煤与瓦斯突出机理及预警基础研究

根据煤与瓦斯突出机理的综合假说及瓦斯地质学理论，利用构造物理学、岩石动力学、地球物理学等相关学科的理论和方法，以河南平顶山矿区、郑州矿区、山西晋城矿区煤与瓦斯突出规律研究为基础，建立煤与瓦斯突出地质模型和煤与瓦斯突出模拟实验系统，对地质因素控制煤与瓦斯突出机理及突出过程物理特征进行研究，探讨发生煤与瓦斯突出的动力学条件和突出过程物理特征的关系，建立煤与瓦斯突出预警指标和预警模型，为煤与瓦斯突出预警提供理论依据和科学方法。

煤与瓦斯突出是严重威胁煤矿安全生产的复杂地质动力灾害，煤与瓦斯突出机理研究是煤与瓦斯突出预测预警的理论基础。根据煤与瓦斯突出机理的综合假说及瓦斯地质学理论，利用构造物理学、解析构造学、岩石动力学和地球物理学等相关学科的理论和方法，以河南平顶山矿区、郑州矿区、义马矿区，山西晋城、潞安矿区和吉林通化矿区为主要研究区，探讨了瓦斯地质规律，包括煤层瓦斯赋存的影响因素和工作面瓦斯涌出规律。将煤与瓦斯突出粘滑机理与突变理论结合，建立了煤与瓦斯突出粘滑失稳-突变地质模型，模型以地质和瓦斯为控制变量分析了煤与瓦斯突出发生的临界条件。并通过低温液氮吸附实验和等温吸附实验，电阻率实验和波速实验研究了构造煤的物理化学结构及变形变质特征，构造煤类型及瓦斯参数的关系及构造煤的声电参数特征。在理论分析和实验室研究基础上，结合矿井煤与瓦斯突出发生及分布的地质条件，分析了矿井煤与瓦斯突出特征、原因及主控因素，总结了矿井构造变形的几何学、运动学和动力学特征，研究了不同构造变形对煤与瓦斯突出的控制作用。利用多元信息耦合技术、突变理论和数量化理论构建了适用不同矿井的煤与瓦斯突出预警模型，对多元预警指标进行融合，建立了新的煤与瓦斯突出预测预警方法，并在矿井监测监控系统和GIS技术的基础上，对预警指标和预警模型进行软件实现，开发了煤与瓦斯突出预警系统。结果表明，煤与瓦斯突出预警结果与实际相符，可以在不同矿井调用相应的预警指标体系和模型，提高了煤与瓦斯突出预警的准确度和适用性。根据矿井安全生产需要，提出了以抽采瓦斯和建立煤与瓦斯突出预警系统为主的煤与瓦斯突出综合防治措施，并对煤矿事故应急救援方法、应急救援组织管理和矿山救护队训练与管理进行了探讨。