矿井瓦斯涌出量预测-讲义06.7.9.pptVIP

矿井瓦斯涌出量预测 基本概念 矿井瓦斯涌出量——在矿井建设和生产过程中涌出到采掘空间的瓦斯数量。 绝对瓦斯涌出量——单位时间内涌出的的瓦斯量，m3/min, m3/d。 相对瓦斯涌出量——矿井在正常生产条件下，平均日产一吨煤所涌出的 瓦斯量， m3/t。 矿井瓦斯涌出量预测方法研究现状 从国内外研究现状来看，矿井瓦斯涌出量预测方法可分为两类：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。 瓦斯地质数学模型法是近年来提出的一种新的预测方法，这种方法通过建立包括开采深度在内的多变量数学模型，对矿井未采区域的瓦斯涌出量进行预测。 1 矿山统计法 1.1 瓦斯梯度法 所谓瓦斯梯度，是指甲烷带内相对瓦斯涌出量平均每增加1m3/t时深度的增加量 。 1.2 一元回归法 如果已采区域内有比较多的瓦斯涌出量实测数据，采用回归分析方法建立瓦斯涌出量对深度的一元线性回归方程，可得到更高的预测精度。 瓦斯涌出量实测数据 1.3 采用矿山统计法预测时需注意的问题 如果某一井田范围内存在较明显的构造分区，而且受地质构造等因素的影响，不同构造分区的瓦斯涌出量随开采深度的变化梯度有明显差异，井田内采用一个瓦斯涌出量梯度或回归方程进行预测，会造成预测误差增大，达不到生产要求。在这种情况下，应在各个构造分区分别计算瓦斯涌出量梯度或回归方程，分区进行瓦斯涌出量预测。 2 瓦斯含量法 这种方法以煤层瓦斯含量为基本的预测参数，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瓦斯涌出量预测值。 2.1 矿井瓦斯涌出来源 矿井瓦斯的涌出来源如图所示，包括7个基本涌出源： 3 瓦斯地质数学模型预测方法 3.1 对以往预测方法的讨论 瓦斯含量法 经过近二、三十年不断的研究发展，目前已基本上达到实用化阶段。在实际应用中还存在的问题是： （1）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。如果预测区内只有很少或没有的瓦斯含量测定点（这种情况在地方煤矿是比较普遍的），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。 （2）国内外这类预测方法有近十种，由于各种方法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。对同一矿井采用不同的瓦斯含量法，其预测结果相差较大。 矿山统计法 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影响，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，与其它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。 3.2 基本原理 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，分析瓦斯涌出量的变化规律，筛选影响瓦斯涌出量变化的主要地质因素；在此基础上，根据矿井已采地区的瓦斯涌出量实测资料和相关的地质资料，综合考虑包括开采深度在内的多种影响因素，采用一定的数学方法，建立预测瓦斯涌出量的多变量数学模型（预测方程）；利用所建立的数学模型，对矿井未采区域的瓦斯涌出量进行预测。 3.4 建模工具数量化理论Ⅰ 数量化理论(Theory of Quantification)是多元分析的一个分支，适合于同时处理定性数据和定量数据。数量化理论始于本世纪五十年代，最初应用于社会学研究，六十年代以后，随着电子计算机的广泛使用，才逐渐应用到自然科学领域中来，且应用日益增多。 研究数量化理论较早的数学家之一是日本的林知已夫，他最先采用了数量化理论这个名称，并先后提出了数理化理论Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ……直至Ⅷ等一系列方法。 3.4.1 数量化理论Ⅰ的方法原理 数量化理论Ⅰ用于根据定性变量(可以兼有定量变量)对定量的基准变量(因变量)进行预测的问题。在数量化理论中，定性变量称为项目，定性变量的各种不同的取“值”称为类目。 （1）反应及