D0I:10.13374/i.issm1001-053x.2005.04.004 第27卷第4期 北京科技大学学报 Vol.27 No.4 2005年8月 Journal of University of Science and Technology Beijing Aug.2005 潘一矿煤与瓦斯突出危险性模式识别与概率预测 张宏伟》李胜”袁亮)刘永庆) 1)辽宁工程技术大学，阜新1230002)准南矿业（集团）有限责任公司，准南232001 摘要通过地质动力区划方法确定了区域地质构造背景，在查明多个突出影响因素与突出 危险性之间的内在联系的基础上，建立了多因素模式识别模型，确定了煤与瓦斯突出概率预 测准则侧，采用多因素模式识别概率预测方法完成煤与瓦斯突出危险性的区域预测.划分潘一 矿井田的煤与瓦斯突出危险区、突出威胁区和无突出危险区，对煤与瓦斯突出危险性做出了 评估，提高了瓦斯灾害预测的准确性 关键词煤与瓦斯突出；模式识别；概率预测；地质动力区划 分类号TD7132 对国内外突出事例的统计分析表明，煤与瓦 D值与K值，其中K值(K=△P/)由反映煤体性 斯突出在并田中的分布是不均匀的，比较集中的 质的两个重要指标组成，一是表示煤体强度的煤 分布在某些地质构造带，称之为区域性分布.因 的坚固性系数∫，二是表示煤体快速放散瓦斯的 此，区域预测煤与瓦斯突出防治工作占有重要的 初速度△P.K值指标综合反映了与突出直接有关 地位.二十几年来国外学者在模式识别技术应用 的煤的两种基本性质，它标志煤层突出危险难易 于数字图像处理、文字识别、语音识别等方面进 程度的煤体结构指标 行了广泛的研究，自1990年以来，周骏和陈立文 12影响煤与瓦斯突出因素确定 等国内学者提出了在煤矿灾害预测中应用模式 基于煤与瓦斯突出特征分析，初步确定影响 识别方法).煤与瓦斯突出机理十分复杂，影响 煤与瓦斯突出的自然因素有：(1)活动构造；(2)最 因素很多，不同矿区、不同煤层、不同构造条件下 大主应力：(3)应力梯度：(4)顶板岩性：(5)煤坚固 煤与瓦斯突出具有不同的模式，本文提出了煤与 性系数：(6)瓦斯放散初速度：(T)瓦斯压力；(8)瓦 瓦斯突出多因素模式识概率预测方法，并在播一 斯含量；(9)煤岩体渗透率：(10)煤钻屑瓦斯解吸 矿煤与瓦斯突出预测中进行了成功的应用. 指标；(11)煤厚变化（构造煤）：(12)开采深度. 确定了煤与瓦斯突出的影响因素后，采用地 1煤与瓦斯突出影响因素 质动力区划方法、地应力测量、固流耦合分析、现 1.1煤与瓦斯突出预测研究现状 场实测、数值分析、井田钻孔数据分析等多种方 影响煤与瓦斯突出的因素很多，其机理十分 法，确定了各单项影响因素的分布，建立了井田 复杂.多数学者认为煤与瓦斯突出是地应力、瓦 煤与瓦斯突出单项影响因素数据库，这是煤与瓦 斯压力、煤的物理力学性质三因素作用的结果. 斯突出多因素模式识别的基础. 实际情况要复杂得多，煤与瓦斯突出是多个影响 因素综合作用的结果.原煤炭工业部1995年制定 2煤与瓦斯突出多因素模式识别 的《防治煤与瓦斯突出细则》第26条规定：“预测 概率预测 煤层突出危险的指标可用煤的破坏类型、瓦斯放 散初速度、煤坚固性系数和煤层瓦斯压力.” 21煤与瓦斯突出预测过程及步骤 目前我国普遍采用的突出区域预测指标是 煤与瓦斯突出多因素模式识别概率预测方 收稿日期：2004-0607修改日期：2004-10-18 法阿在系统地分析影响煤与瓦斯突出影响因素的 基金项目：“十五”国家科技攻关项目No.2001BA803B0404) 基础上，查明煤与瓦斯突出的主要影响因素，揭 作者简介：张宏伟(1957一)，男，教授，博士 示影响煤与瓦斯突出的多个主要因素与突出危第 2 7 卷 第 4 期 :之0 0 5 年 8 月 北 京 科 技 大 学 学 报 OJ u r n a l o f U n i v e r s ity o f S c i e n e e a n d eT e b n o l o gy B e ij in g V d l . 2 7 N o . 4 A u g . 2 0 0 5 潘一矿煤与瓦斯突出危险性模式识别 与概率预测 张宏 伟 ” 李 胜 ” 袁 亮 2 , 刘 永庆 2 , l) 辽 宁工程 技术 大学 , 阜 新 12 3 0 0 2) 淮 南矿 业 (集 团 )有 限责任 公司 , 淮南 2 3 2 0 01 摘 要 通过 地质 动力 区划 方 法确 定 了区 域 地质 构造 背景 . 在 查 明多个 突 出影 响因素 与突 出 危 险性之 间 的 内在 联系 的基 础上 , 建立 了多 因 素模 式识 别模 型 , 确 定 了 煤与 瓦斯 突 出概 率 预 测准 则 , 采 用多 因 素 模式 识别 概率 预测 方法 完成 煤 与瓦斯 突 出危 险性 的区域 预测 . 划 分潘 一 矿 井 田 的煤与 瓦斯 突 出危 险区 、 突 出威 胁 区 和无 突 出危 险区 , 对 煤与瓦 斯突 出 危 险性做 出 了 评估 , 提 高 了瓦 斯灾 害预 测 的准确 性 . 关键 词 煤与 瓦斯 突 出; 模 式识 别 ; 概 率预 测 ; 地质 动力 区 划 分 类号 T D 7 1 3 + . 2 对 国 内外突 出事 例 的统 计 分析 表 明 , 煤 与 瓦 斯突 出在 井 田 中的分 布是 不 均匀 的 , 比较 集 中 的 分布 在某 些地 质构 造 带 , 称 之 为 区 域性 分布 「1] . 因 此 , 区 域 预测 煤 与瓦 斯突 出 防治 工作 占有 重要 的 地位 . 二 十几 年来 国外 学 者在 模 式识 别技 术应 用 于数 字 图像 处理 、 文 字 识别 、 语音 识 别 等方 面 进 行 了广泛 的 研究 , 自 19 90 年 以来 , 周 骏 和 陈立 文 等 国 内学者 提 出 了在 煤矿 灾 害 预 测 中 应用 模 式 识 别方 法 口,3] . 煤 与 瓦斯 突 出机 理十 分 复 杂 , 影 响 因素 很 多 , 不 同矿 区 、 不 同煤 层 、 不 同构造条件 下 煤与 瓦斯 突 出具有 不 同 的模式 . 本 文提 出 了煤 与 瓦斯 突 出多 因素模 式识 概 率预 测方 法 , 并 在潘 一 矿 煤 与 瓦斯 突 出预 测 中进 行 了成 功 的应 用 . 1 煤 与 瓦 斯 突 出影 响 因 素 L l 煤 与 瓦斯 突 出预 测 研 究现 状 影 响煤与 瓦斯 突 出 的 因素很 多 , 其 机 理十 分 复杂 . 多数 学 者认 为 煤 与瓦 斯 突 出是 地应 力 、 瓦 斯 压力 、 煤 的物 理力 学 性质 三 因素作 用 的结果 , , . 实 际情 况要 复杂 得 多 , 煤与 瓦斯 突 出是 多个 影 响 因素综 合作用 的结果 . 原 煤炭 工业 部 19 95 年 制定 的 《防 治煤 与 瓦斯 突 出细 则》 第 2 6 条 规定 : “ 预 测 煤层 突 出危 险的指 标 可用 煤 的破坏 类 型 、 瓦斯 放 散 初速 度 、 煤坚 固性 系数 和 煤层 瓦 斯压 力 . ” 目前 我 国 普遍 采 用 的 突 出 区 域 预测 指 标 是 收稿 日期 : 2 0 04 e 习6刁 7 修改 日期 : 2 0 0伞 l于1 8 基金项 目 : “ 十五 ” 国家科技 攻关 项 目困众 20 0l B A 8 03 B 04 04 ) 作 者简 介 : 张宏 伟( 195 7一 ) , 男 , 教 授 , 博士 D 值 与 K 值 `s] , 其 中 K 值 (K = △尸 /力由反 映煤 体 性 质 的两个 重要 指 标组 成 , 一是表 示 煤体 强度 的煤 的坚 固性系 数 f , 二是 表示 煤 体 快速 放 散瓦 斯 的 初 速 度△尸 . K 值 指 标 综合 反 映 了与突 出直接 有关 的煤 的两种 基 本性 质 , 它标 志煤 层 突 出危险 难 易 程 度 的煤 体 结构 指 标 . 1.2 影 响煤 与 瓦斯 突 出 因 素确 定 基 于 煤与 瓦斯突 出特 征 分析 , 初 步 确 定影 响 煤 与瓦 斯突 出的 自然 因素有 : ( l) 活 动 构造 ; (2) 最 大 主 应 力 ; (3 )应 力梯 度 ; (4) 顶 板 岩 性 ; (5 )煤 坚 固 性 系 数 ; (6 ) 瓦斯 放散初速 度 ; (7 ) 瓦 斯压 力 ; (8) 瓦 斯 含 量 ; (9 ) 煤 岩体 渗透 率 ; ( 10) 煤 钻 屑 瓦斯解 吸 指 标 ; ( 11) 煤 厚 变 化 (构 造煤 ) ; ( 12) 开采 深 度 . 确 定 了煤 与瓦 斯突 出的影 响 因素后 , 采用 地 质动 力 区 划方 法 、 地应 力测 量 、 固流 藕 合分析 、 现 场 实 测 、 数 值 分 析 、 井 田钻 孔 数据 分 析等 多种方 法 , 确 定 了各 单 项影 响 因素 的 分布 , 建立 了井 田 煤 与 瓦斯 突 出单项 影 响因 素数据 库 , 这 是煤 与瓦 斯 突 出多 因 素模 式 识别 的基础 . 2 煤 与 瓦 斯 突 出 多 因 素 模 式 识 别 概 率预 测 .2 1 煤 与 瓦斯 突 出预 测过 程 及步 骤 煤 与 瓦 斯 突 出 多 因素 模 式 识 别 概 率 预 测 方 法所,在 系统 地 分析 影响 煤与 瓦斯 突 出影 响因素 的 基 础 上 , 查 明煤 与 瓦斯 突 出 的主要 影 响 因素 , 揭 示 影 响 煤与 瓦斯 突 出 的多 个主 要 因素 与突 出危 DOI: 10. 13374 /j . issn1001 -053x. 2005. 04. 004