厚煤层分层开采综放工作面瓦斯涌出量预测

综放工作面与单一回采工艺工作面不同,采用AQ 1018-2006《矿井瓦斯涌出量预测方法》预测综放工作面瓦斯涌出量时存在较大误差,且目前缺少厚煤层分层开采综放工作面瓦斯涌出量预测方面的研究,导致瓦斯治理技术依据性不强。针对上述问题,提出了厚煤层分层开采综放工作面瓦斯涌出量预测方法。通过分析厚煤层分层开采综放工作面瓦斯涌出特点,确定了综放工作面瓦斯涌出来源,包括割煤、放煤、采空区、邻近层涌出瓦斯;针对不同瓦斯涌出来源,得出了相应的瓦斯涌出量计算公式,由此得到厚煤层分层开采综放工作面瓦斯涌出量计算公式。采用该方法对乌东煤矿及碱沟煤矿综放工作面瓦斯涌出量进行预测,预测值与实测值的误差均小于5%,满足实际生产需求。     

活性水降低工作面瓦斯涌出强度试验研究

为了解决采掘工作面瓦斯超限问题,根据采掘工作面落煤中的瓦斯压力和暴露时间关系,在实验室采用甲烷吸附-解吸装置进行了颗粒煤的前置浸入与后置浸入活性水与纯水2种状态下的瓦斯吸附-解吸对比试验,并在某煤矿井下3个掘进工作面落煤中进行了喷洒活性水与纯水的瓦斯解吸对比试验。结果表明,活性水对颗粒煤前置浸入与后置浸入均具有相同的抑制瓦斯解吸作用;在掘进工作面落煤中喷洒活性水,其瓦斯解吸量相比纯水可降低53.56%~54.76%,初期最大瓦斯涌出速度可降低54.42%~71.29%;在低水压、大流量条件下注入或喷洒活性水比纯水更有利于延缓和降低瓦斯涌出。     

回采工作面瓦斯安全形势动态判别方法

从瓦斯抽采和井下通风这2种主要的瓦斯排放形式入手,结合邻近层瓦斯涌出、巷道煤壁瓦斯涌出和落煤等导致的涌出这3种主要的回采工作面瓦斯来源,提出了6种多元化的工作面瓦斯安全形势判别指标及基于BP神经网络的回采工作面瓦斯安全形势动态判别方法。Matlab验证结果表明,该方法判别工作面瓦斯安全形势的相对变化时会按照各指标寻求最优化排序,在给定判定指标的基础上,对瓦斯安全形势的相对变化判定准确,但绝对判定结果需要结合各分指标值来具体判断。     

掘进工作面瓦斯涌出预警传感器布置位置探讨

针对矿井现有瓦斯传感器布置主要为瓦斯爆炸、瓦斯积聚等灾害监测而布置,而非为监测工作面瓦斯涌出特征而布置的情况,探讨了一种工作面瓦斯传感器的位置布置方案。试验结果表明,将传感器布置在距离工作面5m左右的距离,其监控数据较为符合工作面真实的瓦斯涌出情况,满足监测工作面瓦斯涌出特征的需要;矿井现有的掘进工作面迎头瓦斯传感器布置方式能满足监测工作面瓦斯涌出特征的需要。     

区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集技术研究

以各级煤矿安全监管监察部门、矿业集团公司对辖区内所有煤矿瓦斯灾害风险宏观预警为出发点,指出区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据具有多源、异构、海量、多维等特征,数据采集存在信息不全面及模式单一、维度固化等问题;将区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据分为区域内矿井自然环境风险数据、区域内矿井生产系统风险数据、区域内矿井瓦斯防治风险数据、宏观安全环境风险数据4类;介绍了具有结构化特征的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据、具有半结构化特征的监管监察执法检查数据、具有非结构化特征的煤矿音视频监控数据的采集技术,重点研究了基于.NET Core跨平台Web API的煤矿安全监控及瓦斯灾害预警数据采集技术,以及基于主题网络爬虫的宏观安全环境风险数据采集技术;设计了适用于互联网环境的区域煤矿瓦斯灾害风险预警数据采集系统,现场试验表明,该系统能够全面、可靠、及时地采集区域煤矿瓦斯灾害风险预警基础数据。     

基于瓦斯浓度变化的煤与瓦斯突出预警技术

为实现掘进工作面煤与瓦斯突出的实时、准确和超前预测,提出了一种基于瓦斯浓度变化的煤与瓦斯突出预警方法,通过掘进工作面煤体瓦斯压力反演技术,确定了煤与瓦斯突出临界条件,构建了煤与瓦斯突出预警模型,在此基础上研制了基于瓦斯浓度变化的非接触式煤与瓦斯突出预警系统。应用结果表明,该系统能够实时监测掘进工作面瓦斯浓度变化和风量信息,并提前一个工作班次对煤与瓦斯突出区域进行非接触实时灾害预警。     

瓦斯灾害区域安全态势预警技术

为进一步提高我国煤矿瓦斯灾害区域防控能力、提升监管监察执法效能,研究了瓦斯灾害区域安全态势预警技术。根据我国煤矿监管监察行政管理模式,将预警区域划分为全国区域、省(市)级区域、煤监分局管辖区域、地市级行政区域4个区域层级,并根据分级管控的需要将预警划分为蓝色、黄色、橙色、红色4个等级,其对应的风险程度依次升高;从区域煤矿固有自然属性、矿井布局及采掘条件、事故的时空规律、宏观技术和经济政策、矿井重大隐患5个方面建立了瓦斯灾害区域安全态势预警指标体系,并构建了基于层次分析法的预警模型,实现了多指标的融合分析与决策;设计、开发了瓦斯灾害区域安全态势预警软件系统,实现了数据的动态采集与存储、综合分析和实时预警。     

回采工作面推进过程中的瓦斯涌出预测分析

针对现有回采工作面瓦斯涌出预测方法的数据大都是基于回采工作面单一传感器的瓦斯浓度序列,存在无法将工作面持续推进过程中空间位置变化的监测点位置进行记录的问题,提出了以回采工作面传感器各监测点瓦斯浓度序列数据为基础,结合工作面实际推进距离,运用BP神经网络模型综合预测工作面瓦斯涌出量的方法。该方法利用回采工作面瓦斯分源辨识方法,分别分析采空区瓦斯涌出和煤壁瓦斯涌出的变化规律;利用BP神经网络预测法,结合表征采空区瓦斯涌出和巷道煤壁瓦斯涌出规律的特征值对工作面日均瓦斯涌出进行预测。实例应用验证了该方法的正确性。     

采掘工作面瓦斯治理技术的研究及应用

开滦集团所属矿区是老矿区,开采时间长,地质构造复杂,瓦斯多,采掘工作面局部通风机按《煤矿安全规程》供电规定安装后仍多次造成瓦斯积存现象,严重危胁着煤矿井下的安全生产。为此在规程要求的基础上局部通风机的供电系统提高一个档次是非常必要的,即"四双、三专(或采掘供电分开)、二闭锁、一自动投入"。通过使用上述系统,经济和安全效益明显。     

工作面瓦斯涌出量数据处理程序设计及应用

针对瓦斯地质统计法中涌出量数据繁杂、处理困难等问题,分析了瓦斯涌出量数据来源,建立了瓦斯涌出量数据库,采用百分位数方法对涌出量数据进行筛选,找出能够反映矿井真实瓦斯涌出量规律的数据。采用C语言编程和CAD二次开发工具,建立了瓦斯涌出量数据筛选模块,并将其应用于平煤十二矿,结果表明采用瓦斯涌出量数据筛选模块可提高数据处理速度,节省了大量的人力、物力,并提高了瓦斯地质图的编制效率。     

基于矿压监测动态特征的瓦斯突出预警系统设计

根据采煤工作面突出灾害发生规律与动态安全信息采集技术,设计了采煤工作面基于矿压监测动态特征的瓦斯突出预警系统。该系统能够自动获取海量矿压监测实时数据,实现了采煤工作面煤与瓦斯突出危险性的智能分析与实时预警,同时还具备日常矿压数据资料高效管理功能。系统在现场试验中取得了较好的应用效果。     

煤矿瓦斯异动预警系统的设计

针对煤矿安全监控系统因无瓦斯变化趋势分析功能,当瓦斯浓度处于较低水平时,即使瓦斯有异常变化也无法及时提醒的问题,设计了一种煤矿瓦斯异动预警系统。该系统采用文件方式和OPC方式接入安全监控系统及综合自动化系统的监测数据;结合矿井实际通风状况,采用固定门限模型、均方差预警模型和分时均方差模型等三种预警模型计算得出测点的预警参考值及预警状态;通过消息客户端、短信等多种方式发布预警信息。实际应用表明,该系统实现了对瓦斯灾害的有效预防,为保证井下作业人员的安全提供了参考依据。     

基于混沌免疫粒子群优化和广义回归神经网络的回采工作面瓦斯涌出量预测模型

为提高回采工作面绝对瓦斯涌出量预测的精度和效率,提出了将混沌免疫粒子群优化(CIPSO)算法与广义回归神经网络(GRNN)相耦合的绝对瓦斯涌出量预测模型。该方法采用CIPSO对GRNN的光滑因子进行动态优化调整,减少了人为因素对GRNN网络输出结果的影响,并采用优化后的网络建立瓦斯涌出量预测模型。通过对某煤矿瓦斯涌出量数据的仿真实验结果表明:基于CIPSO-GRNN的回采工作面绝对瓦斯涌出量模型比BP神经网络、Elman网络预测模型具有更好的预测精度和收敛速度,证明了该方法的有效性和可行性。     

长距离掘进工作面局部通风智能联动调控研究

现有长距离掘进通风调控研究多局限于局部通风机本身进行变频调风,少有针对长距离掘进工作面按需供风导向的研究。针对该问题,提出了一种长距离掘进工作面局部通风智能调控系统设计方案,该系统由井下监控系统、通风异常调控系统、地面工作站组成。井下监控系统通过对井下通风机、风筒和工作面进行实时监控,实现对局部通风机工作异常状态的研判预警、对风筒内部漏风情况的动态分析及对实际供需风量的动态预测。通风异常调控系统通过识别井下通风参数异常情况,制定不同参数不同等级的风险协同处置策略,实时显示掘进工作面瓦斯浓度等参数分布的具体情况。地面工作站挖掘工作面风流状态与风筒参数的潜在规律,形成风流-风筒调控模型,根据掘进工作面风流流动分布状态实现对风筒的实时调控;同时建立理论供风量、实际供风量、实际需风量相匹配的变频预测调风模型,基于变频调风模型和实时通风参数确定通风机运行频率,通过通风机智能变频实现按需供风,并在通风异常情况下,基于瓦斯涌出量预测和风排瓦斯极限能力辅以钻孔瓦斯抽采控制工作面瓦斯浓度,实现对长距离掘进工作面的通风安全保障。以转龙湾煤矿23303掘进工作面为例,对风流进行数值模拟,研究工作面风流分布状...     

瓦斯地质动态分析及瓦斯涌出实时预警系统

为了防止煤与瓦斯突出事故,提高矿井的安全保障能力,结合新元公司实际情况,建立了瓦斯地质动态分析及瓦斯涌出实时预警系统。在统计和分析该公司矿井瓦斯地质相关资料的基础上,创建了瓦斯地质空间数据库,采用动态分析技术筛选出了影响瓦斯赋存的主控因素,自动绘制了瓦斯参数等值线并划分出突出危险区。对突出危险区内的工作面进行重点关注,考察其瓦斯涌出特征及预警指标,并与瓦斯监测系统无缝连接,实现了非接触式连续预警。     

综放高瓦斯矿井煤层瓦斯涌出量综合预测

为了成功预测竹林山煤矿综放高瓦斯矿井大采高工作面煤层瓦斯涌出量,以主采3号煤层为主要研究对象,针对3号煤层以往开采情况,通过布设测点测量其煤层瓦斯含量和了解相邻矿井瓦斯含量,采用分源预测法、回归法及统计法等预测方法得到了3号煤层瓦斯含量的分布规律,并绘制了3号煤层的瓦斯含量等值线图。对矿井不同生产时期的瓦斯含量进行预测,得到了生产前期、中期及后期采区的最大绝对瓦斯涌出量和最大相对瓦斯涌出量,说明了竹林山煤矿各个时期均属于高瓦斯矿井。     

模糊数据融合在煤矿采掘工作面瓦斯突出预测中的应用

针对影响煤矿瓦斯突出事故因素的综合性和不确定性,提出了一种应用多传感器模糊信息融合的采掘工作面瓦斯突出预测方法。该方法以模糊系统理论为基础,采用多个传感器实时监测煤矿井下采掘工作面的风速、瓦斯浓度和温度等参数,然后对传感器采集的多元信息进行模糊化。通过融合运算和运用决策规则,得到采掘面瓦斯状态的估计与判断,对瓦斯突出进行预警。最后选取山西省某煤矿的几组传感器监测数据进行实例分析。分析结果表明,该方法降低了误报警或不报警的发生概率,提高了瓦斯突出状态预测的准确性,改善了评判系统的不确定性,使瓦斯突出预警系统的性能得到了提升,能够为煤矿的安全生产提供保障。     

基于CSO-RVM的瓦斯涌出量预测模型研究

为了实时监测和精准预测煤矿回采工作面绝对瓦斯涌出量,提出猫群算法(CSO)优化相关支持向量机(RVM)的绝对瓦斯涌出量预测方法.相关向量机的组合核函数可实现多特征空间的信息融合,为有限样本、高维数瓦斯涌出量预测建模问题提供一种行之有效的方法.并用CSO算法对RVM瓦斯涌出量预测模型的核函数权重p和高斯核参数σ快速寻优.利用矿井无线传感器网络检测到的各项历史数据试验.结果表明,相比BP、SVM算法,该耦合模型有效提高了预测精度,具有更好的泛化能力,为矿井瓦斯预测提供理论支持.     

浅谈综采工作面上隅角瓦斯综合治理的方法和措施

根据某矿1403综采工作面的煤层瓦斯特征,制定出上隅角瓦斯抽放、煤层浅孔注水等瓦斯综合治理方案,防止了瓦斯超限事故。探讨了综采工作面瓦斯综合治理方法和措施,以提高瓦斯治理效果,保证矿井的安全生产。     

基于WSN的煤矿瓦斯监测系统软件的研究

开发了一种基于WSN(无线传感器网络)的煤矿瓦斯监测系统上位机软件。该软件采用Visual C#和数据库技术进行软件设计,具有实时接收和发送数据、保存数据、历史数据查询统计、预警曲线显示、数据报表打印等功能。测试结果表明,该瓦斯监控软件具有界面友好、功能完善、精度高、成本低及操作简单等优点,能够实时监控煤矿井下瓦斯浓度和减少事故发生率。