矿井防突措施效果分析方法

摘要

本发明公开了一种矿井防突措施效果分析方法，首先测得措施钻孔的开孔参数，所述开孔参数包括钻孔开孔高、方位角或偏角、倾角和钻孔长度、措施钻孔的抽放和排放半径以及与措施作用地点的位置关系；然后计算出措施钻孔在措施作用地点的有效范围，空白带以及位置；最后当在措施作用地点具有空白带或者空白带面积过大，则当前措施存在缺陷，对防突措施进行改进。本发明通过判断措施的设计和施工在措施作用的地点是否有盲区，利用防突措施整体作用的有效范围和空白带，确定当前的防突措施设计和施工中出现的关于措施盲区，从防突措施范围上判断防突措施是否具有缺陷从而避免防突措施盲区的出现，达到减少防突措施缺陷，减少瓦斯突出隐患的效果。

说明书

技术领域

本发明涉及煤矿安全领域，特别涉及一种矿井防突措施效果分析方法。

背景技术

国内外对瓦斯含量，瓦斯压力等瓦斯指标建立了一套对防突措施执行效果的评价体系。 但是，对于防突措施设计以及施工效果本身是否具有缺陷缺乏具体的评判技术和标准。措施 缺陷的判断主要依靠现场经验来确定，防突措施是否执行到位主要依靠瓦斯指标来判断，这 种方式存在不能判断措施的执行范围，不能确定是否措施有盲区以及防突措施盲区位置。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种矿井防突措施效果分析方法，能够确定当前的防突 措施设计和施工中出现的关于措施盲区，从防突措施范围上判断防突措施是否具有缺陷从而 避免防突措施盲区的出现。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供的矿井防突措施效果分析方法，包括以下步骤：

S1：测得措施钻孔的开孔参数；

S2：根据测得措施钻孔的开孔参数计算出措施钻孔在措施作用地点的有效范围并确定空 白带以及空白带出现的位置；

S3：判断抽放区域的有效范围是否达标，如果是，则进入步骤S5；

S4：如果否，则应在有效范围外补充钻孔，重新计算措施作用地点的有效范围，直到有 效范围处于待定抽放煤层区域内；

S5：判断是否存在空白带，如果否，则返回步骤S1；

S6：如果是，则在空白带区域补充钻孔，直至钻孔抽放区域面积与待定抽放煤层区域面 积相等。

进一步，所述开孔参数包括钻孔开孔高，方位角或偏角、倾角和钻孔长度；措施钻孔的 抽放和排放半径以及与措施作用地点的位置关系，待定抽放区域为多边形M,钻孔偏角为α_i， 倾角为β_i，钻孔到待抽放煤层的长度为L_i，钻孔开孔点的投影到煤层上的位置为p_i（x_i,y_i）。

进一步，所述有效范围通过以下方式确定：

S21：确定钻孔在煤层上的终孔投影位置为P_i（X_i,Y_i）；

其中，如果煤层为临近层抽放，则终孔投影位置满足以下关系：

X_i＝x_i+L_icos(β_i)sin(α_i)  （1）

Y_i＝y_i+L_icos(β_i)cos(α_i)  （2）

如果为煤层顺层抽放，则终孔投影位置满足以下关系：

X_i＝x_i+L_icos(β_i)sin(α_i)  （3）

Y_i＝y_i+L_isin(β_i)          （4）

S22：确定终孔投影位置P_i（X_i,Y_i）最外围点集，并构成多边形N。

进一步，所述空白带通过以下方式确定：

S23：根据达西定律确定钻孔在P_i（X_i,Y_i）点，形成以P_i（X_i,Y_i）为圆心，钻孔的抽放半 径为R_i的抽放区域圆E_i，

S24：对抽放区域圆E_i求并集，获得不规则形状E，获得所述不规则形状E与多边形N 的交集F，并计算所述交集F的面积S_F以及待定抽放区域多边形M的面积S_M，

S25：判断交集F面积S_F与待定抽放区域多边形M面积S_M是否相等，如果是，则不存在 空白带；

S26：如果否，则存在空白带，所述空白带区域为不规则形状E与多边形N的非相交区 域。

本发明的有益效果是：本发明的方法通过判断措施的设计和施工在措施作用的地点是否 有盲区，利用防突措施整体作用的有效范围和空白带，确定当前的防突措施设计和施工中出 现的关于措施盲区，从防突措施范围上判断防突措施是否具有缺陷从而避免防突措施盲区的 出现。从而达到减少防突措施缺陷，减少瓦斯突出隐患的效果。

本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且 在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可 以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书和权利 要求书来实现和获得。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一 步的详细描述，其中：

图1为矿井防突措施效果分析方法流程图；

图2为矿井防突措施效果分析抽放效果图。

具体实施方式

以下将参照附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述。应当理解，优选实施例 仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

实施例1

图1为矿井防突措施效果分析方法流程图；如图所示，本发明提供的矿井防突措施效果 分析方法，包括以下步骤：

S1：测得措施钻孔的开孔参数；所述开孔参数包括钻孔开孔高，方位角或偏角、倾角和 钻孔长度；措施钻孔的抽放和排放半径以及与措施作用地点的位置关系，待定抽放区域为多 边形M,钻孔偏角为α_i，倾角为β_i，钻孔到待抽放煤层的长度为L_i，钻孔开孔点的投影到煤 层上的位置为p_i（x_i,y_i）。

S2：根据测得措施钻孔的开孔参数计算出措施钻孔在措施作用地点的有效范围并确定空 白带以及空白带出现的位置；所述有效范围通过以下方式确定：

S21：确定钻孔在煤层上的终孔投影位置为P_i（X_i,Y_i）；

其中，如果煤层为临近层抽放，则终孔投影位置满足以下关系：

X_i＝x_i+L_icos(β_i)sin(α_i)  （1）

Y_i＝y_i+L_icos(β_i)cos(α_i)  （2）

如果为煤层顺层抽放，则终孔投影位置满足以下关系：

X_i＝x_i+L_icos(β_i)sin(α_i)  （3）

Y_i＝y_i+L_isin(β_i)          （4）

S22：确定终孔投影位置P_i（X_i,Y_i）最外围点集，并构成多边形N。

所述空白带通过以下方式确定：

S23：根据达西定律确定钻孔在P_i（X_i,Y_i）点，形成以P_i（X_i,Y_i）为圆心，钻孔的抽放半 径为R_i的抽放区域圆E_i，

S24：对抽放区域圆E_i求并集，获得不规则形状E，获得所述不规则形状E与多边形N 的交集F，并计算所述交集F的面积S_F以及待定抽放区域多边形M的面积S_M，

S25：判断交集F面积S_F与待定抽放区域多边形M面积S_M是否相等，如果是，则不存在 空白带；

S26：如果否，则存在空白带，所述空白带区域为不规则形状E与多边形N的非相交区 域。

S3：判断抽放区域的有效范围是否达标，如果是，则进入步骤S5；

S4：如果否，则应在有效范围外补充钻孔，重新计算措施作用地点的有效范围，直到有 效范围处于待定抽放煤层区域内；

S5：判断是否存在空白带，如果否，则返回步骤S1；

S6：如果是，则在空白带区域补充钻孔，直至钻孔抽放区域面积与待定抽放煤层区域面 积相等。

实施例2

某掘进面沿煤层顶部掘进，煤层厚度为5.6m，在掘进过程中施工顺层抽放钻孔，抽放半 径为1m，待抽放区域为前方控制8m，顶部控制0m，底部控制2m，左帮控制3m，右帮控制3m。 抽放钻孔参数如表（1）所示

孔号 孔径(m) 孔深(m) 倾角(°) 偏角(°) 孔高(m) 距中线 1 65.0 11.0 -14.0 -23.96 0.5 -0.8 2 65.0 11.0 -14.0 -15.52 0.5 -0.5 3 65.0 11.0 -14.0 -6.34 0.5 -0.2 4 65.0 11.0 -14.0 6.34 0.5 0.8 5 65.0 11.0 -14.0 15.52 0.5 0.5 6 65.0 11.0 -14.0 23.96 0.5 0.2 7 65.0 11.0 -4.6 -23.96 0.8 -0.8 8 65.0 11.0 -4.6 -15.52 0.8 -0.5 9 65.0 11.0 -4.6 -6.34 0.8 -0.2 10 65.0 11.0 -4.6 6.34 0.8 0.8 11 65.0 11.0 -4.6 15.52 0.8 0.5 12 65.0 11.0 -4.6 23.96 0.8 0.2 13 65.0 11.0 5.1 -23.96 1.1 -0.8 14 65.0 11.0 5.1 -15.52 1.1 -0.5 16 65.0 11.0 5.1 6.34 1.1 0.8 17 65.0 11.0 5.1 15.52 1.1 0.5 18 65.0 11.0 5.1 23.96 1.1 0.2

表（1）  钻孔参数

以距离中线为x,偏角为y，由于为顺层钻孔选用公式(3)、(4)可求出钻孔的终孔位置（穿 层钻孔选用公式（1）、（2））。如图2所示，图2为矿井防突措施效果分析抽放效果图。黑点 为计算出的钻孔终孔位置，绿色框为待抽放范围M，蓝色圆形为钻孔的抽放区域E_i,所有蓝色 区域为实际抽放区域E。

由于沿煤层顶部掘进，且巷道顶板距离煤层为0m，巷道顶部与最外侧终孔点构成当前实 际有效抽放范围N，如图2中红色区域所示，红色范围N包含绿色范围M，抽放控制范围达标， 可以进行对空白带的判定；蓝色实际抽放区域E，与绿色带抽放区域M相交部分F的面积 S_F=56.3m2，其中绿色待抽放区域M面积S_M=57.7m²，S_F＜S_M，存在空白带，为图2中的白色 区域，需要在此位置补充钻孔。

补充钻孔参数为表（2）所示

孔号 孔径(m) 孔深(m) 倾角(°) 偏角(°) 孔高(m) 15 65.0 11.0 5.1 -6.34 1.1

表（2）  补充钻孔

发现在措施作用地点具有空白带或者空白带面积过大，则当前措施存在缺陷，对防突措 施进行改进。经验证，抽放措施的控制范围达标，并无空白带，无抽放盲区。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳 实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技 术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发 明的权利要求范围当中。