煤与瓦斯突出预测专家系统的设计与实现

介绍了煤与瓦斯突出预测专家系统实现的关键技术。以煤与瓦斯突出预测的灵敏指标为基础,建立了煤与瓦斯突出区域预测?工作面预测的推理知识模型。借助XF专家系统开发工具,设计实现了一个基于W indows平台的煤与瓦斯突出预测专家系统。初步应用表明该专家系统基本能以专家级水平对煤与瓦斯突出做出预测。     

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。     

大平煤矿特大型煤与瓦斯突出瓦斯地质分析

以瓦斯地质理论为基础，运用区域构造演化理论，分析了矿区、矿井瓦斯地质规律，调研了大平煤矿“10·20”矿难发生特大型煤与瓦斯突出的地质原因，即新密矿区中三叠世受构造强烈挤压作用，晚侏罗世至早白垩世、晚白垩世至第三纪受构造拉张和重力滑动作用.大平煤矿垂深450 m以浅，以低瓦斯为主；深部瓦斯地质条件复杂，存在着煤与瓦斯突出危险的分区、分带特征，并受地质构造的控制.“10·20”煤与瓦斯突出发生在构造复合部位，应力集中、构造煤发育，是岩石掘进工作面遇一逆断层而引起的.     

爆破地震效应激发煤与瓦斯突出的监测分析

以某突出矿井1261采煤工作面爆破为例,测试了该工作面前方卸压区和应力集中区的爆破振动速度和爆破振动频率;通过对现场测试数据的回归分析,得出了振动速度、爆破药量及地震波传播距离三者间的关系;采用“db7”小波法分析了爆破振动频谱、能量分布及爆破地震效应对煤与瓦斯突出的激发影响。监测表明：工作面前方卸压区和应力集中区爆破地震效应较小,不能直接破坏该区煤体,但该区煤体获取爆破振动能量后,工作面瓦斯突出危险性将增大。根据煤与瓦斯突出能量方程和工作面条件,调整爆破方案,可以降低爆破地震效应对采掘工作面煤与瓦斯突出的激发程度。     

煤与瓦斯突出地质控制机理探讨

在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿“10·20”特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。     

煤与瓦斯突出危险精准辨识理论方法与技术探索

针对我国煤与瓦斯突出频发、突出事故呈现新特征、突出预测方法和指标体系有待完善等现实问题,为了更好地指导突出预测与防治工作,以煤与瓦斯突出关键结构体致灾机理为指导,基于突出发生位置必须具备特殊的地质结构环境这一基本认识,提出了煤与瓦斯突出危险"层层递进-精准辨识"的理论方法,具体包括3个层次:采用物探和钻探相结合的手段,超前探测采掘工作面周围存在的异常地质结构;采用微震和瓦斯涌出实时监测相结合的方法,动态分析采掘扰动条件下采掘工作面前方煤体结构、地应力和瓦斯大小变化特征;采用随钻测定相关特征参数和预测指标的方法,进一步验证超前探测和实时监测的辨识结果。探索性工程试验表明:"超前探测地质结构异常-实时监测煤体突出危险性-随钻测定煤层瓦斯大小"相结合的突出危险辨识技术能够综合反映采掘工作面周围地质结构、煤体结构、地应力和瓦斯大小变化特征,促进了突出预测工作由点预测向面预测、由间断式向连续式、由接触式向接触-非接触式相结合的转变。通过进一步发展物探和钻探相结合的精细探测技术,引入大数据分析和机器学习算法等训练综合判识模型,开发以"超前探测异常地质结构,实时监测采掘工作面微震信号和瓦斯涌出时序变...     

煤屑瓦斯放散随时间变化规律的初步探讨

<正> 煤和瓦斯突出是煤矿井下严重的自然灾害之一,随着开采深度增大,突出日趋严重.预测突出危险性是研究瓦斯的一个重要方面,在预测区域和采掘工作面突出危险性时,把煤的瓦斯放散特性作为一种预测指标,在国内外     

非接触式煤与瓦斯突出预测仪的研制

本文设计开发了一种新型非接触式煤与瓦斯突出预测仪,利用天线接收含瓦斯煤断裂破坏过程中产生的电磁辐射,以事件记录方式检测高于给定阈值的电磁幅射事件发生时间及所属频段,可间接反映出采掘工作面前方煤层受力破坏情况,实现了煤与瓦斯突出危险性的非接触预测.     

特厚煤层首分层采后煤与瓦斯突出危险性研究

从单项指标区域预测评价、本煤层残余瓦斯含量突出危险性评价、工作面预测指标突出危险性评价、首分层开采后下分层煤与瓦斯突出危险性评价等几个方面,综合评定了老虎台煤矿矿井目前采区工作面煤与瓦斯突出危险性,为矿井采掘工作面防突提供了可靠依据。     

红外诊断技术在突出工作面预测中的应用

综合了煤与瓦斯突出的红外辐射前兆信息,初步分析了煤与瓦斯突出的工作面预测预报的红外诊断方法。针对煤矿井下采掘工作面煤体温度的变化范围,计算了相应的红外辐射辐出度和辐出比,并指出红外系统的最佳性能工作波段为8~14μm。提出了适用于煤与瓦斯突出预测的红外仪的性能指标。最后展望了红外诊断技术在煤与瓦斯突出工作面预测中的应用前景。     

工作面突出危险性预测敏感指标确定

为了确定突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标,确保工作面突出危险性的精准预测,以四季春煤矿6号煤层为例,通过总结分析邻近区域及矿井6号煤层煤与瓦斯突出特征,构建了6号煤层工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准。依据构建的工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准,结合矿井工作面预测条件和《防治煤与瓦斯突出细则》相关规定,综合考察了6号煤层工作面突出危险性预测指标钻孔瓦斯涌出初速度(q)、钻屑瓦斯解析指标(K_1)、钻屑量(S)的敏感性,结果表明:6号煤层工作面预测指标钻屑瓦斯解析指标(K_1)敏感性较好,能够响应煤层全部煤与瓦斯突出特征;钻屑量(S)敏感性一般,响应煤层部分煤与瓦斯突出特征;钻孔瓦斯涌出初速度(q)敏感性较差,不响应煤层煤与瓦斯突出特征。最终确定钻屑瓦斯解析指标(K_1)为四季春煤矿6号煤层工作面突出危险性预测敏感指标,为突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标的确定提供了参考。     

三软突出煤层工作面区域预测方法研究

准确评价回采工作面的突出危险性,并对工作面进行突出危险区域划分,是实现矿井突出分级管理的前提,是矿井突出综合防治的关键技术环节。针对三软突出煤层瓦斯含量高、构造煤普遍发育和煤层厚度变化大的特点,提出了以煤层瓦斯含量、煤层厚度变化作为区域预测指标进行工作面瓦斯预测,并确定了该预测指标的临界值,为有效制订防突措施、提高安全经济效益提供技术依据。以新安矿11221工作面为例,利用选取的预测指标,进行了工作面的瓦斯突出区域预测。     

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。     

基于神经网络的煤与瓦斯突出强度预测专家系统

针对煤与瓦斯突出影响因素多、难以建立数学模型进行预测的难题,选取平煤集团煤与瓦斯突出案例作为学习样本,利用神经网络自学习能力强的特点构建专家知识库,开发煤与瓦斯突出强度预测专家系统;以采集到的实时数据作为预测样本进行预测验证。结果表明:该系统有较好的预测能力,提高了煤与瓦斯突出强度预测的准确性和及时性。     

声发射预测技术在石门揭煤过程中的应用与效果分析

为了提高石门揭煤突出危险性预测结果的准确性及可靠性,弥补“点”预测技术的局限,以大湾煤矿西井X10903工作面运输巷为试验地点,通过对声发射监测信号的时谱频谱图分析,以及声发射特征参数的变化规律研究,对声发射预测技术在巷道掘进期间石门揭煤过程的应用进行效果考察。结果表明：孔底安装传感器的工艺可有效隔离安装位置附近的干扰信号,基于主频分布、波形、波长等因子判别可对声发射监测信号进行有效滤噪;石门揭煤过程中基于声发射特征参数的突出危险性预测结果与工作面实际相符,且监测信号与工作面突出预测指标、放炮作业后瓦斯浓度保持着一致的变化趋势,说明声发射预测技术可应用于石门揭煤突出危险性预测,为生产矿井石门揭煤突出危险性预测提供了一种新的辅助判识方法。     

基于煤层突出特征的工作面预测指标确定

为了确定突出煤层工作面突出预测敏感指标及合理临界值,以四季春煤矿6号煤层为例,通过总结矿井及邻近区域6号煤层的煤与瓦斯突出特征,构建了6号煤层工作面突出预测指标敏感性考察标准,基于敏感性考察标准统一对比了各工作面突出预测指标比值敏感程度,确定了6号煤层敏感指标钻屑瓦斯解析指标和辅助预测指标钻屑量。采用实验室测试和历史数据拟合计算、现场考察修正、扩大应用确定三步递进式敏感指标临界值确定方法,确定了6号煤层工作面突出预测敏感指标钻屑瓦斯解析指标临界值为0.51 mL/(g·min^1/2),辅助预测指标钻屑量临界值为6 kg/m。     

工作面突出危险性区域预测方法研究

为了研究工作面突出区域预测问题,以车集煤矿2614工作面为基地,结合区域预测指标,在综合考虑该工作面的煤体结构、煤层瓦斯含量、瓦斯压力及瓦斯涌出量等参数后,将工作面突出区域预测指标确定为瓦斯含量。通过实验室模拟研究并结合现场实测参数确定该矿瓦斯含量临界值为9．0m^3／t,并以此为依据将工作面划分为突出危险区和非突出危险区。生产实践结果表明,按照上述指标体系和方法进行工作面突出区域预测是可行的。     

模糊综合评价法在林华煤矿2093回采工作面的应用

为了更加有效地对林华煤矿2093回采工作面进行消突效果评价,在选择影响该工作面评价因素(地质构造因素、煤层瓦斯参数因素、煤体结构特征因素和煤层瓦斯赋存条件因素)的基础上,建立了突出煤层回采工作面消突效果评价指标体系,采用模糊综合评价法对2093回采工作面进行消突评价。评价结果表明：2093采煤工作面为无突出危险工作面,这与采用残余煤层瓦斯含量和残余煤层瓦斯压力对该工作面评价结果一致。