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(huì)突出的方法。

背景技術(shù)：

我國(guó)是世界產(chǎn)煤大國(guó)，同時(shí)也是煤礦安全形勢(shì)最為嚴(yán)峻的國(guó)家之一。在我國(guó)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(cái)產(chǎn)損失。

黨和政府高度重視煤礦安全生產(chǎn)工作，國(guó)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(lái)，煤礦瓦斯事故大幅下降，安全形勢(shì)有所好轉(zhuǎn)。但是，煤與瓦斯突出事故依然時(shí)有發(fā)生，防突形勢(shì)依然十分嚴(yán)峻。

國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)煤與瓦斯突出機(jī)理和突出預(yù)測(cè)做了深入的研究，但對(duì)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(guó)高瓦斯、突出礦井基本上都裝備了安全監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，可以實(shí)時(shí)地監(jiān)測(cè)到瓦斯?jié)舛鹊淖兓O(jiān)測(cè)系統(tǒng)只簡(jiǎn)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。現(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(cè)的準(zhǔn)確性，這仍然是一項(xiàng)極其重要的工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種判斷煤與瓦斯是否會(huì)突出的方法，所述方法通過(guò)對(duì)構(gòu)建的煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型進(jìn)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(wèn)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(huì)突出的方法，其特征在于包括如下步驟：

1)獲取煤層所在實(shí)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)實(shí)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(gè)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(shí)的參數(shù)值；

5)將步驟4中引起瓦斯突出現(xiàn)象時(shí)的參數(shù)值與開(kāi)始時(shí)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(duì)原來(lái)的虛擬模型進(jìn)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(huì)存在瓦斯突出現(xiàn)象。

進(jìn)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(guò)如下方法獲得：如果在地表有煤層露頭，通過(guò)地面現(xiàn)場(chǎng)觀察的方式進(jìn)行；如果有井下的采掘工作面，在井下對(duì)采煤或掘進(jìn)工作面進(jìn)行觀察的方式進(jìn)行；對(duì)于一些沒(méi)有觀察條件的未采區(qū)，如果有勘探鉆孔資料，則通過(guò)對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行解譯的方式來(lái)判斷煤層的煤體結(jié)構(gòu)特征。

進(jìn)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(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，將影響煤與瓦斯突出的因素分為兩個(gè)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(dòng)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(qiáng)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(jìn)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(lái)進(jìn)行計(jì)算的，通過(guò)計(jì)算判斷矩陣的特征值和特征向量來(lái)得出各因素的權(quán)重關(guān)系。

進(jìn)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(guò)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(gè)因素相對(duì)于第j個(gè)因素的比較結(jié)果，則有

進(jìn)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(jìn)行一致性檢驗(yàn)的方法如下：

判斷矩陣a構(gòu)造完成后，計(jì)算得出判斷矩陣a的最大特征值λmax和對(duì)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(yàn)判斷矩陣的一致性，當(dāng)c.r.越小時(shí)，判斷矩陣a的一致性越好；

判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)步驟如下：

1)求出一致性指標(biāo)；

其中n為判斷矩陣a的對(duì)角元素之和，也就是a的特征根之和；

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

3)計(jì)算一致性比率

當(dāng)c.r.≤0.1時(shí)，接受判斷矩陣，否則，修改判斷矩陣，可使最大特征值λmax對(duì)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(guò)構(gòu)建煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型后，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)實(shí)物模擬構(gòu)建煤層三維地質(zhì)模型，并通過(guò)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(shuō)明

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)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(shí)施方式

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

在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)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(lái)實(shí)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(kāi)的具體實(shí)施例的限制。

本發(fā)明公開(kāi)了一種判斷煤與瓦斯是否會(huì)突出的方法，包括如下步驟：

1)獲取煤層所在實(shí)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(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)實(shí)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(gè)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(shí)的參數(shù)值；

5)將步驟4中引起瓦斯突出現(xiàn)象時(shí)的參數(shù)值與開(kāi)始時(shí)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(duì)原來(lái)的虛擬模型進(jìn)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(huì)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(guò)如下方法獲得：如果在地表有煤層露頭，通過(guò)地面現(xiàn)場(chǎng)觀察的方式進(jìn)行；如果有井下的采掘工作面，在井下對(duì)采煤或掘進(jìn)工作面進(jìn)行觀察的方式進(jìn)行；對(duì)于一些沒(méi)有觀察條件的未采區(qū)，如果有勘探鉆孔資料，則通過(guò)對(duì)測(cè)井曲線進(jìn)行解譯的方式來(lái)判斷煤層的煤體結(jié)構(gòu)特征。

利用層次分析法進(jìn)行煤與瓦斯突出危險(xiǎn)性預(yù)測(cè)，將影響煤與瓦斯突出的因素分為兩個(gè)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(dòng)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(qiáng)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(lái)進(jìn)行計(jì)算的，通過(guò)計(jì)算判斷矩陣的特征值和特征向量來(lái)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(guò)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(gè)因素相對(duì)于第j個(gè)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(jìn)行一致性檢驗(yàn)的方法如下：

判斷矩陣a構(gòu)造完成后，計(jì)算得出判斷矩陣a的最大特征值λmax和對(duì)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(yàn)判斷矩陣的一致性，當(dāng)c.r.越小時(shí)，判斷矩陣a的一致性越好；

判斷矩陣的一致性檢驗(yàn)步驟如下：

1)求出一致性指標(biāo)；

其中n為判斷矩陣a的對(duì)角元素之和，也就是a的特征根之和；

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

3)計(jì)算一致性比率

當(dāng)c.r.≤0.1時(shí)，接受判斷矩陣，否則，修改判斷矩陣，可使最大特征值λmax對(duì)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(guò)構(gòu)建煤與瓦斯突出影響因素虛擬模型后，在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)通過(guò)實(shí)物模擬構(gòu)建煤層三維地質(zhì)模型，并通過(guò)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。