矿井瓦斯浓度Lagrange-ARIMA实时预测模型研究

矿井瓦斯浓度监测是瓦斯事故最直接有效的防控手段之一,为提高监测信息的利用效率,提出了一种瓦斯浓度Lagrange-ARIMA实时预测模型。首先应用拉伊达准则实现瓦斯浓度监测缺失值构建,其次采用滑动Lagrange插值方法进行缺失值预测,最后基于自回归差分移动平均模型(ARIMA)序贯学习,依据L1范数最小化原则,确定出Lagrange-ARIMA序贯学习窗口合适尺度,进行瓦斯浓度实时预测。实例仿真显示:Lagrange-ARIMA实时预测模型处理瓦斯浓度时间序列缺失值平均误差为1.397%,当序贯学习窗口尺度为85时,预测的瓦斯浓度序列平均绝对误差(MAE)为0.011 8。相比传统ARIMA静态学习模型,建立的Lagrange-ARIMA模型学习窗口尺度降低了90.3%,建模复杂度显著降低,MAE降低了16.3%,预测精度能满足现场需求。     

采动覆岩裂隙场三维形态特征及其渗透特性研究

采动覆岩裂隙场形态及其渗透特性的研究是防治矿井顶板水害和抽采卸压瓦斯的基础.本文综合3DEC模拟结果和前人研究成果,初步构建了"采动裂隙环形体"三维模型及其边界判别方法;结合水力学中裂隙岩体渗透率的求解方法构建了裂隙场渗透率计算模型,并通过现场实测对回风环体的渗透率进行了间接求解.研究结果表明:"采动裂隙环形体"以离层...     

复合顶板大采高采场覆岩破断角实测及其演化规律研究

基于申南凹煤矿的实际工程背景,对复合顶板大采高条件下覆岩破断角的发育情况展开深入研究.通过对高位钻孔抽采数据的长期观测,对采场侧的覆岩破断角进行了计算;利用双塞压水实验研究了采空区回风巷侧覆岩破断角;最后利用UDEC模拟分析了采空区覆岩破断角的演化过程.研究结果表明:工作面推进速度3.6m/d时,采场侧的覆岩破断角为5...     

注脂量对瓦斯抽采泵轴温的影响分析

针对多数矿井瓦斯抽采中使用的水环式真空泵,抽采泵轴温的升高不仅会使轴承本身寿命缩短,还导致泵体温度的大幅升高。较高的泵体温度会造成泵腔体内部锈蚀、结垢、电化学腐蚀等问题加剧,严重威胁抽采泵的使用寿命和安全高效运行。抽采泵轴温变化受润滑脂质量和注脂量影响较大,目前煤矿使用的抽采泵轴承大多采用圆锥滚子轴承,根据山西宏岩煤矿瓦斯抽采泵站实际情况,计算2BEC80型水环式真空泵采用圆锥滚子轴承所需的理论注脂周期及注脂量,结合真空泵厂家给定的注脂量参考数值,现场采用不同的注脂量来观测记录轴温变化,确定了瓦斯抽采泵在一定转速工况轴承的最佳注脂量,为煤矿瓦斯抽采泵站的运行维护提供参考。     

瓦斯抽放泵铁锈的生成原因及解决方法

针对瓦斯抽放泵长期运转后,泵体内表面和叶轮严重锈结及锈腐蚀,容易发生卡泵等事故,甚至有扭断泵轴、烧毁电机的危险,严重影响了煤矿瓦斯抽放系统的稳定性和安全生产。通过对瓦斯泵锈样和水质化验分析,得出结锈物主要是碳酸盐类及腐蚀物氧化铁。采用草酸配比液静态浸泡清洗、辅助人工清排的办法除锈,从实际的除锈效果来看,能够达到预期的除锈目的。     

瓦斯抽采与利用技术的现状分析

对瓦斯抽采与利用技术的现状进行了归纳总结,分析了目前在瓦斯抽采和利用方面存在的问题,认为在瓦斯综合抽采中需要注意抽采方法的优化设计组合,以及钻孔参数和封孔技术的优化,加强低渗透煤层瓦斯抽采技术的研究与投入;在瓦斯利用中应该加快低浓度瓦斯气利用技术的示范与推广,引进和研究超低浓度瓦斯气利用新技术,拓展瓦斯的利用范围,才能达到煤矿灾害防治、伴生资源利用与生态环境保护的最终目标。     

工作面本煤层瓦斯抽采钻孔合理布置间距研究

沙曲矿4#主采煤层具有突出危险性,严重制约了矿井的安全生产。文章利用煤层瓦斯的渗流理论和扩散理论建立了新的流动方程,结合沙曲矿煤层实际情况求出了满足抽采时间和抽采率要求的钻孔最大间距,作为本煤层采前预抽和边采边抽的合理布置间距,保证了钻孔施工的安全高效。     

基于覆岩裂隙分布特征的高位钻孔设计研究

以某煤矿0403工作面为工程背景,通过理论分析,数值模拟和现场实测3种方法,对4号煤层开采后的断裂带高度、初次来压和周期开压步距、采动覆岩裂隙分布特征进行了研究,并用于指导钻孔设计。现场实践表明:通过向覆岩裂隙区施工设计合理的钻孔,抽采瓦斯单孔浓度可达32%～55%,单孔纯量可维持0.15～0.24 m3/min,可使得上隅角瓦斯浓度可降低65%,回风流浓度降低69%,有效地解决了工作面回采期间回风流和上隅角瓦斯浓度偏高的问题;同时发现钻孔可超前终孔位置10～20 m发挥作用。     

申南凹煤矿顶板采动裂隙发育数值模拟研究

针对申南凹煤矿20102工作面开采中大量瓦斯从邻近层涌出至工作面,造成瓦斯超限,威胁矿井安全生产的问题,需采用高位钻孔抽采,钻孔目标层位直接决定高位卸压抽采效果。通过UDEC软件,采用摩尔-库伦模型建立模型,选取2号煤层及顶底板煤岩物理力学参数,并设置监测点。通过对岩层位移、应力、监测点位移以及岩层张开性裂隙及滑移变形分析,得出2号煤层开采后裂隙带最大发育高度为43 m,且竖向裂隙发育区域呈开口向下的抛物线状,离层裂隙发育宽度约21 m,竖向裂隙发育最大宽度约53 m。结合矿井实际情况,建议高位钻孔终孔布置在距煤层顶板垂直方向20～35 m,水平方向距回风巷煤壁15～30 m。     

基于覆岩裂隙发育规律的高位钻孔合理布置研究

为了保证矿井安全高效回采,解决工作面上隅角瓦斯问题,以覆岩裂隙发育规律为研究基础,对采空区顶板高位钻孔的合理布置方式进行研究。并以申南凹煤矿20102综采工作面为研究背景,采用相似模拟、理论分析以及现场试验多种方法综合研究,利用相似模拟二维实验研究20102综采工作面回采期间覆岩裂隙发育规律,确定覆岩随工作面回采过程中压实区、裂隙区等分布变化规律。研究结果表明：在时间次序上覆岩裂隙随工作面回采经历横向裂隙发育、纵向裂隙发育、裂隙场扩张、裂隙重新压实的推进演化过程,其中裂隙扩张区为高位钻孔的合理布置位置,能够有效地提高钻孔抽采效率,高位钻孔的合理布置层位位于裂隙带距顶板30～50m范围内,能够合理地保证钻孔成孔率以及高效抽采效率,有效地降低上隅角瓦斯浓度(达到0.4%左右),并且能够稳定保持。