瓦斯地质数学模型法预测矿井瓦斯涌出量的研究.pdfVIP

’鲫全国瓦斯地质学术年会论文 瓦斯地质数学模型法预测矿井瓦斯涌出量研究 张子戊 (焦作工学院) 摘要提出的瓦斯地质数学模型法是一种新的矿井瓦斯涌出量预测方法．这种方法可以充分 利用矿井已采区域的瓦斯涌出实测资料。综合考虑地质条件、开采深度等多种影响因素，建立预 测瓦斯涌出量的多变量数学模型，较矿山统计法可提供更可靠的预测结果． 关键词 瓦斯地质敷学模型法矿井瓦斯涌出量预测方法 l问题的睫出 从目前田内外研究现状来看，矿井瓦斯涌出量预瓣方法可分为两类：一类是建立在数理统计基础上的 矿山统计法，这种方法依据矿井瓦斯涌出量随开采深度变化的统计规律，外推到预测的新区：另一类是以 煤层瓦斯含量为基本预测参数的瓦斯含量法，这种方法通过计算井下各涌出源的瓦斯涌出量，得到矿井或 某一预测范围的涌出量预测值． 瓦斯含量法在我围是一种较新的预测方法，经过近一，二十年不断的研究发展，目前已基本上达到实 用化阶段．这种方法既考虑了决定瓦斯涌出量大小的基本因素—二煤层瓦斯含量，还考虑了一些相关的地 质因素和开采因素．如在地质因素方面，田内外不同学者提出的预测公式中都包括有开采煤层厚度、邻近 煤层厚度、邻近层至开采层的层问距、煤层倾角等．在开采因素方面，多数方法都用到了煤层的开采厚度 和项板管理方法，有些还考虑了回采率、分层开采的层数和顺序等对瓦斯涌出的影响l··21．目前存在的问题 是，瓦斯含量法还没有形成统一、公认的预测公式．国内外这类预测方法有近十种，由于各种方法在确定 各涌出源的瓦斯涌出率时所考虑的影响因素不同，或采用的物理模型不一样，因而形成了不同的计算公式11． 31．对同一矿井采用不同的瓦斯含量法．其预测结果相差较大．另一方面，由于瓦斯含量法以煤层瓦斯含量 作为预测的基础依据，因而对煤层瓦斯含量测定值的可靠性和含量点的分布及密度有较高的要求．在进行 瓦斯涌出量预测时，首先需要根据已知的瓦斯含量点勾绘煤层瓦斯含量等值线，得到预测区内各回采面和 掘进巷道位置的煤层瓦斯含量。如果预测区内只有很少的瓦斯含量测定点(我国现有煤矿特别是地方煤矿 中，这种情况是比较普遍的)．那么第一步的瓦斯含量预测就不可靠，由此而进行的瓦斯涌出量预测．其 精度将难以保证．在实际应用中尽管存在瓦斯含置点不足的情况，但对矿井设计阶段的瓦斯涌出量预测来 说，由于没有涌出量实测资料，无法采用以瓦斯涌出量为基础的统计分析方法对未采区域进行涌出量预测， 瓦斯含量法是一种切实可行的预测方法．对生产矿井的瓦斯涌出量预测来说，如果瓦斯含量点的分布和数 量能够满足要求，瓦斯含量法也是一种有效的预测方法． 矿山统计法是我国目前应用较为广泛的预测方法．矿山统计法中的梯度预测法和一元回归法，其区别 在于所利用的已知点数量不同，计算得到的瓦斯涌出量随深度的平均变化率精度不同，而物理模型的基础 是相同的111．由于矿山统计法仅考虑瓦斯涌出量与开采深度一个因素之间的关系，故其适用范围受到一定 的限制．对于地质条件简单的矿井，瓦斯涌出量的变化主要受开采深度的制约，采用矿山统计法预测深部 未采区域的瓦斯涌出量是可行的，预测结果可以满足生产要求．而在很多生产矿井，由于矿井地质条件的 变化，瓦斯涌出量除了与开采深度有关以外，与某些地质因素也存在较密切的关系．在这种情况下．只考 虑开采深度的预测方法将难以达到生产要求的预测精度． 2瓦斯地质数学校型法的基本原理 · 通过前面的讨论可以看出，受应用条件的限制，现有的瓦斯涌出量预测方法存在一定的局限性．对矿 山统计法来说，不适用于地质条件变化较大的生产矿井．显然，研究一种能综合考虑多因素影响的预测方 法有着更广泛的适用性，瓦斯地质数学模型法就是从这一思想出发提出的一种新的矿井瓦斯涌出量预测方 法． 瓦斯地质数学模型法的基本原理是：通过瓦斯地质规律研究，分析瓦斯涌出置的变化规律，筛选影响 瓦斯地质数学模型法预测矿井瓦斯涌出量研究4 数法计算因变量对各自变量的偏相关系数。偏相关系数越大，说明该自变量对预测的贡献越大。同时计算 由偏相关系数构成的统计量ti，在一定的显著性水平下查t分布表，当t；i大于等于t临界值时，说明第J个 自变量对预测的重要性显著．预测方程中应当只包含显著的自变量，不显著的应予剔除． 预测方程的建立可能需反复多次，最终