创新点
以煤与瓦斯突出关键结构体致灾机理为指导，提出了“超前探测地质结构异常-实时监测煤体突出危险性-随钻测定各种特征参数和预测指标”这一煤与瓦斯突出危险“层层递进-精准辨识”理论方法和技术思路；研发了“超前探测-实时监测-随钻测定”相结合的突出危险精准辨识技术，能够综合反映采掘工作面周围地质结构异常变化、煤体结构变化、瓦斯和地应力大小变化特征，促进了突出预测工作由点预测向面预测、由间断式向连续式、由接触式向接触-非接触式相结合的转变，并为突出灾害综合监测预警提供了新的解决思路。
作者
舒龙勇1,2,朱南南1,2,陈 结3,安 赛1,2,张慧杰1,2
作者单位
1.煤炭科学技术研究院有限公司安全分院2.煤炭科学研究总院煤炭资源高效开采与洁净利用国家重点实验室3.重庆大学煤矿灾害动力学与控制国家重点实验室
研究背景
煤与瓦斯突出(简称“突出”)是煤矿井下发生的一种极其复杂的动力灾害,研究历史已有余年之久,期间国内外大量的科学家和工程技术人员进行了多种研究与尝试,提出了多种假说、预测预警与防治方法。
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摘要
针对我国煤与瓦斯突出频发、突出事故呈现新特征、突出预测方法和指标体系有待完善等现实问题,为了更好地指导突出预测与防治工作,以煤与瓦斯突出关键结构体致灾机理为指导,基于突出发生位置必须具备特殊的地质结构环境这一基本认识,提出了煤与瓦斯突出危险“层层递进-精准辨识”的理论方法,具体包括3个层次:采用物探和钻探相结合的手段,超前探测采掘工作面周围存在的异常地质结构;采用微震和瓦斯涌出实时监测相结合的方法,动态分析采掘扰动条件下采掘工作面前方煤体结构、地应力和瓦斯大小变化特征;采用随钻测定相关特征参数和预测指标的方法,进一步验证超前探测和实时监测的辨识结果。
探索性工程试验表明:“超前探测地质结构异常-实时监测煤体突出危险性-随钻测定煤层瓦斯大小”相结合的突出危险辨识技术能够综合反映采掘工作面周围地质结构、煤体结构、地应力和瓦斯大小变化特征,促进了突出预测工作由点预测向面预测、由间断式向连续式、由接触式向接触-非接触式相结合的转变。通过进一步发展物探和钻探相结合的精细探测技术,引入大数据分析和机器学习算法等训练综合判识模型,开发以“超前探测异常地质结构,实时监测采掘工作面微震信号和瓦斯涌出时序变化特征,随钻测定各种特征参数和预测指标”为核心的综合预警系统,实现突出灾害多元信息综合监测与智能预警,更好地服务于煤与瓦斯突出防治工作。
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文中部分图片
图2 关键结构体中结构2受力环境示意
图5 钻孔周围地质钻孔雷达探测成像示意
图6 试验地点及传感器布设基本情况
图8 回风巷工作面钻孔雷达剖面
图9 微震监测数据分析过程
图10 瓦斯体积分数监测数据分析过程
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作者简介
个人简介
舒龙勇，男，年2月生，安徽金寨人，博士，副研究员，中国煤炭科工集团煤炭科学技术研究院有限公司安全分院瓦斯所副所长（主持工作）。主持国家自然科学基金、国家科技重大专项研究任务和国家重点研发计划子课题4项，参与各类国家级纵向课题6项，主持国家和行业标准制定各1项，在《煤炭学报》、《岩石力学与工程学报》、《采矿与安全工程学报》等学术期刊上发表学术论文30余篇，申请和授权发明专利12项，获省部级科技奖励10余项。
研究方向
煤与瓦斯突出发生机理与防治，低渗煤层增透与高效抽采
主要成果
致力于煤矿瓦斯灾害发生机理与防治技术方面的研究。在煤与瓦斯突出机理研究方面，将煤与瓦斯突出机制研究与工程结构相结合，提出了煤与瓦斯突出的关键结构体模型，基于该模型进行了突出类型和阶段的科学划分，建立了启动的力能判据，形成了“煤与瓦斯突出关键结构体致灾理论”（岩石力学与工程学报，.02；采矿与安全工程学报，.02；博士论文：煤与瓦斯突出的关键结构体致灾机理，.06），为突出灾害科学防控提供了新的理论支撑；在煤与瓦斯突出监测预警方面，基于煤与瓦斯突出关键结构体致灾机理，提出了“超前探测地质结构异常-实时监测煤体突出危险性-随钻测定各种特征参数和预测指标”这一煤与瓦斯突出危险“层层递进-精准辨识”理论方法和技术思路（煤炭学报，.05），开发了“超前探测-实时监测-随钻测定检验”相结合的多元信息监测预警技术和系统；在瓦斯高效抽采和突出防控方面，提出了“煤矿井下煤层瓦斯抽采半径直接测定方法——瓦斯储量法”（煤炭科学技术，.8），申请并获批制定国家标准“煤矿井下煤层瓦斯抽采半径测定方法”，建立了针对关键结构体进行“探测-消除-防控”的整体防突思路，揭示了煤矿深部开采卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防突原理（煤炭学报，.11），发明了煤与瓦斯突出卸荷消能与煤岩介质属性改造协同防控方法。与团队成员一起正在开展瓦斯治理过程管控与突出监测预警、高压水力精准分类增透、高压气体驱替和致裂增渗、相变凝胶钻孔动态密封等多项新技术的研发和推广应用工作。
来源：
舒龙勇,朱南南,陈结,等.煤与瓦斯突出危险精准辨识理论方法与技术探索[J].煤炭学报,,45(5):-.
SHULongyong,ZHUNannan,CHENJie,etal.Theoreticalmethodandtechnologyofprecisionidentificationforcoalandgasoutbursthazard[J].JournalofChinaCoalSociety,,45(5):-.
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