、王家门逆断层等落差均在100m以上的大型逆断层。这些断层属于封闭型断层, 不利于瓦斯的逸散, 从而造成了李沟井田南翼从北向南瓦斯赋存逐渐增大的趋势。根据统计, 新安煤田的瓦斯突出点多集中在小褶区的轴部和小断层附近。

4 结论

突出特征 篇5

1 基于瓦斯涌出特征预警系统原理

实践表明, 煤巷掘进工作面瓦斯涌出特征和煤与瓦斯突出之间存在关联 (图1) 。在不同突出危险区域, 掘进面瓦斯涌出特征主要在瓦斯涌出量特征、瓦斯涌出峰值特征、瓦斯涌出波动特征以及瓦斯涌出趋势特征等方面存在显著的差异, 而这些差异蕴含着工作面突出危险信息。在事故理论、预警理论和瓦斯灾害防治理论指导下[1,2], 借助现有瓦斯监控系统, 建立了瓦斯涌出特征突出预警技术系统, 实现了自动采集煤巷掘进工作面瓦斯监控数据, 并分析了其瓦斯涌出特征相关因素与煤与瓦斯突出的内在联系, 并自动计算预警指标值, 从而进行煤巷掘进工作面的突出预警。同时, 通过井下监控环网、监控服务器和预警系统客户终端, 将各掘进工作面潜在突出危险预警信息及时发送给地面管理人员, 从而在线掌握各工作面安全状态 (图2) 。

2 预警指标及临界值确定

2.1 基于瓦斯涌出特征的突出预警指标模型建立

煤与瓦斯突出综合假说认为, 突出是由煤层瓦斯含量、煤体结构和地应力三大影响因素共同作用的结果[3,4]。在同一地质环境条件下, 瓦斯含量大, 则可解吸瓦斯量就大, 瓦斯涌出量也随之增大;而对于同一地质条件下具有相同瓦斯含量的煤体, 如果煤体越软, 就使得煤体中瓦斯解吸性能越好, 解吸速度越快, 随之瓦斯解吸量也就越大。因此, 根据煤与瓦斯突出影响因素与瓦斯涌出特征的对应关系, 可建立表征瓦斯量的趋势预警指标A和表征煤体结构的状态预警指标B来实现对工作面前方一定距离煤体煤与瓦斯突出危险性的实时分析及预警。在对比传统瓦斯涌出指标的基础上, 研究确定了表征瓦斯量的趋势预警指标A和表征煤体结构的状态预警指标B。

(1) A指标以瓦斯监控系统的瓦斯浓度和掘进工作面风量为基础, 考虑掘进过程中工作面煤体渗透性能、可解吸瓦斯含量、残余瓦斯含量、掘进速度等因素, 建立数学模型 (公式1) , 来反映工作面前方煤层可解吸瓦斯含量的变化。

式中, A为表征瓦斯量的趋势预警指标;Qf为掘进工作面风量;c为掘进工作面特征系数;为第t分钟平均瓦斯浓度;Mt为0到第t分钟时间内的落煤总量;W0为工作面煤层残存瓦斯含量。

(2) B指标以瓦斯监控系统中的瓦斯浓度为基础, 考虑掘进工作面前方煤体吸附特性、工作面表面煤体的含量、煤体暴露面积、掘进落煤量和速度等因素, 建立数学模型 (公式2) , 来反映工作面前方煤体物理力学性质。

式中, B为表征煤体结构的状态预警指标;β为掘进工作面风量系数;为每班次时间范围内瓦斯浓度峰值;为每班次时间范围内最低瓦斯浓度值。

平舒公司长期的现场施工过程中, 当工作面遇到突出危险征兆 (瓦斯忽大忽小等情况) 时, 瓦斯涌出量特征和瓦斯涌出解吸特征存在明显异常, 这是因为工作面瓦斯涌出量受可解吸瓦斯含量控制, 工作面瓦斯解吸速度与煤体物理力学性质也有极为密切的关系。同等地质条件下, 煤体越软则解吸速度也就越快, 反之解吸速度越慢, 完全符合煤与瓦斯突出影响因素与瓦斯涌出特征之间的关系。经过对比分析表征瓦斯量的趋势预警指标A与工作面前方10 m范围内的实测可解吸瓦斯含量的关系 (图3) 、对比分析表征煤体结构的状态预警指标B与工作面软分层厚度的关系 (图4) , 从图3和图4表明它们之间具有很好的相关性, 能客观精确反映工作面前方可解吸瓦斯含量和软分层厚度的变化, 可作为瓦斯涌出特征突出预警指标, 实现工作面突出危险性非接触连续式预警。

2.2 突出预警指标的临界值确定

根据预警理论, 瓦斯涌出特征突出预警技术既要能捕捉工作面前方煤体的突出危险信息, 同时也要能反映工作面前方潜在的威胁, 因此将预警结果划分为“红色、橙色、绿色”3种预警等级[5,6,7,8,9]。“红色”表示已达到危险值, 需停止作业并进一步确认后采取措施;“橙色”表示指标接近危险临界值, 有向危险发展的趋势, 提醒关注;“绿色”表示各种瓦斯涌出特征突出预警指标正常, 可以作业。根据井下实际情况, 要求预警系统每分钟给出一个实时的预警结果, 每班次依据突出预警指标最大值给出一个最终预警结果, 以达到在线监控及预警。

采用“三率法”来确定合理的预警指标。“三率”即预警突出危险率η1、预警突出准确率η2和预警不突出准确率η3。合理的预警指标应满足3个方面的要求: (1) 预警突出危险率η1与实际突出危险率接近; (2) 预警突出准确率η2超过50%; (3) 预警不突出准确率η3应达到100%。同时要求所确定的预警指标临界值对全井田范围适用, 即对突出危险区和无突出危险区均能适用, 对处于突出危险区工作面的突出危险性要能准确、及时报警, 对处于无突出危险区的工作面在正常情况下则不能乱报、误报。

突出预警指标临界值主要采用瓦斯突出参数测定法和地质统计法相结合来确定, 即根据所发生的突出预警指标值与实测瓦斯突出参数及地质构造情况对比确定。平舒公司采用K1及S值作为局部预测指标, 临界值分别为0.5和6.0。判定为“红色”预警包括当掘进工作面瓦斯浓度超过规定值、实测K1值和S值等超标, 打钻过程中存在卡钻顶钻夹钻喷孔等动力现象;当工作面实测K1值和S值等指标接近临界值或探明工作面前方存在地质构造、软煤等异常情况, 判定为潜在危险的可能, 即“橙色”;工作面上述以外情况为“绿色”。根据现场实际情况, 选取处于突出危险区的81111进风巷和处于无突出危险区的81106进风巷进行考察。通过81111进风巷累计进尺420 m、50个循环和81106进风巷累计进尺518 m、62个循环的对比分析确定9号煤层A、B突出预警指标临界值见表1, 预警指标可靠性分析结果见表2。

3 应用效果

为验证所确定的预警指标可靠性和预警效果情况, 需要进一步扩大现场试验。考察方法是当预警系统发布预警结果后, 与井下实测K1或S值、瓦斯含量以及探明观测是否存在地质构造作对比分析, 若预警结果和实测结果相吻合, 则说明预警结果是可靠的;否则预警效果不行。通过长达4个多月的全矿12个掘进工作面扩大应用试验, 12个掘进工作面累计进尺超过4 029 m, 发布“绿色”预警3 656次, 占90.74%, “橙色”预警216次, 占总预警次数5.36%, “红色”预警157次, 占3.9%, 总体“橙色”和“红色”的预警突出准确率为82.5%, “绿色”的预警不突出准确率为100%, 预警效果分析见表3。

以矿井81111进风巷与81111回风巷为主要考察对象, 考察时间为2012年10月1—29日, 考察期间81111进风巷累计进尺167 m, 共有3个区段的异常预警, 81111回风巷累计进尺136 m, 共有4个区段的异常预警, 其详细预警情况、实际突出危险情况、矿方采取的应对措施如图5、图6所示。

基于瓦斯涌出特征的突出预警技术及系统的建设与应用, 取得了以下效果。

(1) 实现了煤巷掘进工作面前方10 m范围内的突出危险性在线分析, 并且不间断发布预警信息, 这种非接触连续式的突出预警方法弥补传统钻屑指标的不足, 优势明显。

(2) 提高了防突工作面突出危险判识的准确性, 促进了矿井安全生产。通过现场考察, 确定的预警A指标和B指标, 其临界值分别为1.0和0.7, 预警突出准确率达82.5%和预警不突出准确率达100%。充分说明瓦斯涌出特征突出预警技术在平舒公司具有较好应用效果和使用价值。

4 结语

瓦斯涌出特征突出预警系统是一套成熟的技术体系, 其关键是确定合理、适用的瓦斯涌出特征预警指标及其临界值。实践表明, 该技术实现了煤巷掘进工作面瓦斯涌出信息的实时采集、涌出特征的动态分析和突出危险的实时、不间断预警, 提高了突出危险判识的准确性和各部门工作效率, 大幅提升了矿井防突技术水平, 促进了矿井安全生产, 对全国其他瓦斯突出矿井具有借鉴意义。

摘要：针对传统接触不连续式打钻预测煤与瓦斯突出危险性的问题, 提出了基于瓦斯涌出特征的非接触连接式突出预警技术。该技术借助煤矿瓦斯监控系统和局域网, 建立基于瓦斯涌出特征的突出预警系统, 实现了矿井掘进工作面突出危险的在线分析及预警。通过对平舒公司12个煤巷掘进工作面跟踪考察, 确定了A、B两个瓦斯涌出特征指标, 其临界值分别为1.0和0.7, 预警突出准确率82.5%和预警不突出准确率100%。预警系统的成功应用, 提高了工作面突出危险判识的准确性和掘进速度, 为突出预测增添了技术手段。

关键词：瓦斯涌出特征,突出预警,预警指标,临界值

参考文献

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突出特征 篇6

关键词：腰椎间盘突出症,躯体化,情绪状态

腰椎间盘突出症(腰突症)是一种脊柱损伤与退行性疾病,病程较长,反复发作,我国人群的平均患病率为8%~25%[1];椎间盘突出的发病原因为腰椎间盘退变引起的,是中老年患者的常见病。主要表现为腰痛、下肢放射痛及腰部活动受限,严重时可引发大小便失禁等功能障碍。许多患者由于疾病的反复发作,长期处在慢性疼痛的状态中,大多会伴有紧张、焦虑、抑郁等情绪反应,甚至出现焦虑症或抑郁症。不仅影响到患者的工作和生活状态,还会给患者的临床症状带来更为复杂的影响。本文通过对185例腰椎间盘突出症患者的情绪状态调查和分析,了解年龄因素对腰突症患者可能出现的焦虑情绪反应的影响。现将结果报道如下:

1 资料与方法

1.1 一般资料

样本为2008~2009年住院患者185例,其中,男120例,女65例,年龄17~77岁,平均(43.88±12.19)岁;入组标准按CCMD-3诊断标准,符合慢性椎间盘突出症患者,同时排除其他外伤骨折、肿瘤及严重的精神疾病者。

1.2 方法

1.2.1 心理测评

将入院测评列入入院检查项目中,此项目在临床心理科专业心理测评师指导下,完成对症状自评量表SCL-90的填写。SCL-90由90个条目组成,每个条目采用5级评分(无=1分、轻度=2分、中度=3分、偏重=4分、严重=5分),要求患者根据自己近一周的实际情况,回答每一条目。

1.2.2 分组设计

以年龄为自变量,对数据进行统计分析,探讨不同年龄段患者的心理状态。其中40岁及以下为组Ⅰ、41~50岁为组Ⅱ、51~60岁为组Ⅲ,61岁及以上为组Ⅳ。

1.2.3 数据处理

采用第四军医大学研制的DXC-Ⅲ型多项心理测评仪。

2 结果

2.1 总体情绪状态检出率比较

185例腰椎间盘突出症患者中,从情绪症状反应的频数和强度看,依次为躯体化症状、强迫症状、抑郁症状。躯体化症状检出率最高,为27.56%,强迫症状为17.83%,抑郁症状为12.43%(表1)。

2.2 不同年龄阶段阳性因子比较

结果显示40岁以下的患者阳性因子最少,随着年龄的增长,阳性因子呈递增趋势。除组Ⅰ外,组Ⅱ和组Ⅲ阳性因子依次以躯体化症状、强迫症状、抑郁症状为主;而61岁及以上即组Ⅳ的阳性因子依次以躯体化症状、敌对症状、强迫症状、抑郁症状为主要表现(表2)。

3 讨论

3.1 腰突症患者大多具有抑郁焦虑情绪

腰突症是以反复发作的慢性疼痛为主的一种常见病,易产生抑郁、焦虑、恐惧等不良情绪,出现自主神经功能紊乱,影响疾病的进程和康复[2]。由于腰突症患者是以下肢功能受限和疼痛为主要临床症状的,这使得患者减少了与外界接触能力,增加了孤寂感,容易把注意力集中在躯体的疼痛症状上,如有不适,患者希望能尽快得到解决,如果不能及时满足其需求,则可能引起他们情绪的波动,产生敌对和偏执心理[3]。本调查发现185例腰椎间盘突出症患者中,从情绪症状反应的频数和强度看依次为躯体化症状、强迫症状、抑郁症状。躯体化症状检出率最高,为27.56%,强迫症状为17.83%,抑郁症状为12.43%。这些都证实了腰突症患者的情绪紊乱状态。

3.2 年龄因素对腰突症患者情绪的影响

不同年龄阶段,社会角色不同,家庭责任也不尽相同。年龄越高,责任相对越大,生活及工作压力也越大。这就意味着心理压力比较大。患病后的情绪波动也就会比较大。本调查发现,40岁以下的患者情绪影响的阳性因子比较少,而随着年龄的增长,阳性因子呈递增趋势。40岁以上各组的阳性因子主要为躯体症状、强迫症状、抑郁症状、敌对症状等。这些都证实了中年以上患者家庭及社会压力对其患病后情绪状态的影响。

3.3 躯体化症状对椎间盘突出症患者的突出影响

本调查还发现,各组患者情绪化影响因子中,躯体化症状为主要反应,占27.56%。这比较符合以躯体疼痛为主要症状腰突症临床表现。随着年龄的增长,躯体化症状的阳性检出率呈现递增趋势,尤其是61岁及以上患者,躯体化症状检出率达到了84%,同时61岁及以上患者的敌对情绪检出率也较高,占84.43%,这和以前的文献报道[4]比较一致。这一结果进一步显示,躯体疼痛会带来负性情绪反应,并因此加重躯体化的症状。这也解释了临床上经常发现部分腰突症的患者的躯体化症状表现重于实际病理改变的原因。提示慢性疼痛患者心因性因素对临床状态的重要影响。

通过本调查可以看到强化关注躯体-心理关系在腰突症患者整体护理中的重要性,对于中年以上的腰突症患者尤为重要[5]。如何在临床治疗和护理过程中甄别症状与心理反应的关系,是治疗和护理腰突症乃至所有慢性疼痛患者的重要环节。由于篇幅限制,关于性别、症状等各种因素对于腰突症患者的症状学及情绪的影响,作者将另文阐述。

参考文献

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突出特征 篇7

关键词：煤与瓦斯突出,非接触式预测,预警系统,瓦斯涌出特征

近年来, 煤与瓦斯突出预测技术在我国虽然取得了一系列成果, 但是随着矿井开采强度和开采深度的不断加大, 矿井的安全生产和发展越来越受到传统的突出预测方法的制约。传统的突出预测方法作业时间较长、预测位置不连续, 打钻预测不安全, 严重束缚了突出矿井生产力的发展。因此, 研究一种非接触式、连续的突出预测方法, 实时地、不间断地预测工作面突出危险性, 对解放突出矿井生产力、提高矿井生产效率是十分必要的[1,2]。

1 瓦斯涌出特征预警技术原理

在众多非接触式预测手段中, 利用瓦斯涌出特征预测煤与瓦斯突出在软硬件设施上的准备是最充分的, 其可以利用现有的矿井瓦斯监控系统的软硬件设备, 实现对现场瓦斯数据的实时采集, 不需要多余的辅助设备。矿井工作面瓦斯涌出动态特征突出预警系统 (以下简称KJA系统) , 以计算机和网络连接为运行环境, 在线采集、分析瓦斯监控数据, 对工作面突出危险性进行实时预测预报, 达到非接触式、连续预测煤与瓦斯突出的目的。

煤与瓦斯突出事故的发生不是偶然的, 从煤与瓦斯突出能量机理的角度研究, 煤与瓦斯突出事故的发生是煤体内部能量不断积累或增加的必然结果。而这种能量积累与增加包括煤体瓦斯能量、煤体地应力能量的增加, 以及煤体抵抗突出危险性能力的坚固性降低。任何一项突出预测技术的研究原理, 都是通过采用不同的手段测定或预测工作面前方煤体瓦斯含量、地应力、煤体结构三大突出影响因素的发展状态或趋势, 并以此对工作面进行突出危险性预测或评价。瓦斯涌出特征指标可以通过对工作面瓦斯涌出量特征、解吸特征的捕捉, 实时反映工作面前方煤体瓦斯含量、煤体结构等突出影响因素的发展状态与趋势, 并以此实现对工作面前方煤体突出危险性的预测预报。

一般认为, 工作面瓦斯涌出主要是通过煤体瓦斯扩散、瓦斯渗流以及瓦斯解吸三个方面综合产生的。影响瓦斯扩散、瓦斯渗流以及瓦斯解吸的因素极多, 并会出现相互制约的情况, 分析这些因素对瓦斯涌出的单独影响极为困难。但在较长时间范围内的瓦斯涌出量始终是受控于煤体的可解吸瓦斯含量的, 表明在煤体瓦斯可以充分扩散、渗流或解吸的时空内, 瓦斯涌出量的影响因素是煤体的瓦斯含量。研究表明, 工作面瓦斯解吸速度与煤体物理力学性质之间存在极为密切的关系, 煤体越软, 解吸速度也就越快, 反之解吸速度越慢。通过对这两种情况的分析, 可以建立以瓦斯涌出量为基础的A指标, 以及与瓦斯解吸初始量为基础的B指标来反映工作面煤体瓦斯含量、煤体物理力学性质的发展状态与趋势。

2 矿井基本情况

2.1 矿井概况

松藻煤电公司渝阳煤矿位于重庆南桐煤田大坪子井田松藻矿区中部, 紧邻渝黔交界处。井田东部以两河口向斜轴与同华煤矿及逢春煤矿交界, 南与羊叉河、逢春煤矿和石壕煤矿交界, 西以羊叉河与打通一矿分界, 北以+0 m标高为开采技术边界。井田内地形高度一般在+550～+750 m, 最高点为南面的大山堡, 高程+804.60 m, 最低处为羊叉河谷, 高程+375 m, 相对高差430 m。地势东南高北西低, 东部边缘及南端、西缘被三岔河、羊叉河切割成低谷深沟。井田含煤6～11层, 煤层总厚度3.11～8.59 m, 平均厚度为6.45 m, 全区可采及局部可采煤层有4层, 其总厚度为1.94～7.41 m, 平均厚4.92 m。其中7#煤层因作为保护层开采, 突出危险性较大。

2.2 瓦斯涌出特征与突出危险性之间的关联

渝阳煤矿与重庆煤科院通过大量的联合试验研究分析, 发现渝阳煤矿主要突出煤层 (7#、8#煤层) 的瓦斯涌出特征与工作面前方煤体主要突出影响因素之间存在极为密切的关联:工作面前方5～10 m处煤体可解吸瓦斯含量与瓦斯涌出特征指标A之间的关联;工作面前方1～3 m处煤体物理力学性质与瓦斯涌出特征指标B之间的关联, 如图1—2所示。

由图1—2分析可以发现, 瓦斯涌出特征指标A、B可以较好地反映工作面前方的主要突出影响因素——煤体瓦斯含量与煤体物理力学性质。这为利用瓦斯涌出特征连续预测煤与瓦斯突出技术在渝阳煤矿的应用奠定了坚实的技术基础。根据渝阳煤矿7#煤层长期以来的瓦斯含量以及软分层厚度的突出预测指标超标时, 由A、B指标的表现, 可以初步确定渝阳煤矿7#煤层瓦斯涌出特征A、B指标的临界值, 见表1。

2.3 工作面防突措施

渝阳煤矿7#煤层开采进入N三区以来, 受到N三区埋深大、煤层透气性降低、煤层赋存紊乱等众多突出影响因素的干扰, 防突形势异常严峻。因此试验选择N三区第1条煤巷掘进工作面作为研究对象。N3702工作面是渝阳煤矿N三区首采工作面N3702运输巷道, 高程在596～778 m, 7#煤层埋深在515～932 m, 煤层厚度稳定, 平均厚0.95 m。

2.3.1 工作面区域防突措施

N3702运输巷采取穿层预抽钻孔作为该巷道的区域防突措施, 穿层条带预抽钻孔于2008年7月开始在巷内由上往下施工, 钻孔终孔间距×场间距=6 m×6 m, 钻孔终孔位于7#煤层顶板0.5 m。钻孔控制巷道两帮15 m以外。所有钻孔施工完成后及时并入系统进行抽放, 预抽时间超过12个月。N3702运输巷的区域效果检验钻孔在瓦斯巷内, 采用ZYG-150型钻机共施工3个Φ65 mm的钻孔, 区域效果检验钻孔控制N3702运输巷上段127 m。通过快速测定煤层瓦斯含量和钻屑瓦斯解吸指标法预测区域措施的预抽效果。效果检验孔施工过程中均无动力现象, 实测煤层残余瓦斯含量:1#钻孔为4.6 m3/t, 2#钻孔为11.2 m3/t, 3#钻孔为6.3 m3/t, 4#钻孔为16.3 m3/t, 其布置如图3所示。

该工作面区域防突措施效果检验表明, 在部分区域效果较好, 但部分区域可能存在抽采孔垮塌等情况, 瓦斯抽采效果不够理想, 需要在该区域补打瓦斯排放孔后再进行区域效果检验, 待瓦斯含量低于8 m3/t 后再进行掘进。

2.3.2 工作面局部防突措施

N3702运输巷掘进时采用FIV风动钻机施工5个Φ65 mm的预抽兼排放孔, 1个孔沿巷道方向施工, 钻孔终孔间距3.2 m, 控制巷道两帮4.2 m, 钻孔均布置于煤层软分层中 (无软分层时布置于煤层中部) , 孔深12 m (平距) , 钻孔每钻进2 m测定1次钻屑瓦斯解吸指标K1值, 钻孔每钻进1 m测定该段的全部钻屑量SA值, 并观察施工过程中的动力现象。当预测指标K1≥0.5 mL/ (g·min1/2) , Smax≥12 kg/m, 或出现喷孔等施工中的动力现象时, 按孔底间距0.8 m 施工23个排放钻孔, 孔深12 m (平距) , 钻孔控制巷道两帮5.0 m, 经检验有效后保持5 m超前距, 若遇地质构造带, 则保持7 m超前距掘进。

3 瓦斯涌出特征预警指标预警效果

瓦斯涌出特征指标在井下实际应用效果分析, 主要通过三个方面验证瓦斯涌出预警指标的可靠性:一是井下日常预测指标超标时, 瓦斯涌出特征指标呈威胁及以上状态;二是井下地质、瓦斯赋存等出现异常现象时, 瓦斯涌出特征指标出现相应的反映;三是井下出现打钻喷孔等动力现象之前, 瓦斯涌出特征指标呈威胁及以上状态。只有通过这三种信息的综合验证, 才能有效地说明瓦斯涌出特征指标的可靠性。渝阳煤矿N3702运输巷掘进工作面井下实际突出危险信息见表2 (2010年7—9月) 。

通过对表2数据分析发现, N3702运输巷突出危险性在7月17日至9月2日主要分为4个阶段:一是7月17日至8月8日期间, 井下工作面突出危险性较小且发展较为平稳, 没有出现明显的异常现象;二是8月9日至8月19日期间, 工作面软分层厚度呈现明显的增厚现象, 且厚度达到0.2 m以上;三是8月21日至8月26日期间, 工作面突出危险性较为稳定;四是8月30日至9月2日期间, 工作面突出危险性持续恶化, 呈现显著的突出危险性。

自2010年7月17日至9月2日期间, 瓦斯涌出特征指标A、B的表现与井下实测突出危险指标对比关系见图4—5。

通过表1与图4—5的对比分析, 可以较为明显地发现, 瓦斯涌出特征指标的预警结果也分为4个阶段:7月17日至8月11日期间, 预警结果为正常;8月11日至8月17日期间, 瓦斯涌出指标呈现一定的异常, 提前1 d预警了井下突出危险性的变化;8月17日至8月30日期间, 预警结果为正常;8月31日至9月2日期间, 瓦斯涌出指标呈现异常现象, 提前2 d预警到工作面前方的喷口动力现象。预警结果表明, 瓦斯涌出特征指标在松藻渝阳煤矿突出预警的应用取得初步成效。

4 结语

瓦斯涌出特征突出预警技术在松藻渝阳煤矿的试验研究表明, 瓦斯涌出特征指标A、B通过对井下工作面煤体瓦斯含量以及煤体物理力学性质的反映, 可以较为有效地预警部分工作面突出危险性, 这也首次通过现场验证了该技术已基本具备现场突出预警应用的能力;另外, 瓦斯涌出特征突出预警技术是近年来发展较为迅速的非接触式连续预测技术之一, 由于其较为便利的使用与研究特点越来越受到众多现场、研究工作者的青睐。该技术的问世, 极有可能改变矿井现有突出预警技术的格局;渝阳煤矿通过对KJA系统的辅助、针对性使用, 可以有效地提高突出危险预测的准确性, 提高了矿井技术人员对井下突出危险性的分析效率, 为同类矿井工作面突出防治管理以及突出危险性预警提供了参考。

参考文献

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突出特征 篇8

1 瓦斯涌出规律

一般认为, 掘进工作面瓦斯涌出主要是通过煤体瓦斯扩散、瓦斯渗流以及瓦斯解吸3个方面综合作用产生的, 其中瓦斯扩散符合菲克 (Fick) 定律, 瓦斯渗流符合达西 (Darcy) 定律, 而瓦斯解吸则符合朗格缪尔 (Langmuir) 理论。

1.1 瓦斯扩散

掘进工作面的瓦斯扩散属于非稳态扩散, 煤体内的瓦斯量随时间变化而变化, 即dc/dt≠0。因此根据气体扩散方程可以建立煤体瓦斯的三维扩散方程:

式中:q1为单位面积煤体截面的瓦斯扩散速度, m L/s;c为单位体积煤体内的瓦斯气体量, m L;D为扩散系数, m L/s。

由式 (1) 可知, 在煤体瓦斯扩散过程中, 瓦斯扩散量受到扩散界面的瓦斯浓度与扩散系数D的影响。井下掘进工作面瓦斯扩散前的浓度由煤体内的瓦斯含量决定, 而扩散系数D主要受到扩散介质结构的影响。因此可以认为在t时间内, 煤体瓦斯扩散量Q1可表示为:

1.2 瓦斯渗流

周世宁院士1965年[1]提出煤层瓦斯流动基本符合达西渗透定律, 这为我国瓦斯运移理论研究奠定了基础, 即:

式中:K为渗透率;μ为流体的绝对黏度, Pa·s;p为流体压力, Pa;q2为单位面积煤体瓦斯渗流速度, m L/s。

掘进工作面煤体瓦斯渗流的影响因素较多, 煤体本身的渗透性、地应力、煤体的温度、瓦斯压力、吸附作用等都会对煤体瓦斯渗流产生影响, 但是煤体温度、吸附特性等对瓦斯渗流的影响, 远小于煤体本身渗透特性、地应力以及瓦斯压力对瓦斯渗流的影响, 而地应力对煤体瓦斯渗流的影响也是通过影响或控制煤体渗透性来达到的, 因此可以认为影响煤体瓦斯渗流速度的主要因素是煤体的渗透性及煤体的瓦斯含量。

在t时间内, 煤体瓦斯渗流量Q2可表示为:

1.3 瓦斯解吸

大多数煤体都是一种天然的固体吸附剂, 其对瓦斯的吸附是典型的固相—气相吸附[2]。一般认为, 煤体对瓦斯的吸附符合Langmuir理论, 即对于同一种煤质, 煤体的极限吸附量a与极限解吸速度kd是恒定的。在单位面积煤体截面下瓦斯解吸速度v与被吸附的分子数有关, 而煤体的整体解吸速度q3与煤体瓦斯含量以及煤体暴露的新增表面积S相关, 即:

另外, 实验室研究表明, 受相同机械功作用, 煤体暴露的新增表面积S与煤体的坚固性系数f呈负指数相关关系[3], 即:

因此, 煤体的整体解吸速度q3的表达式为:

则t时间内, 落煤瓦斯解吸量Q3可表示为:

式中:kd为单位面积分子极限脱附 (解吸) 速度, m L/ (cm2·s) ;A0为t=0时刻单位面积煤体瓦斯吸附量, m L/cm2;A为单位面积煤体有效吸附量, m L/cm2;W为单位质量煤体受功, J/kg;a为单位面积煤体极限吸附量, m L/cm2;S为煤体暴露新增表面积, cm2;f为煤的坚固性系数;q3为单位面积煤体瓦斯解吸速度, m L/s;Q3为煤体瓦斯解吸量, m L。

1.4 瓦斯涌出量

上述分析表明, 煤体瓦斯涌出量Q应为煤体瓦斯扩散量、渗流量以及解吸量之和, 即:

在较长时间内的瓦斯涌出量Q只与煤体瓦斯含量相关, 这是因为扩散系数以及渗透性对瓦斯涌出量的影响都是一种在时间或空间上的延迟现象, 并不会真正影响煤体在相当长时间内的瓦斯涌出量。而短时间内的瓦斯涌出初始量则是受到煤体瓦斯含量、煤体物理力学性质共同的影响, 这也为通过瓦斯涌出初始量预警煤与瓦斯突出危险性奠定了理论基础。

2 瓦斯解吸特征的试验分析

2.1 煤体瓦斯含量对瓦斯解吸的影响

为了证明上述理论分析结果, 通过实验对同一煤质、不同吸附瓦斯压力条件下, 煤体瓦斯解吸曲线规律以及瓦斯解吸初始量进行对比。实验对粒径为1~3 mm的煤样分别充入瓦斯气体, 待煤样达到吸附平衡后 (文中吸附平衡时间都为48 h) , 煤样的吸附瓦斯压力分别为0.58、0.88、2.04、2.78 MPa, 4组煤样瓦斯解吸曲线测定结果见图1, 并利用经典乘幂关系式Q=αti对解吸数据进行拟合。

各煤样在不同压力条件下瓦斯解吸特征参数见表1。由表1可知, 煤样在不同瓦斯压力条件下解吸, 其最大的不同在于反映瓦斯解吸初始量的瓦斯解吸特征指标α随着瓦斯压力的增大, α呈显著的单一增大趋势;i的变化不大, 则规律性不强。通过进一步分析发现, 煤体的瓦斯含量或瓦斯压力与α呈指数关系, 当t等于1时, α即为瓦斯解吸初始量, 见图2。

2.2 煤体物理力学性质对瓦斯解吸的影响

同一煤质、相同瓦斯压力条件下, 不同粒径的煤样瓦斯解吸曲线也存在显著的差异。实验利用同一煤质、粒径分别为1~3 mm煤样与0.5~1.0 mm煤样, 皆充入瓦斯气体至吸附平衡后, 瓦斯压力为0.58 MPa, 瓦斯解吸曲线见图3。

由图3可知, 煤样的粒径对瓦斯解吸初始量的影响较大, 煤样粒径越小, 瓦斯解吸初始量也就越大, 并呈对数关系, 见图4。

实践证明, 工作面煤层越软, 落煤后小粒径的煤量在总煤量中的比重越大, 因此可以认为瓦斯解吸特征指标α与煤体物理力学性质具有显著的相关性, 煤的平均坚固性系数越小, 落煤粒径越小, α越大。

上述实验表明, 瓦斯解吸特征指标α与瓦斯含量呈上升关系, 与煤体物理力学性质呈下降关系;而煤与瓦斯突出危险性也与瓦斯含量呈正相关关系, 与煤体物理力学性质呈负相关关系。因此, 可以建立综合反映煤体瓦斯含量、煤体物理力学性质的瓦斯解吸特征指标α。

3 瓦斯解吸特征指标的建立

煤矿安全监控系统在掘进工作面3~5 m位置的监控数据能够准确地反映工作面真实的瓦斯涌出数据[4,5], 因此可以建立瓦斯解吸特征指标的计算模型:

式中:q为t时间内瓦斯涌出量, m3/min;α为瓦斯解吸特征指标;i为瓦斯解吸参数。

4 利用瓦斯解吸特征指标预测突出的验证

以贵州某矿管子巷“1·24”突出事故以及重庆某矿“2·21”突出事故为例, 突出前巷道瓦斯涌出浓度以及瓦斯解吸特征指标α的预测效果见图5~8。

通过对2次突出事故前瓦斯解吸特征指标α的变化情况分析可知, 当接近突出区域时, 瓦斯解吸特征指标α会出现显著增大的现象。因此, 可以通过瓦斯解吸特征指标α有效地预测井下掘进工作面的突出危险性。

5 结论

1) 煤体的瓦斯解吸初始量是受瓦斯含量、煤体结构综合作用的结果, 煤体瓦斯含量越大, 煤体粒径越小, 瓦斯解吸初始量就越大。

2) 建立了反映煤体瓦斯解吸初始量的瓦斯解吸特征指标α的计算模型。

3) 井下掘进工作面落煤期间瓦斯自然解吸过程中的瓦斯解吸特征指标α, 与工作面突出危险性呈正相关关系。

4) 通过突出预测实例验证, 表明瓦斯解吸特征指标α具有一定的适用性。

摘要：理论分析了掘进工作面瓦斯涌出主要受到瓦斯含量、煤体物理力学性质的影响, 并通过实验室煤样解吸试验, 研究了同一煤质、不同瓦斯压力、不同粒径、不同煤体力学性质的煤样在瓦斯解吸过程中存在的显著差异, 指出瓦斯解吸特征指标α可以较好地反映煤体的瓦斯含量、煤体物理力学性质的变化情况。通过现场实例验证了瓦斯解吸特征指标α对于预测预报煤与瓦斯突出危险的可靠性。

关键词：瓦斯解吸,煤与瓦斯突出,突出预测,瓦斯解吸特征

参考文献

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突出特征 篇9

关键词：突出,主控因素,构造,分形

0 引言

林华煤矿是保证“西电东送”重点工程, 黔北发电厂和金沙发电厂用煤的主要煤矿。但是林华矿井瓦斯涌出量大, 煤与瓦斯突出严重。2001-2006年间二采区 (原林华一矿) 在井下施工过程中, 共发生煤与瓦斯突出动力现象24次 (其中2001年1次、2002年3次、2003年5次、2004年3次、2005年11次、2006年1次) 。其中23次发生在9号煤层掘进施工过程中, 1次发生在+1046m石门揭开5号煤层。矿井瓦斯灾害已成为制约矿井安全生产的主要因素。通过具体研究林华煤矿历次的煤与瓦斯突出事故资料, 定性、定量分析研究林华煤矿煤与瓦斯突出事故树, 得出断层为林华煤矿煤与瓦斯突出事故的主控因素, 运用分形理论中盒维法和信息维法分别对林华煤矿突出主控构造特征进行分析, 得出了煤与瓦斯突出控制构造的分形特征, 为未开采区域的煤与瓦斯突出预测提供了一种新的科学有效的方法。

1 林华煤矿煤与瓦斯突出的事故树分析

结合林华煤矿的实际瓦斯地质状况和建矿以来9号煤层已经发生的、有记载的瓦斯突出实际资料, 对矿井瓦斯突出事故树进行详细的分析。林华煤矿9号煤层已经发生且具有记载的突出事故23起, 将每一起瓦斯突出点及其附近的瓦斯地质资料进行整理、分析, 根据煤与瓦斯突出事故树[1,2,3,4,5] (图1) , 得出影响和控制该矿井瓦斯突出的基本事件包括:激发因素、断层构造、煤体厚度变化、煤层埋深、煤体倾角变化、煤体破碎性、煤体强度、煤层分叉及合并、断裂破碎带透气性, 采用事故树分析方法计算林华煤矿瓦斯突出事故树中各不同基本事件的结构重要度系数, 并按从大到小的顺序排列, 得出对林华煤矿瓦斯突出影响作用按重要性大小和控制程度依次为激发因素、断层、煤体破碎性、煤体强度、煤层分叉及合并、断裂破碎带透气性、煤层埋深、煤体倾角变化、煤体厚度变化等。这与矿山实际生产过程中积累的经验和目前实际掌握的资料是相符的。由于激发因素为人类矿山开采活动, 为不可避免因素, 只能降低外力的强度和采取避难措施。综上, 可以得出断层构造是林华煤矿煤与瓦斯突出的主控因素。

2 林华煤矿煤与瓦斯突出控制构造的分形特征

2.1 林华煤矿矿区地质概况

由于矿区内断层形态不规则, 分布复杂, 用传统的数学方法难以对其进行准确量化的描述。目前, 对煤与瓦斯突出的构造控制的研究仍处于定性分析阶段。分形几何学理论为定量描述不规则事物及其变化规律提供了有力的工具[6]。应用分形理论研究井田内断层构造对煤与瓦斯突出的控制作用, 可以全面准确地量化表达地质构造与瓦斯突出的关系。通过比较不同尺度上各类地质构造对突出危险性的控制, 可以形成较为可靠的突出预测指标。

林华煤矿位于金沙—黔西向斜的北西翼, 总体呈一向斜构造, 并有次一级褶曲 (新华向斜) 。金沙—黔西向斜位于井田之东侧, 轴长约20km, 走向NNE20°, 向斜宽约20 km, 其轴线在平面上呈“S”形, 北面变为北东东向, 南面为北东向, 为一开阔不对称向斜。新华向斜位于井田中部, 走向NEE70°左右, 井田内长约4km, 包括区外其清楚段长约11km, 为金沙—黔西向斜北西翼的次一级褶曲, 为一宽缓的不对称向斜, 轴面倾向北西, 向斜宽约2-4.5km。内发现断层15条, 其中:小于30m的断层6条, 隐伏断层9条。

2.2 林华煤矿煤与瓦斯突出的控制构造的分形特征

盒维法以不同边长为r的正方形格子构成网格平面去覆盖断层平面分布图[7,8,9,10,11,12], 统计出包含断层的网格数N (r) 。

根据分维的定义:

对N (r) 和r分别取对数后推导出:

将计算所得的一系列[lnr, ln N (r) ]值进行线性回归分析, 直线的斜率就是所求的盒维数a1。

断层体系的信息维数定义为:

式中, fi (r) 为断层落入第i个尺度为r的盒子内的概率, 令ni为第i个尺度为r的盒子内的断层条数, N为盒子总数, 则这一概率为:

在实际计算中, 令F (r) =-∑fi (r) lnfi (r) , 用实测的一系列 (F (r) , r) 值, 通过最小二乘法拟合得F (r) 与lnr之间的线性关系:

则可由直线斜率求出信息维数a2。

相关系数可以表征线性关系关联的程度, 相关系数越趋近于1表明关联性越好。分维数和信息维数的数值大小代表了断裂构造的复杂程度, 数值越大表明断裂构造越复杂。盒维仅仅统计是否有断层通过的信息, 对于通过的断层的个数没有研究, 而信息维既考虑了预测单元内是否有断层穿过, 也考虑到预测单元内断层的条数, 因此, 信息维数比盒维数更能反映断层体系空间分布的复杂程度和结构特征。

对林华煤矿煤与瓦斯突出集中区 (北京坐标系X:3033400-3034600;Y:35610800-35615400) 范围内, 以边长为r的正方形格子构成网络平面区覆盖, 分别计算r=400m, r=200m, r=100m, r=50m, r=25m, r=12.5m时的ln N (r) 值、F (r) 值, 由ln N (r) 、F (r) 分别与lnr之间的线性关系, 可以得出盒维数a1、信息维数a2, 见表1, 图2。

由表2、图2可以看出分形维数中信息维数a2为0.7937, 盒维数a1为0.7594, 信息维数的线性相关系数为0.9888, 盒维数的线性相关系数为0.9886。相关系数均大于0.9880, 良好的线性拟合关系说明林华煤矿二采区煤与瓦斯突出集中区煤层断裂的分布在所采用的标度下具有良好的统计自相似性, 从而表明研究区域范围内断层构造具有分形特征。两者对比, 信息维数能比盒维数线性相关系数更大, 线性拟合关系更好, 更能表征研究范围内断层的复杂程度。构造信息维数达到0.7937的区域, 地应力较大, 煤体结构破坏严重, 煤中蕴含大量瓦斯, 瓦斯应力较大, 容易发生煤与瓦斯突出。

3 结论

(1) 通过事故树分析, 对林华煤矿瓦斯突出影响作用按重要性大小和控制程度依次为构造应力场影响、煤体破碎性、煤体强度、煤层分叉及合并、断裂破碎带透气性、煤层埋深、煤体倾角变化、煤体厚度变化等, 得出构造是林华煤矿煤与瓦斯突出的主控因素。

(2) 运用分形理论对林华煤矿突出区域的构造进行分析, 研究发现信息维数能比盒维数线性相关系数更大, 线性拟合关系更好, 更能表征研究范围内断层的复杂程度。

(3) 研究发现林华煤矿突出区域内地应力、瓦斯应力集中, 煤体结构破坏严重, 瓦斯含量较大, 容易发生煤与瓦斯突出, 构造是林华煤矿煤与瓦斯突出的主控因素, 构造的分形特征明显, 服从分形规律, 突出区域构造的信息维数为0.7937。未来开采区域构造信息维数达到或超过0.7937时, 就应该针对性的采取瓦斯抽放等防突措施, 消除煤与瓦斯突出危险性。

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