沿空掘巷有害气体超限分析及治理

针对济宁三号煤矿63下04辅助运输巷（南）沿空掘巷过程中有害气体超限问题,通过分析有害气体来源和涌出通道,并采用均压、堵漏等方法有效封堵了涌出通道,采用监测监控方法动态监测现场情况并检验治理效果。通过一系列方案实施,掘进巷道内有害气体一氧化碳体积分数从120×10-6降至10×10-6以下,瓦斯体积分数从0.80%降至0.02%,二氧化碳体积分数从0.60%降至0.04%。气体监测结果表明,此方法有效治理了沿空掘巷气体超限问题,保证了掘进工作面安全快速掘进。     

采空区埋管汇集舱瓦斯抽采技术研究与应用

为了解决高瓦斯矿井采煤工作面上隅角瓦斯体积分数超限问题,从理论上分析了采空区瓦斯分布规律、计算了采空区瓦斯体积分数场的瓦斯值,研究了一种关于采空区埋管—汇集舱的瓦斯抽采技术。青岗坪煤矿现场应用实践表明,有效地解决了该矿42102综放工作面的上隅角瓦斯体积分数超限问题,确保了矿井的安全高效回采。该技术为国内采煤工作面上隅角瓦斯抽采、矿井瓦斯防控与治理提供了一种新思路、新技术方法。     

注氮影响下高瓦斯采空区“三带”划分

针对高瓦斯采空区"三带"的方法并未将氮气、瓦斯对氧体积分数的扰动考虑在内的问题,提出了氮气、瓦斯扰动系数。利用类比方法,定义了氧体积分数氧化损耗值这一概念,得出在氮气、瓦斯双重影响下,使得氧化带向采空区深部移动,氧化带宽度减小。并用矫正后的划分方法和基于温度的划分方法同时对N3042工作面进行采空区"三带"划分,结果吻合度较好。     

新型囊袋式聚氨酯封孔器在 松软煤层中的应用

针对松软煤层瓦斯抽采过程中,封孔器及抽采管无法准确到达指定封孔位置的问题,设计了新型囊袋式聚氨酯封孔器。采用新型封孔器封孔方法和原有封孔方法各封孔8个,对二者的封孔过程和抽采瓦斯的体积分数进行对比分析。研究结果表明:新型囊袋式封孔器简化了操作步骤,缩短了单孔封孔时间,平均抽采瓦斯体积分数提高了7.3%。     

改进分数阶Tikhonov正则化的截割煤岩载荷识别方法

为探究截齿截割煤岩载荷的有效识别方法,实现截割载荷特征的提取与辨识,根据分数阶微积分理论,将经典的整数阶Tikhonov正则化推广到分数阶模式,构造改进分数阶滤波因子,提出了一种改进分数阶Tikhonov正则化方法和算法。根据时域方法理论建立截割煤岩载荷的识别模型,通过核函数方法将载荷表示为一系列核函数的叠加,测量载荷表示为输入载荷和核函数响应之间的卷积分形式,采用离散化将卷积方程转化为线性方程组,利用改进分数阶正则化方法将反求过程转化为一类无约束优化问题,并采用新超记忆梯度法求解目标函数。研究表明:随着分数阶次的增大,均方根误差(RMSE)及迭代次数值呈先减小后增大的趋势,存在着最小RMSE和最少迭代次数值,可以判断存在最优的分数阶次,即α=05,此时载荷识别效果相对理想。与整数阶和分数阶Tikhonov正则化方法相比较,改进的算法不仅能够保留较小奇异值对应的分量,且也能抑制较大奇异值对应的分量,从而能够有效克服载荷识别的病态性,且被识别载荷与试验载荷的均方根误差(RMSE)分别为0418 2,0388 4,0366 5,及迭代次数分别为19,14,11,具有较高的精度,能够克服其解的光滑性,且载荷细节特征能够较好被识别。据此,改进分数阶正则化方法在截割煤岩载荷识别方面具有更强的抗噪性和鲁棒性,为解决截割煤岩载荷及矿山机械工程中的载荷识别问题提供了一种有效研究方法。     

均压通风技术在补连塔矿22306工作面的应用

针对补连塔矿22306工作面上隅角氧体积分数偏低问题,采用了均压通风技术,有效地消除了上隅角氧体积分数偏低的安全隐患;系统介绍了均压通风技术的方案及步骤,通过风量、风压及上隅角氧体积分数等指标,综合评价了均压通风的效果。结果表明:均压通风技术能较好地解决上隅角氧体积分数偏低问题,同时,本次灾害治理探索能够为同类生产实践提供重要借鉴。     

工作面多变量瓦斯体积分数时间序列预测模型

为了有效分析煤矿瓦斯监测数据以实现较准确的工作面瓦斯体积分数预测,基于贝叶斯网络方法、混沌相空间重构技术与高斯过程回归模型,研究了瓦斯体积分数时间序列分析与预测的方法.应用贝叶斯网络方法提取与工作面瓦斯体积分数时间序列有较强关联特征的样本数据集,构建了多变量瓦斯体积分数时间序列预测模型;采用混沌相空间重构技术来实现多变量瓦斯体积分数时间序列样本空间重构;应用高斯过程回归模型进行工作面多变量瓦斯体积分数预测,以预测值及其置信区间来表达对工作面未来瓦斯体积分数动态变化的预测.实例分析表明:应用该方法得到的预测结果,其预测精度较单变量瓦斯体积分数时间序列预测有较大提升,并且预测区间在相同置信水平下达到了最优,能够较好的反映工作面瓦斯体积分数的动态变化状况.     

机器学习在煤的地球化学中的应用

研究煤中元素赋存状态的方法包括各种显微探针方法(电子、离子和X射线探针)、谱学方法(如X射线吸收精细结构谱方法)、数理统计方法、浮沉试验方法和化学方法(如逐级化学提取试验)。传统常用的数理统计方法有相关分析、聚类分析、因子分析和多元判别分析等，其中相关分析是基于灰分、硫质量分数、常量元素质量分数与微量元素质量分数的相关性来判断元素的赋存状态，如计算煤灰分与煤中元素质量分数之间的相关系数。但是，数理统计方法在判别煤中元素赋存状态和来源时有诸多问题，例如不同基准下(全煤基和灰基)煤中元素相关性不一致问题。不同的层次聚类算法在判别煤中元素的赋存状态时也会有诸多问题，例如不同的层次聚类算法会导致煤中元素赋存状态的推测结果不同。机器学习的发展为上述问题的解决提供了解决方法。例如非对称对数比转换方法，有效解决了煤和煤炭不同基准下元素之间、元素和灰分之间相关性不一致的问题。在单链接、全链接、平均链接和质心链接等4种常见的分层聚类算法中，平均链接算法的效果相对要好，在基于原始数据和转换后数据的聚类分析中，基于皮尔逊相关系数的距离度量都要比欧几里德距离好，基于枢轴坐标进行转换后的数据优于原始数据，而加权...     

煤层群开采综放面回风隅角瓦斯防治技术研究

为了解决煤层群开采期间综放工作面上隅角和回风巷瓦斯体积分数偏高的问题,以乌苏某煤矿B_51202工作面为研究对象,确定了工作面瓦斯涌出量及抽采规模,对抽采方法的选择进行探讨研究。现场实践证明,煤层群开采时,采空区埋管与走向顶板长钻孔相结合的瓦斯抽采措施,能够解决B_51202综放工作面回风隅角和回风巷瓦斯体积分数偏高的问题。     

超微颗粒形状的分形特征

讨论了粗糙颗粒二维轮廓的分数维表征,分析了用分数谐函数表征颗粒形状的方法,介绍了超微颗粒几何生长模式与分形特征。     

基于电磁学理论的乳化液质量分数与折射率关系研究

乳化液质量分数合适与否直接决定着煤矿支护设备的使用寿命和生产效率。针对煤矿井下乳化液质量分数检测问题,利用电磁学理论研究了乳化液质量分数与溶液折射率和密度之间的关系,给出了特定温度下乳化液质量分数与组元密度及折射率的表达关系式,并对在不同温度下配制的不同质量分数的乳化液进行了试验检测。研究结果表明,影响乳化液质量分数和折射率关系的乳化液特性参数随温度呈线性关系,特性参数1随温度线性增加,而特性参数2则随温度线性减小,且利用该关系式计算所得乳化液折射率在不同温度下与实测值能很好地相符合,为实现乳化液质量分数的实时检测与控制提供了必要的理论基础。     

地面钻井治理采空区瓦斯技术研究

针对岳城煤矿工作面瓦斯涌出量大、采空区瓦斯难于治理的问题,采用地面钻井对采空区进行瓦斯抽采,并在岳城矿1303(下)综采工作面进行了试验。结果表明:启动地面钻井抽采泵后,采空区瓦斯抽采体积分数上升至60%以上,上隅角瓦斯平均体积分数下降至0.22%,回风流瓦斯体积分数下降至0.33%,抽采效果明显,成功地抑制住了采空区瓦斯涌出的问题,保障了采面安全生产。     

排土场废石块度分布的分形特征

本文引用分形几何理论研究了排土场废石块度分布的分开几何特征，讨论了废石块度分布的分数维计算方法，利用实际矿山排土场的资料进行分数维的计算，并对排土场不同部位分数维值的特征及其变化规律进行了研究，建立了分数维同废石抗剪强度的相关关系。     

超微颗粒形状的分形特征

讨论了粗糙颗粒二维轮廓的分数维表征,分析了用分数谐函数表征颗粒形状的方法,介绍了超微颗粒几何生长模式与分形特征.     

基于矿用无刷直流电机的模糊分数阶PID控制研究

在模糊控制和分数阶控制理论的基础上提出了矿用无刷直流电机的模糊自适应分数阶PID控制策略,其中分数阶PID可以实现传统PID的由点到面的更加精确的控制,模糊控制可以实现分数阶PID参数的在线调整。通过建立无刷直流电机控制系统的Simulink仿真模型,仿真结果表明,该方法不仅能够实现分数阶PID控制参数的在线优化,收敛速度快,还具有更加优良的动、静态性能和抗干扰能力。     

特厚煤层大采高综放面片帮及瓦斯防治

采用数值模拟软件以及结合实例进行分析的方法,通过对特厚煤层在大采高综放开采过程中的煤壁片帮问题以及瓦斯涌出问题的分析,探讨了煤壁片帮防治技术以及瓦斯防治技术的具体应用情况,通过应用煤壁片帮综合防治技术,1206工作面发生片帮的概率由之前的36%降至22%,发生片帮的深度值也从之前的0.33 m左右降至0.2 m左右。通过应用顶板高抽巷抽采技术,回采工作面上隅角瓦斯体积分数得到了明显地控制,而且采空区瓦斯体积分数也显著降低。     

变压吸附法富集低体积分数含氧煤层气的研究

为了解决低体积分数含氧煤层气无法富集利用的问题,研究了甲烷体积分数为20%的煤矿抽排瓦斯的变压吸附富集过程。为了保证富集过程的安全,吸附过程中使用混合吸附剂,同时吸附甲烷和氧气,使得排放气和解吸气中甲烷和氧气体积分数都处在安全范围内。实验研究了吸附塔高径比、吸附时间、吸附剂比例、节流孔直径、反吹时间等对分离效果的影响。结果表明：在碳分子筛和活性炭作为混合吸附剂的体系中,其质量之比为3.4时可以将甲烷体积分数安全地提浓到30%以上,此时排放气中甲烷体积分数低于3%,氧气体积分数低于10%。     

矿用乳化液质量分数检测技术对比研究

针对煤矿井下乳化液质量分数检测,设计了电导率法、光透射法和超声波法3种在线检测方案。利用大量试验数据,采用最小二乘法得出了相应的乳化液质量分数计算方法,通过对3种方案试验的精度对比,最终确定最佳乳化液质量分数在线检测方案为超声波法。     

岳城矿上分层工作面采空区瓦斯治理技术研究

针对岳城煤矿3号煤层瓦斯含量大、回采过程中造成大量瓦斯涌向采空区、进而容易引起上隅角瓦斯体积分数超限问题,采用横川千米走向高位钻孔与倾向高位钻孔相结合的瓦斯治理方法对上分层采空区进行瓦斯抽采,并在1310(上)工作面进行采空区瓦斯抽采试验。试验结果表明:当回采至120 m时,横川千米走向高位钻孔与倾向高位钻孔的瓦斯抽采体积分数达到30%,抽采纯量6.5 m3/min,上隅角处的瓦斯体积分数降至0.3%以下,并随着工作面的继续推进抽采的体积分数及抽采的纯量呈上升态势。这为集团其它高瓦斯及突出矿井上分层工作面采空区瓦斯治理积累了宝贵的经验。     

分数阶建模在煤位图像去噪处理中的研究

运用模式识别技术,提出了分数阶微分自适应去噪算法,它基于AA模型(Aubert-Aujol模型)运用分数阶微分理论对图像进行建模,建立了分数阶微分模型,模型参数分数阶阶数u和图像各点对应正则化参数λ根据区域特征进行自适应选择。数值实验结果表明,与传统去噪方法比较,应用分数阶微分自适应去噪算法后,其衡量去噪效果的定量指标-峰值信噪比(PSNR)和边缘保持指数(EPI)得到有效的改善,获取的数值效果较好。