煤与瓦斯突出危险性电磁辐射异常判识方法

基于工作面煤与瓦斯突出前兆电磁辐射变化规律,运用系统辨识、动态测试数据处理和数理统计等非线性理论,建立了工作面煤与瓦斯突出危险性电磁辐射异常判识模型,提出电磁辐射异常判别准则,并应用于工作面煤与瓦斯突出危险性预测.结果表明：电磁辐射异常判识模型具有较高的预测精度,其实现了工作面煤与瓦斯突出危险性的连续动态趋势预测.     

基于AVR的煤矿瓦斯监测仪的设计

为了对井下瓦斯浓度进行实时监控,设计了一款基于Atmega16L单片机和瓦斯浓度传感器MQ-4的煤矿瓦斯监测仪。瓦斯监测仪主要由主控单元部分、液晶显示部分、传感器部分、以太网通信模块构成。瓦斯浓度传感器监测到信号以后,将采集到的数据以电压形式传送给单片机。单片机经过处理以后将数据通过总线模式显示到12864液晶显示器上,同时单片机还会将数据以UDP数据报的形式通过以太网传送给上位机,实现井上和井下对瓦斯浓度的监控。     

A new forecast model for the carbon-monoxide concentration in the upper corner of mining face

The CO gas in the upper corner along with the work of mining face in different coal-seam of Lingwu coal-field has deeply affected judgment for the degree of the coal spontaneous combustion and safety work. For this issue, a new calculation and forecast model of the carbon monoxide concentration in the upper corner of mining face was deduced for analyzing and calculating the date from the lab and test-in-place, during this course using the knowledge of heat transfer, fluid dynamics, and mathematics. The model took into account the characteristics of the coal spontaneous combustion, coal mining conditions, and other correlate factors, so the CO concentration of the upper corner safe under the normal condition, and it is in danger when the coal reached spontaneous combustion, which can be calculated accurately with the model and compared with the measured concentration with a tolerance of less than 12%.     

距离判别分析理论在突出预测中的应用

为了更加准确的预测煤与瓦斯突出的危险性,基于距离判别分析理论,选取电磁辐射预测指标(电磁辐射强度E和脉冲数N)和常规指标R指标、钻孔瓦斯涌出初速度q及钻屑量S作为判别因子,选取演马庄矿某掘进工作面2011年4、5月日常预测数据作为训练样本,建立了工作面突出预测的距离判别分析模型。用所建立的模型对该掘进工作面待检验的6月份日常预测数据进行分析,预测结果与实际情况吻合良好,结果表明:距离判别分析模型方法简单、预测精度较单一指标有明显提高,误判率低,实现了动态预测和静态预测的有效结合,该方法在煤与瓦斯突出预测中具有较好的可行性和实用性。     

采煤工作面瓦斯涌出量的建模预测

应用逐步回归分析原理，在优选工作面瓦斯涌出量影响因素的基础上，建立了适合桑树坪煤矿３＾＃煤层瓦斯涌出量预测的数学模型，为工作面绝对及相对瓦斯涌出量预测提供了可靠依据。该方法具有普遍的实用性。     

改进的灰色马尔柯夫模型预测采煤工作面瓦斯涌出量

以预测工作面绝对瓦斯涌出量为研究目的,通过对回采工作面瓦斯涌出量原始数据取自然对数为基础,建立改进的GM(1,1)模型,然后将其与马尔柯夫模型相结合,建立了改进的灰色马尔柯夫模型,并将该模型应用到中岭煤矿首采工作面瓦斯涌出量预测分析中.结果表明,灰色马尔柯夫模型预测工作面瓦斯涌出量拟合精度较好,结果正确可靠,有一定的普遍应用性.     

分源法在矿井首采工作面瓦斯涌出量预测中的应用

在采用分源预测法预测矿井回采工作面瓦斯涌出量基础上,结合佳瑞矿区邻近矿井工作面实际瓦斯涌出源构成比重,对相应部分的瓦斯涌出预测结果进行修正,使得首采工作面瓦斯涌出量预测结果更符合实际情况,为以后矿井工作面配风及瓦斯治理工作提供科学依据。     

基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法与应用——以淄博岭子煤矿为例

应用多重环套理论和人工神经网络(ANN)技术,提出了预测预报矿井小构造的一套完整理论体系和工作方法。以淄博岭子煤矿为例,优选确定煤层倾角、厚度、瓦斯聚集量和涌水量变化是主要控制岭子煤矿回采工作面前方小构造的四大因子,建立了1号井的回采工作面前方小构造预测的非线性模型。现场检验结果表明,在煤层回采过程中,只要精细掌控主控因子的大量信息变化,就能准确预测预报工作面回采前方的小构造展布特征。基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法解决了诱发矿井重大灾害事故小构造的预测预报难题。     

瓦斯抽放技术研究与实践

鉴于高瓦斯矿井仅靠通风稀释不可能解决瓦斯超限问题,必须采取瓦斯抽放措施。从回采工作面煤层瓦斯预抽与邻近煤层瓦斯预抽两方面,分析了矿井瓦斯抽放方法的选取、瓦斯管网系统选择、管网阻力和瓦斯抽放泵选型计算,并对瓦斯预采效果进行了预测。     

基于实时监测数据的综采工作面瓦斯涌出特征分析

根据盘江煤电公司土城煤矿15158综采工作面的瓦斯实时监测数据,采用数理统计的方法,分析工作面顶板来压和推进速度与瓦斯涌出之间的关系。研究表明,工作面瓦斯涌出的总体平均水平与工作面采煤推进速度关系密切。每班割煤刀数多,总体平均瓦斯涌出量则大,明显呈现出与工作面从初采、稳产到收尾3阶段产量相应变化的3个区域。工作面平均绝对瓦斯涌出量与班产量有很强的负幂函数关系;顶板来压是工作面瓦斯峰值出现、导致瓦斯涌出不均衡的主要原因。     

掘进工作面瓦斯流动场及涌出规律探讨

建立了一般状态下瓦斯在实际煤层中的单向流动场模型,推出了瓦斯涌出量的方程式.然后根据工作面的实际情况,推出该工作面的瓦斯流动场模型.同时根据实测数据计算出的瓦斯涌出量,利用数理统计中的非线性回归理论建立了该工作面的瓦斯涌出量回归模型.     

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.     

煤巷炮掘工作面煤与瓦斯突出预警系统的开发

根据煤与瓦斯突出理论、模糊数学知识和计算机技术,研究开发了煤巷炮掘工作面煤与瓦斯突出预警系统,实现了计算机对煤巷炮掘工作面的突出危险性预测管理。该系统实现了由静态预测预报变为动态预测预报,由间隔预测预报变为半连续预测预报,可提高炮掘工作面煤与瓦斯突出预测的可靠性,并对有突出危险工作面进行及时报警,从而防止发生煤与瓦斯突出。采用钻屑指标法、瓦斯峰谷比值法、地质因素法和综合指标法作为突出预测方法,并将煤巷炮掘工作面的突出危险性划分为突出危险、突出威胁和无突出危险3类。     

综放面采空区瓦斯抽放条件下氧浓度场的CFD模拟

为研究采空区瓦斯抽放条件下自然发火的规律,建立了瓦斯抽放条件下综放面采空区自然发火的CFD模型,采用计算流体动力学技术模拟了该条件下高瓦斯综放工作面采空区氧气浓度的分布,并采用现场实测数据对模型进行了校准和验证,利用模拟结果分析了采空区瓦斯抽放条件下,浮煤自然发火的规律,分析了采空区瓦斯抽放和防灭火之间的关系,提出了瓦斯抽放条件下的防灭火工作技术思路与关键技术。     

黄白茨矿采空区自燃危险区域“三位一体”预测应用

运用采空区束管监测,得出采空区自燃危险区域指标气体分布情况及流场气体运移规律。在此基础上对工作面采空区气体流场进行三维稳态数学建模,确定了采空区氧体积分数分布及自燃危险区域范围,同时应用同位素测氡技术探测地表氡异常区域进行验证,形成井下监测-计算机模拟-地表验证“三位一体”的采空区自燃危险区域预测的理论体系。将此方法成功应用于黄白茨矿1293工作面采空区,结果表明在当前工作面通风和回采进度条件下,采空区氧气带呈不规则“O”型分布,采空区煤自燃危险区域(氧气体积分数10%～15%)呈“U”型分布在距离工作面进风巷100～450 m,回风巷70～250 m,中部距离工作面50～140 m处。研究成果为采空区煤自燃区域精准探测提供了借鉴。     

煤与瓦斯突出预测敏感指标确定方法研究

根据模糊聚类数学分析方法将淮南潘集3个矿突出预测和效检指标进行无量纲化与标准化分析,将不同量的预测指标转化成可相互比较的值,然后根据相似矩阵理论建立相关模型,进行模糊相似转换、聚类,得出1个能够确定不同矿井不同预测指标的敏感性模型,模型经过数学化模糊聚类处理,得出潘集矿区3个矿所采用的敏感指标体系的敏感度,并与实际相吻合。此种分析方法分析的指标敏感度在现场生产中起到了较好的指导作用,可以用于煤与瓦斯突出预测敏感指标的确定应用。     

神经网络方法在综放工作面的应用

综放工作面为复杂的非线性系统,其设备与放煤工艺参数的选择和技术经济指标的预测,是复杂的非线性问题,用传统的数学方法难于解决,应用神经网络方法建立了综放工作面产量、工效及采出率的预测模型,并实现了采煤机、液压支架选型和放煤方式、放煤步距的优化。实际应用结果表明,模型的可靠性及精度高,有较大的实用价值。     

12°上下行通风工作面煤壁涌出瓦斯分布规律数值模拟

煤壁涌出瓦斯是工作面巷道中瓦斯的重要来源之一;根据后退式U型通风系统流场特点确定适合工作面巷道中瓦斯与风流质量交换的数学模型,针对混合流并带有弯曲壁面的流动,使用Realizab le k-ε双方程湍流模型;利用计算流体力学(CFD)软件F luent对倾斜回采工作面巷道中由煤壁涌出瓦斯形成的瓦斯场进行了模拟,并对上下行通风回采工作面巷道中有煤壁涌出瓦斯形成的瓦斯场进行比较。得出结论:在倾角为12°的巷道中,采用下行通风和上行通风,由煤壁涌出的瓦斯在巷道中形成相似的瓦斯场,在风速较低的情况下,采用下行风比上行风更加有利于瓦斯混合,并且考虑采用上行通风要先排出上隅角由采空区涌出的瓦斯,因此上行风更容易使工作面巷道中的瓦斯发生积聚。     

一种预测采空区自燃危险区域的新方法——CFD技术的应用

在示踪气体试验的基础上,建立了模拟综采工作面采空区空气、瓦斯流动的数学物理模型,基于VC++6.0环境下对Fluent进行二次开发,分别对工作面正常生产、回风巷侧联巷密闭不严、尾巷密闭不严和高瓦斯涌出等4种情况下采空区氧气及瓦斯的分布进行了预测研究.结果表明:采用CFD模型模拟得到的采空区气体分布规律与现场长期监测结果相吻合;回风巷侧联巷及尾巷密闭不严将极大增加采空区氧气浓度;高瓦斯涌出可以加速采空区的自我惰化,有利于防治采空区自燃.     

基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法与应用

应用“多重环套理论”和人工神经网络（ANN）技术,提出了预测预报矿井小构造的一套完整理论体系和工作方法。以淄博岭子煤矿为例,优选确定煤层倾角、厚度、瓦斯聚集量和涌水量变化是主要控制岭子煤矿回采工作面前方小构造的四大因子,建立了1号井的回采工作面前方小构造预测的非线性模型。现场检验结果表明,在煤层回采过程中,只要精细掌控主控因子的大量信息变化,就能准确预测预报工作面回采前方的小构造展布特征。基于环套原理的ANN型矿井小构造预测方法解决了诱发矿井重大灾害事故小构造的预测预报难题。