基于变权与正态云理论的煤矿安全评价及应用

为准确对煤矿安全状态作出客观评价,综合考虑评估过程中指标的模糊性和状态随机性,构建基于变权与正态云理论的煤矿安全状态评估模型。结合正态云的数字特征量期望、熵、超熵组成的特定结构函数确定安全状态评判矩阵,得出各评价指标隶属于不同等级的确定度。同时为了避免常权方法确定权重的局限性及突出关键指标对综合评判结果的影响,引入变权理论对常权权重进行处理得到变权。结合实例研究,发现基于变权云理论评判方法对取值较差的指标作用不会被其他指标作用中和,可以有效地反映煤矿的真实安全状态,能够为煤矿的安全风险预测提供了一种技术途径。     

含瓦斯煤吸附特性影响因素研究

为研究含瓦斯煤物质组成成分和孔隙结构参数对煤吸附能力的影响,采用压汞试验测试了5种煤样的孔隙结构,并研究了含瓦斯煤比表面积、平均孔径、孔隙度和分形维数等4种孔隙结构参数,分析了含瓦斯煤物质组成成分和孔隙结构参数对瓦斯吸附能力的影响。研究表明:水分、挥发分、比表面积与瓦斯极限吸附量(V_L)呈二次函数关系,灰分和V_L呈负相关,平均孔径和孔隙度与V_L呈正相关。Langmuir压力(P_L)随着灰分和挥发分的增大而增大,随平均孔径和孔隙度的增大而减小,且与比表面积呈二次函数关系。煤样在不同压力阶段具有不同分形特征,因此具有不同的分形维数D_1(r10nm)和D_2(r10nm)。D_1和D_2均大于2.9,分形特征明显。V_L随着D_1的增大而增大,随着D_2的增大而减小。分形维数与P_L的关系不明显。     

注浆固化截抽综合防突揭煤技术在五轮山矿的应用

为了实现巷道掘进穿断层群与煤层群并存复杂地质条件下快速安全揭煤,根据煤与瓦斯突出防治机理和破碎围岩支护机理,提出“注浆-固化-截抽”综合防突揭煤技术,并以五轮山矿运输大巷掘进为工程背景进行该项技术试验。首先,通过“管棚+注浆”支护技术对前掘巷道围岩进行超前控制,防止冒顶诱导突出|其次,应用“注浆+固化”技术对前掘巷道的全断面煤岩体进行注浆固化,改善煤岩体结构,降低突出指标K1值|最后,通过截抽孔将被注浆固化后隔离的瓦斯抽离断层群段煤层群区域,形成“注浆+固化+截抽”综合防突揭煤技术体系。该技术不仅可以防突,而且可以加强支护,保证安全、快速通过断层群段突出煤层群。     

煤矿安全状态的变权理论评价模型及其工程应用

为了克服现有煤矿安全评价方法的局限和不足,在基于物元可拓方法对煤矿安全状态进行综合评判的基础上,引用变权理论对指标权重进行修正,并采用贴近度替代最大隶属度准则构建基于变权物元可拓的煤矿安全状态评价模型。结合敏感性分析指出评价对象对权重和评价结果的影响并得出评价指标的敏感性。应用结果表明:通过不同权重计算方法比较,变权法对异常指标作用不会进一步放大,可以有效反映煤矿的真实安全状态;员工的月平均培训时间是影响煤矿安全状态的敏感性指标,从而可实现对敏感环节的及时排查;基于该模型的煤矿安全状态等级为较安全,偏向于安全等级的程度较大,与其他方法得出的结果一致,验证了现有的研究样本,同时给出了待评综合安全状态等级随各指标变动的影响程度。     

长距离定向钻孔瓦斯抽采技术在青龙煤矿的应用

贵州省煤矿地质构造复杂、瓦斯含量高、煤层松软,瓦斯治理难度大。为了提高该区域瓦斯治理水平,在青龙煤矿21601工作面运输巷Y3点向前5~205 m处,利用千米钻机进行长距离顺层条带定向钻孔瓦斯抽采技术的现场应用。通过定向钻进技术和分支孔控制技术保证钻孔轨迹控制精度,避免了盲钻、盲抽等现象。应用结果表明:2次煤样检测得到的瓦斯可解吸量分别为1.7729,2.1913 m 3/t;残余瓦斯含量分别为4.7739,5.1704 m 3/t,均小于8 m 3/t,满足矿井瓦斯抽采的基本要求;平均瓦斯抽采纯量达到1.26 m 3/min,比原来提高了12%;与常规钻孔相比,采用定向钻孔抽采的瓦斯体积分数提高了50%,瓦斯治理效果显著。     

水力压裂中支撑剂对黔北页岩孔隙结构的影响

为获得黔北页岩水力压裂过程中使用支撑剂对页岩孔隙结构(孔喉和孔径)的影响,以贵州省凤冈风参1井(FC-1)页岩样品为研究对象,分别在不同浓度支撑剂配比的压裂液下进行页岩水力压裂实验,并分析页岩的孔隙结构随支撑剂压裂液浓度的变化规律。实验结果表明:清水压裂后页岩孔隙的大孔喉变化很小,小孔喉分布增多,压裂对孔隙孔径的影响较小;清水+支撑剂压裂液压裂后孔喉分布主要都集中在小孔径位置,无论是孔隙的孔喉还是孔径,使用清水+1%陶粒支撑剂压裂后,大孔喉和大孔径的占有率均较高,页岩渗透率最大;清水+1%陶粒支撑剂压裂效果较理想,可以作为黔北地区页岩气开采水力压裂过程中的目标压裂液。     

温度对构造煤解吸初期规律实验研究

为了研究恒压条件下,变温作用对构造煤解吸时初期瓦斯解吸量的变化规律,以黔北某矿构造煤为研究对象,采用HCA型瓦斯吸附仪对构造煤在不同温度条件下进行解吸实验,绘制瓦斯解吸量随时间的变化曲线,分析变温作用对构造煤解吸初期瓦斯解吸量的影响规律。研究表明:构造煤的瓦斯解吸量随着温度的升高而增大,构造煤初期瓦斯解吸分3个阶段,分别为解吸初期1min内快速解吸、2～30min内缓慢解吸、30min以后稳定解吸;变温作用下构造煤解吸初期瓦斯解吸量和时间的关系符合Logistic模型,温度越高,其拟合效果越好。