基于灰色关联分析的煤自然发火气体预报指标研究

在简要介绍灰色关联分析理论的基础上，结合指标气体定性分析结果，运用灰色关联分析方法计算出不同特征温度范围内各气体指标与煤温的灰色综合关联度，并以此作为评价气体指标可靠度的量化依据。由定性、定量分析的结果优选并确定出各温度段内煤层自燃早期预报指标，为建立完善的指标气体体系、提高自然发火预报的准确性提供了切实可行的量化依据。     

合阳一矿煤自然发火气体预报指标的优选

采用灰色关联分析法,对合阳一矿煤自燃程序升温及自然发火实验产生气体进行关联度分析,得出不同煤温阶段指标气体的广义综合关联度,从而建立了合阳一矿煤自燃预报指标体系,可以准确预测该矿煤自燃程度,对该矿预防自燃火灾具有重要理论指导意义。     

应用气体分析法建立煤自然发火预报系统

进行了煤的升温氧化实验,通过分析煤氧化释放气体随煤温变化规律,确定煤自然发火预测预报的指标气体。运用灰色关联分析方法,对各主要指标气体进行了可信度分析。根据实验数据和分析结果,建立了煤自然发火的预报系统。     

应用气体分析法预测预报煤自然发火

通过煤的升温氧化实验,分析煤氧化释放气体随煤温变化规律,确定煤自然发火预测预报的指标气体。运用灰色关联分析方法,对各主要指标气体进行了可信度分析。根据实验数据和分析结果,建立了煤自然发火的预报系统。     

煤自然发火预测预报指标气体分析

进行了煤的升温氧化实验,通过分析煤氧化释放气体随煤温变化规律,确定煤自然发火预测预报的指标气体。根据各指标气体随煤温变化规律进一步研究得出各指标气体的预报范围并将煤的自燃氧化划分为三个阶段:缓慢氧化阶段、加速氧化阶段和激烈氧化阶段,同时给出了各氧化阶段的温度范围。     

煤层自然发火指标气体的选择方法

煤层自燃是矿井防灭火工作的重点,通过对煤炭在不同的温度条件下,所检测到的气体进行分析,选取稳定性较高,能够代表特定温度的气体,作为该煤层的标志性气体,从而为准确掌握采空区内煤层自燃状况,采取科学决策提供重要依据。     

煤层自然发火指标气体研究

为研究石港煤矿14#,15#煤层煤自燃进程的标志气体,在实验室开展煤氧化升温气体产物的测定实验,主要检测了煤样在氧化升温条件下各种气体组分的发生浓度,对产生气体量随温度的变化曲线进行了深入细致的研究。根据各种气体组分的发生量及最低检测温度,确定了石港煤矿14#,15#煤层的煤自燃预测预报标志气体和煤自燃标志气体生成量的拟合曲线,为该矿煤自燃火灾的预测预报提供了实验依据。     

煤自然发火的指标气体分析及临界判定

通过对红庆梁煤矿11303工作面煤样的分析测试,优选出适用于本煤层的指标气体种类,同时为了提高本工作面煤自燃的预判准确度,优选采用烯烷比和CO增加速率为判定指标,根据其数值不同准确判断煤自燃所处的阶段。通过分析研究成果,实现红庆梁煤矿11303工作面采空区煤自燃的准确预测,为工作面防灭火工作提供有效的依据。     

基于灰色关联理论的煤自燃氧化预测模型研究

简单描述了灰色关联理论的分析原理和分析步骤,并对指标气体进行定性分析。结合定性分析的结果,计算出煤炭氧化自燃过程中每个反应阶段内指标气体与煤体温度之间相互对应的关联度值。同时把该关联值当做选择煤炭自燃程度预测指标的量化依据,挑选出可靠度最高的预测指标。并对得到的最优指标和温度之间的关系用Origin软件进行多项式和指数函数拟合优化,使用拟合相关性系数最高的指数函数建立了煤自燃氧化早期预测模型。     

平朔矿区煤自然发火指标气体选择的试验研究

以平朔矿区4个煤层煤样为研究对象,利用程序升温试验重点研究CO、C2H4、H2气体在煤氧化自燃过程中的变化规律,同时也对同一矿井的不同煤层、同一煤层不同矿井的气体变化规律进行了对比分析。试验结果表明：平朔煤产生c0的临界温度为60—70℃,C2H4出现的温度为120℃左右,H2生成的临界温度为90℃,且生成量随煤温的上升呈先增大后减小的变化趋势。因此,平朔矿区检测煤炭自燃的标志气体应以CO和C2H4为主、H2为辅。     

煤炭自然发火标志气体的灰色关联探讨

在对灰色关联有关分析理论进行简要介绍的基础上,结合有关指标气体在定性分析方面的结果,凭借灰色关联相关分析方法,计算诸多气体指标和煤温之间的灰色综合关联度。利用定性以及定量分析的具体结果优选,然后确定出在各温度段之内煤层自燃方面的早期预报指标,从而为建立完善的相关指标气体体系,并且提升自然发火预报方面的准确性提供有效的量化依据。     

煤自然发火预报的研究及软件的开发

以提高各标志气体对煤自然发火预报的灵敏性和可操作性为出发点,以煤升温氧化气体产物的测定实验为基础,对青山矿硬子槽各煤样产生气体量随温度的变化进行了研究.根据矿井的实际情况,引入初始化数值K,即各升温点对应的CO+CO₂系列数值与CO₂初值之比,确定了青山矿区大槽煤煤自燃标志气体的预报曲线和相应的拟合曲线.并采用Visual Basic语言编制相应的软件系统,该系统与束管监测系统和色谱仪组成一个全自动的煤自燃预报系统,可对矿井的煤温实行连续监控,从而提高了煤自然发火预测预报的准确性和可操作性.     

基于活化能指标煤的自燃倾向性研究

运用热重分析手段对煤从常温到燃点之间的氧化热解过程进行了研究，运用不同动力学机制模型函数分别对热重分析数据进行了处理和相关性分析.结果表明，煤炭氧化热解过程符合一级化学反应动力学机制，据此求出活化能，利用活化能指标来划分煤的自燃倾向性.     

煤炭自燃的早期灰色预测

应用灰色系统理论建立了矿井煤炭自燃的早期灰色预测模型,并对贵州省六枝矿务局某矿进行了实例预测。     

用热分析技术研究煤的自然发火

煤的低温氧化会降低煤质、产生环境污染,当采空区浮煤具备漏风供氧和蓄热条件时还会造成采空区浮煤自燃,危及工作面的安全生产。因此,加强对煤的低温氧化规律的研究是必要的。     

近距离煤层群开采自燃危险区域划分及自燃预测

通过数值方法求解复合煤层采空区渗流、扩散和化学反应耦合的三维稳态数学模型,得到常温下采空区氧浓度及渗流速度场的分布.结合大型煤自然发火实验得到的煤自燃的下限氧浓度、上限漏风强度、极限浮煤厚度等参数及煤的实验自然发火期,划分出开采下部煤层时上部煤层煤柱及采空区自燃危险区域,再结合工作面推进速度,预测自然发火期.采用这种方法对东荣二矿采煤工作面顶部煤层煤柱进行自燃预测,得到进风侧的煤柱氧化升温区在距离工作面50~140 m处,回风侧在距离工作面50~85 m处,工作面推进速度大于1.6 m/d时,煤柱无自燃危险,工作面停止推进但正常通风38 d后,煤柱进风侧将首先发生自燃.     

煤炭自然发火预测预报的气体指标法

通过中国八大典型煤种煤样的自然发火模拟试验,对煤样氧化自燃气体产物进行了定性和定量分析,得出了各煤种从缓慢氧化阶段发展为加速氧化阶段的灵敏气体指标为:褐煤、长焰煤、气煤、肥煤以烯烃或烯烷比为首选,以一氧化碳及其派生指标为辅;而焦煤、贫煤和瘦煤则以一氧化碳其派生指标为首选,乙烯或烯烷比为辅;无烟煤和高硫煤唯一依据是一氧化碳及其派生指标.乙炔是煤进入激烈燃烧阶段的指标.研究提出了煤自然发火标志气体指标体系应至少包括自热加速和激烈燃烧2个阶段的主要指标,前一个指标是火灾危险预警指标,后一个指标是明火报警指标,同时也可以作为自然发火熄灭程度指标.     

气体分析法早期预测预报煤炭自然发火技术研究

盘道煤矿煤层为容易自燃煤层,在开采过程中受采空区、煤柱等区域自然发火的影响,严重威胁着该矿的安全生产。论文分析了该矿自然发火标志气体的确定和评价标准,采用束管取样监测系统的测点布置和利用煤矿专用气相色谱仪对煤层自然发火高危地点进行气体分析,从而达到对自然发火的预测预报。     

采空区煤自燃预测的随机森林方法

煤自然发火温度的准确预测是矿井煤自燃防控的关键。为了准确可靠地预测采空区煤自燃温度,在大佛寺煤矿40106综放工作面开展了长期的采空区温度和气体观测实验,提出了一种基于随机森林(RF)方法的采空区煤自燃预测模型,并将预测结果与支持向量机(SVM)和BP神经网络(BPNN)方法对比。采用粒子群优化算法(PSO)对RF和SVM超参数进行优化,建立了参数优化的PSO-RF和PSO-SVM预测模型。结果表明,RF,PSO-RF,SVM和PSO-SVM模型均具有较强的泛化性和鲁棒性; RF在建模过程中拥有宽广的参数适应范围,当树的数量(ntree)超过100后,其训练误差趋于稳定,ntree的改变对预测性能没有实质的影响;虽然PSO算法可以找到RF最优超参数,但默认参数的RF模型就能获得满意的预测性能; SVM预测结果则对超参数十分敏感,PSO优化可以显著提高其预测精度,其预测性能依赖于超参数的最优选择; BPNN模型在训练阶段拥有极佳的预测结果,但易出现"过拟合",导致泛化性弱,测试阶段误差较大。通过在其他矿井煤自燃预测中应用,验证了RF方法的稳定性和普适性,且无需复杂参数设置和优化就能获得良好的预测性能,可进一步应用于其他能源燃料领域。