煤与瓦斯突出电磁辐射预警技术及应用

针对目前煤与瓦斯突出危险预警在预警实时性、准确性和便捷性方面的需求,分析了煤岩破坏电磁辐射特征、规律及煤与瓦斯突出过程电磁辐射、常规预警指标变化规律及其相关性,开发了煤与瓦斯突出电磁辐射预警装备及软件,建立了煤与瓦斯突出电磁辐射预警准则,实现了煤与瓦斯突出演化过程电磁辐射的自动分析及预警。研究结果表明:电磁辐射指标与常规预警指标具有较高的正相关性,可以反映煤与瓦斯突出危险性,现场煤与瓦斯突出预警应用结果表明,电磁辐射预警技术具有较高的准确性,可以超前13 m或提前2天预警到突出危险。     

煤与瓦斯突出综合预警系统在严重突出矿井的建设

为了提升煤与瓦斯突出矿井防突水平和抗灾能力,以事故预警理论为指导,从瓦斯灾害防治实验室和预警平台2方面为示范矿井建设了煤与瓦斯综合预警系统。通过预警系统建设,形成了适合矿井实际特征的煤与瓦斯突出综合预警指标体系和规则库模型,从煤层及瓦斯赋存特征分析、采掘空间安全情况分析、钻孔施工效果分析、日常预测指标发展趋势、瓦斯涌出特征实时跟踪、超掘(采)动态监控等方面实现了煤与瓦斯突出灾害的在线监测、超前预警和过程化控制。现场应用表明,预警系统具有较高准确性,能捕捉分析矿井瓦斯突出灾害的潜在隐患和预兆,能为矿井防突提供决策依据和技术保障,并促进矿井的精细化、规范化管理和信息化交流。     

基于多源信息融合的煤与瓦斯突出动态预警模型

针对传统的煤与瓦斯突出预警模型融合度不高、自分析与优化能力不足、预警原因难追溯等问题,采用关联规则算法和证据理论算法相结合的方法,建立了基于多源信息融合的煤与瓦斯突出动态预警模型。分析了定性和定量预警指标对应的关联规则项目设置方法,定义了用于煤与瓦斯突出预警分析的关联规则,得到强关联规则确定方法和预警指标优选方法;建立了用于煤与瓦斯突出预警分析的证据理论识别框架,确定了基于关联分析结果的基本置信度分配规则,并给出证据合成方法和基于类概率函数的融合决策方法;研究得出采用基本置信度分配函数进行预警原因追溯的方法,并给出了模型动态更新方法。测试结果表明,利用该模型进行煤与瓦斯突出预警分析,可实现预警指标自动筛选、多指标自动融合分析与决策、预警原因自动追溯及模型的动态更新优化。采用该方法进行煤与瓦斯突出预警是合理可行的。     

基于层次-可拓的煤与瓦斯突出预警研究

从煤与瓦斯突出发生机理以及煤矿防突工作经验出发,筛选煤与瓦斯突出预警指标,运用层次分析法确定各预警指标权重系数,基于可拓学理论构建出煤与瓦斯突出预警模型。应用该预警模型对谢桥煤矿1361(3)运输巷掘进工作面进行了煤与瓦斯突出的量化预警和突出风险等级划分。结果表明,采用层次-可拓预警模型的预警结果与工作面现场实际相符合。     

基于瓦斯涌出特征的突出预警技术在新元矿的应用

为了弥补现有传统接触式煤与瓦斯突出预测方法本身存在的局限性,利用瓦斯涌出动态特征进行煤与瓦斯突出预警,确定了新元矿瓦斯涌出动态特征突出预警指标体系及预警模型,构建了适用于新元矿基于瓦斯涌出动态特征的煤与瓦斯突出预警系统。经过现场应用验证:系统能够实现新元矿工作面突出危险的实时、动态预警,预警准确率达79%,实现了新元矿工作面煤与瓦斯突出灾害实时监测、在线分析、智能预警,促进了新元矿的安全生产。     

基于事故树分析的煤与瓦斯突出预警指标体系

科学、合理的预警指标体系是准确、可靠预警煤与瓦斯突出的前提。以两个"四位一体"综合防突技术体系为依据,编制了煤与瓦斯突出事故树,对事故树基本事件进行了归纳和分类。根据分类结果,从生产系统缺陷、客观突出危险、防突措施缺陷、防突管理隐患等4个方面,构建了煤与瓦斯突出预警指标体系框架。在此基础上,分析各预警要素与煤与瓦斯突出之间的关系,设计和选取了52个预警指标,建立了煤与瓦斯突出预警指标体系。煤与瓦斯突出预警指标体系的建立,可为煤与瓦斯突出预警方法、模型研究和预警系统开发提供指导和支撑。     

基于时间维度的煤与瓦斯突出预警指标体系的构建

 选择科学、合理、有效的预警指标并构建完整的预警指标体系是进行事故预警的前提和基础。文章以安全系统理论为指导,以煤与瓦斯突出危险性孕育、发生、发展的时间维度为切入点,提出建立包括煤与瓦斯突出危险性形成的自然历史因素、现实影响因素、实时影响因素的预警指标体系的方法。在此基础上,结合预警逻辑工作过程,就煤与瓦斯突出危险性预警指标体系构成以及采用计算机系统实现动态预警指标体系构建进行了探讨。实践证明,该方法提高了预警指标系统的通用性、现场应用的灵活性以及煤与瓦斯突出预警的准确性。     

基于数据挖掘的煤与瓦斯突出实时预警研究

为提高工作面煤与瓦斯突出预警的准确率与时效性，利用工作面瓦斯涌出特征与突出“三要素”的之间的变化关系建立了以地应力系数、瓦斯压力系数、乘幂系数、变动率及离散率为基础的实时预警指标体系；将K-means聚类、FOA及RF三种算法结合构建基于数据挖掘的煤与瓦斯突出实时预警模型探究实时预警指标与煤与瓦斯突出的潜在发生规律，并通过模型的智能寻优及训练输出最优预警等级；现场应用结果表明：所建预警指标敏感性较好，预警模型的运算时间为0.118s，在本次实例应用中提前4小时发出煤与瓦斯突出危险级别预警，预警等级与现场突出实际情况较吻合，且与K1值、钻粉量S具有较好的一致性，实现工作面煤与瓦斯突出实时、准确预警。     

煤与瓦斯突出预警技术现状与展望

首先对煤与瓦斯突出预警的定义和原理做出科学注解,在此基础上,探讨了煤与瓦斯突出预警技术、预警指标及临界值研究现状和发展趋势,从预警信息、提前预警时间、预警模型等方面提出了目前煤与瓦斯突出预警技术存在的不足及展望。分析认为,非接触式瓦斯突出预警技术在不影响采掘工作的前提下能够实现连续、动态分析、预测、预警工作面突出危险隐患和突出危险程度的发展趋势,使矿井防突工作更有针对性。     

PSO-SVM模型在掘进工作面突出预警系统中的应用

为实现掘进工作面煤与瓦斯突出风险快速、准确预警,借助工作面瓦斯涌出特征与突出"三要素"之间变化关系建立了含地应力系数、瓦斯体积分数及瓦斯涌出系数等参数的实时预警指标体系;将SVM、PSO 2种算法结合构建了PSO-SVM突出预警模型,界定了突出预警等级标签的划分原则;在此基础上融合Spark大数据平台开发了掘进工作面突出预警系统,系统包括模型管理、风险识别及Spark配置等8个模块。以贵州某矿掘进工作面监测监控系统为数据源,筛选其中1 059组预警指标及对应预警等级标签导入数据挖掘模型进行智能化学习及训练,并将系统应用于该掘进工作面突出风险预警。运行结果表明突出预警模型测试集的预测精度为92%,系统能在工作面突出动力现象发生前22 min准确预警。     

复杂矿区煤与瓦斯突出灾害多参量预警系统建设与应用

以贵州水城矿区为研究对象,从模型、软件、机制及装备等方面建设了复杂矿井适用的瓦斯突出灾害预警系统,从防突措施缺陷和客观危险性两大方面囊括了20多项突出危险预警指标,实现了煤与瓦斯突出灾害的多参量、准确预警和及时发布。现场应用表明,预警系统可以准确评价、预警复杂矿井工作面的突出危险性。应用效果明显,为科学预防瓦斯突出灾害提供了有效手段。     

基于瓦斯涌出特征的煤与瓦斯突出连续预测技术及应用

针对现阶段煤与瓦斯突出预测技术难以实现时间和空间领域的全方位预测,预测结果准确率低、预测结果发布滞后且影响工作面正常采掘作业生产等技术缺陷,提出了一种利用工作面瓦斯涌出特征预测工作面前方煤与瓦斯突出危险情况的非接触式、连续预测方法。通过对煤矿监测数据结构特征进行综合分析,确定了瓦斯涌出特征突出预警系统的预警指标,建立了煤与瓦斯突出连续预测技术模型,并引入单项预测指标权重评判集,采用加权平均设计思路,构建形成了煤与瓦斯突出预警综合评判规则。在此基础上,采用C/S、B/S双架构系统开发模式,设计开发了瓦斯涌出特征突出预警系统平台。通过下峪口煤矿应用结果显示,该系统平台总体预警准确率达到了86%,且能够超前准确地预测工作面前方的煤与瓦斯突出危险情况,为突出矿井的正常掘进生产提供了安全保障。     

煤与瓦斯突出综合预警技术在演马庄矿应用研究

针对目前预警系统的指标单一、不连续、局部性等特点,开发了以计算机技术为平台的一套综合预警系统,结合目标矿井的突出特点,构建煤与瓦斯突出预警指标体系,实现了矿井煤与瓦斯突出危险的动态的、全面的监测预警,并在演马庄矿进行了现场试验研究,应用效果显著。     

永红煤矿煤与瓦斯突出的检测预警指标临界值研究

为了更好地提高生产的安全性与突出预测的准确性,在永红煤矿高瓦斯矿向煤与瓦斯突出矿井的过渡时期,对其开展了高瓦斯煤层预防煤与瓦斯突出的检测预警指标临界值研究。根据钻屑指标量K1临界值来探讨瓦斯平衡吸附量临界值,通过实验数据统计,对两者数据建立关系,从而计算出K1临界值对应的瓦斯平衡吸附量;再测得瓦斯平衡吸附量临界值下对应的煤样的可解吸瓦斯含量,用60 min可解吸瓦斯含量近似预测完全可解吸瓦斯含量,进而判断是否有突出危险性。     

瓦斯压力在线监测技术在揭煤巷的应用研究

有效监测预警是煤矿瓦斯突出灾害防治的重要环节,我国大多数煤矿主要采用不连续的直接指标法和连续的间接指标法对瓦斯突出灾害进行监测预警,现场缺少瓦斯突出灾害连续直接监测技术。为了获得揭煤巷煤层瓦斯抽放过程中的瓦斯压力变化特征,设计了以连续监测、直接监测为核心的煤矿瓦斯突出灾害实时监测预警系统,采用分区布置多测点实时监测方法,验证了该系统的可靠性和监测数据的准确性,获得了瓦斯压力与抽放时间关系规律。研究表明:煤层瓦斯压力变化与抽放时间、瓦斯解吸状态相关,随着抽放时间延长,煤层瓦斯压力总体上呈降低趋势;随着瓦斯解吸量的增加,煤层瓦斯压力总体上呈升高趋势;随着抽放时间延长,抽放区域瓦斯压力为0.07~0.20 MPa,已低于突出临界值0.74 MPa,验证了煤层瓦斯抽放时间是防治瓦斯突出灾害的重要指标。研究可为煤矿瓦斯突出灾害有效监测预警和防治提供理论基础和技术手段。     

基于多层关联规则算法的煤矿突出预警模型

为提升煤矿突出预警精度,提出基于多层关联规则算法的煤矿突出预警模型。分析造成煤矿突出问题产生的主要因素,并以此为基础,由地质构造、煤层赋存参数与瓦斯参数3方面出发,选取压扭性断层、煤厚变化量以及煤层瓦斯含量等煤矿突出预警指标,构建煤矿突出预警指标体系。采用层次分析法构建煤矿突出预警模型,利用多层关联规则算法挖掘模型内同层指标关联规则与跨层指标的关联规则,确定预警模型内各指标的权重,根据组合权重确定煤矿突出预警结果,并将预警结果分为安全、威胁、危险与突出4个等级。实验结果显示,所研究模型的预警精度基本保持在99%以上。     

煤与瓦斯突出预警系统软件设计与应用

首先根据煤与瓦斯突出的发生机理与实际情况,考虑影响瓦斯涌出的多种因素,构建了系统全面、科学的煤与瓦斯突出预警指标体系,然后基于VB编程和SQL Server2000,开发了煤与瓦斯突出预警系统软件。并利用实际瓦斯涌出浓度数据进行了煤与瓦斯突出预警应用,结果表明:煤与瓦斯突出孕育阶段,系统预警指标均表现出明显异常,具体表现为,星空图点子云加密,G线图平均线整体呈上扬趋势,并多次出现连续连拉"三阳线",移动平均线多次发出穿越和多头均线排列等有效信号,振幅变动量加大,图形上表现为上升并多次出现脉冲,浓度变化频次总体呈增大趋势,实现了对样本数据工作面煤与瓦斯突出的早期预警。