基于AI自学习的煤层自燃特征气体定量评价研究

煤层自燃是矿井的主要灾害之一,给矿井安全正常运营带来了巨大的威胁。针对传统煤自燃气体预测模型预测精度较差,且基于BP神经网络的预测模型测试时易出现过拟合的问题,基于AI自学习算法(随机森林和BP神经网络)构建了煤自燃特征气体定量评价模型,并对其参数进行优化。通过实验和对比分析发现,基于随机森林的煤自燃特征气体定量评价模型在训练和测试阶段表现出了较高的准确性和鲁棒性,预测精度明显优于基于BP神经网络的煤自燃特征气体定量评价模型。基于随机森林的煤自燃特征气体定量评价模型的MAE、MAPE、RMSE及R^(2)指标均优于基于BP神经网络的煤自燃特征气体定量评价模型,而基于BP神经网络的煤自燃特征气体定量评价模型在测试阶段出现了过拟合现象,降低了其鲁棒性和预测精度。研究结果表明,基于AI自学习的煤自燃气体定量评价模型具有较高的准确率和可靠性,为煤自燃预测及煤自燃火灾早期预防提供了重要参考。

平煤六矿戊_(9-10)煤层自燃特性与采空区“三带”数值模拟研究

为研究综采面采空区煤自燃防治问题,以平煤股份六矿戊_(9-10)-22290回采工作面为例,通过实验分析、数值模拟,分析研究了自燃标志性气体和自燃特性以及采空区自燃“三带”的分布情况。结合煤层赋存情况以及程序升温实验结果,煤自燃潜伏期,选取CO作为预测预报标志气体;加速氧化阶段可选取CO和C_(2)H_(4)作为标志气体;计算判定戊_(9-10)煤层为自燃煤层;构建了采空区自燃“三带”模拟的数值模型,利用Comsol软件对采空区自燃“三带”进行了数值模拟,并与现场实测结果进行对比分析,验证了模型的正确性,为类似条件工作面采空区自燃火灾防治提供了科学依据。

水平分层综放面煤层自燃“立体”综合防治

针对急倾斜水平分层综放工作面顶板冒落、采空区遗煤、漏风特征等煤层自燃外在因素,运用采空区上覆岩层“竖三带”、采空区采动裂隙“O”形圈、漏风风量理论等进行分析研究,提出水平分层综放工作面采空区自燃空间具有“立体”性,采空区自燃防治范围增加至上分层采空区遗煤的防治。同时本分层自然堆积区、承压破碎区宽度也增加,具有防灭火范围增大、难度增加特性。据此所制定的急倾斜煤层水平分层综放工作面“立体”综合防灭火技术,取得较好的防灭火效果。

广西煤层自燃倾向性鉴定数据特征及防治对策探讨

煤层自燃是煤矿重大危险源之一。2016年,原广西煤炭科学研究所(广西矿山实验室)对广西煤矿各煤层的自燃倾向性进行了全面的分析鉴定,形成了广西煤矿煤层自燃倾向性数据库,本文在此基础上对广西煤矿煤层自燃倾向性进行整理分析,并就具体防治对策进行探讨。1.广西煤矿煤尘自燃倾向性机理特征,煤炭自燃倾向性取决于煤在常温下的氧化能力,是煤层发生自燃的基本条件,煤在常温下的氧化能力越强,越容易自燃。广西煤矿煤层自燃倾向性鉴定结果显示,广西煤矿煤层自燃倾向性与煤的变质程度有关,煤的变质程度越低,其自燃倾向性越强。综合统计进一步分析,广西煤矿煤层自燃倾向性与煤的变质程度又不是绝对的相关关系,在局部存在不确定的复杂关系。在标准试验条件下,煤的粒度、瓦斯含量等影响煤氧化自燃的因素已不存在,煤的氧化过程主要受以下几个因素影响.

紫金矿煤层自燃标志气体及预报指标研究

为研究紫金煤矿自燃层的自然发火过程的燃烧特性,通过差示扫描量热分析仪、煤自燃升温氧化系统,进行煤样工业分析及自燃倾向性试验、煤样升温氧化试验、煤样比热试验,计算煤层最短自然发火期,分析CO、格雷哈姆系数、链烷比和烯烃比4种煤层标志气体,确定CO、C_(2)H_(2)/C_(2)H_(4)、格雷哈姆系数R和链烷比分别作为首选指标、自燃状态预测预报指标、辅助预报指标和后期预报指标。研究结果可为其它同类型自燃煤矿层的预防措施的制定提供一定的参考意义。

乌达煤田煤层自燃内因分析与自燃类型划分

采用野外地质调查、测试分析和数据处理等综合手段,研究内蒙古乌达煤田煤层自然发火的内因条件,揭示了煤层自燃趋向性与煤层厚度、煤变质程度、灰分含量、发热量、硫含量、硫化物矿物以及有机显微组分含量等煤物质组成要素之间的关系.以煤测试统计分析数据的聚类分析结果为依据,从内因条件控制角度,将乌达煤田主要发火煤层划分为三大类:以高硫含量和富硫化物矿物为特征的高硫助燃类型;以煤层厚度大和低变质程度为特征的厚层氧化类型;过渡类型.

地温对煤层自燃危险性的影响研究

研究了地温对煤层自燃危险性的影响 .通过分析煤体氧化放热性、自燃蓄热条件和供氧条件与地温的关系 ,推导出煤温与耗氧速度和放热强度的关系式、热风压和升温必要条件的表达式 ,同时在煤自然发火实验台上进行了实验研究 .研究结果表明 ,由于地温的作用 ,增强了煤体自身的氧化放热性能 ,同时改善了自燃的蓄热条件和供氧条件 ,增大了煤体的自燃危险性 .该项研究对于进一步完善自燃理论 。

基于分形理论确定地下煤层自燃火区范围

探测地下煤层自燃火区位置与范围较为有效的方法是地面氡气测量。针对传统地面氡气测量方法存在特定条件限制、地球化学意义不明显的不足,通过分析地下煤层自燃火区地面测氡采集到的数据,分别应用传统方法和分形理论的含量-总量法、含量-周长法确定氡值的异常下限。通过比较三者确定的异常下限以及所圈定火区范围的不同,发现分形方法圈定的火区范围更加合理。

煤层自燃多功能灌浆注胶防灭火系统及其应用

黄泥灌浆和胶体防灭火技术是煤层自燃火灾防治的主要手段之一 ,多功能灌浆注胶防灭火系统将这两项技术有机地给合在一起 ,提高了系统利用率。该系统能够使用黄土、粉煤灰、砂土、矸石等多种灌浆材料 ,实现了不同浓度浆液的制备及高浓度浆液的管路输送 ,提高了灌浆效率。完善的自动化控制系统确保了灌浆注胶防灭火系统的稳定运行 ,减少了人为因素的影响 ,提高了系统的可操作性。通过各种外加剂添加系统 ,变换外加剂 ,实现了大流量地压注稠化胶体、凝胶、复合胶体等多种新型防灭火材料 ,有针对性地处理各种不同情况下的煤层自燃。应用该系统成功地扑灭了五虎山煤矿大面积高温火区 ,保证了 4 0

中国新疆煤层自燃环境动态监测信息系统的开发

针对中国北方煤层自燃的特征，应用地理信息系统理论和方法，研建了为组织、实施煤矿灭火服务的煤层自燃动态监测信息系统（ＣＦＭＩＳ），提出和确定了符合煤炭生产、管理和灭火部门实际需要的系统硬件配置，介绍了ＣＦＭＩＳ的软件组成、数据内容、应用模型，阐明了该系统总体结构。

耐温高水胶体直接灭火技术在煤层自燃火灾中的应用

主要介绍了耐温高水胶体的灭火特点、注胶工艺、设备和该技术在综放面沿空巷道顶煤、切眼综采支架上方、后部及综放面采空区等几类典型自燃火灾中的应用情况。实践证明:耐温高水胶体对煤层自燃火灾具有独特的防灭火性能,较好地解决了煤层自燃火灾的直接灭火问题,目前已成为我国煤矿火灾防治的重要手段之一。

内蒙古西部乌达矿区煤层自燃的控制因素

煤层自燃是一个复杂的物理、化学和环境作用过程,是多种内在原因和外在条件综合作用的结果。本文分析了内蒙古乌达矿区煤层自然发火的内在原因和外在条件,揭示了煤层自燃的各种控制因素。影响煤层自燃的内在原因包括煤层厚度、变质程度、灰分含量、发热量、硫含量和有机显微组分含量等;外在条件包括地质构造、气候、水文地质、地形地貌、煤层的赋存状况、大矿和小煤窑的开采情况等。最后探讨了对不同成因的煤层自燃采取不同的预防和治理方法,为今后煤火的研究和治理奠定了理论基础。

煤层自燃模拟实验

以柴家沟煤矿煤样为测试煤样,利用自主研发的煤层自燃实验系统,对煤层的自燃过程进行了模拟实验。根据实验测试数据,对煤温与供气量以及实验过程的各个指标气体情况进行了分析和研究,从而得出柴家沟煤矿煤层自燃的临界温度、瓦斯脱附温度等各个指标参数,其结果对预测和防治煤层自燃火灾具有指导意义。

基于BP神经网络的煤层自燃预测

在全面分析影响煤层自燃因素的基础上,建立了煤层自燃预测的人工神经网络模型。应用该模型对某煤田的多个煤层样本进行了训练和预测,网络经过10次训练后,误差达到设定的最小值,6次预测测试中最大误差仅为0.0278,最小的为0.0001。研究表明,该模型精度较高,可用于预测煤层自燃的实际应用。

煤层自燃防治与高温爆破安全技术中的若干力学问题

煤层自燃已经是我国大规模煤矿开采不可回避的问题。在高温环境下的煤矿爆破开采,既涉及到爆破的高温环境也需要改进高温爆破技术,其中认识高温爆破中的工程规律,是解决高温爆破技术的关键。首先对煤层自燃的条件进行了量纲分析,说明了煤层中裂隙对流比热传导更容易诱发煤层自燃;煤体中的破裂场、气流场是煤层自燃的条件,单纯封堵裂缝隔绝空气的方法有短期效果,但地质体因煤层燃烧力学特性改变产生变形和破裂后,会死而复燃。讨论了井工开采诱发煤层自燃的机理以及相关科学问题,对井工开采分析了采空区上方冒落带、破裂带、沉降带与煤层自燃的关系,提出了地表长期封闭覆盖与自适应循环注水相结合的综合灭火方法。进而分析了露天矿开采高边坡稳定性与煤层自燃环境的关系,边坡开挖引起山体变形、开裂,形成破裂场是产生煤层自燃的基本要素。最后,分析了深孔爆破中,爆破技术可靠性中涉及的科学问题,介绍了利用循环水降温的方法。

褐煤煤层自燃火灾发展进程中孔隙结构演化特征

为深入研究煤层自燃火灾发展进程中热解干馏区煤孔隙结构的演化对自燃火灾发展和蔓延的影响,以褐煤为研究对象,应用压汞法分别对300～600℃常规热解和600℃高温蒸气热解条件下热解固体产物的孔隙结构参数进行了测定和分析,计算不同热解温度下的孔隙分形维数,比较了两种不同的热解方式下固体产物的孔隙特性。研究结果表明:①常规热解过程中,褐煤的总孔隙体积和孔隙率的变化严格受热解温度的控制,而且孔隙结构始终是向着有利于改善煤体渗透性能的方向发展的,进而促进自燃火灾的发展;②常规热解条件下,随着热解温度的升高,褐煤孔隙比表面积明显下降,对热解气体的吸附性能降低,使这些气体更容易沿着孔裂隙通道离开热解干馏区而到达自燃火源位置;③对于水分含量比较高的褐煤,煤体温度的升高使煤中水分蒸发而形成高温蒸气热解的条件,与常规热解相比,煤体孔隙率更大,渗透性能更强;④经过高温蒸气热解后,褐煤孔隙拓扑结构较常规热解变得更加均匀化,孔隙表面也更加光滑,更有利于热解气体的流动。

无煤柱综放面沿空巷道煤层自燃过程数值模拟

根据综放面巷道的自燃特点 ,简化了巷道煤层自然发火物理模型 ,建立了巷道自燃过程二维数学模型 ,提出了巷道断面煤 (岩 )层不同区域的非均质处理方法以及模型主要参数的定量测算方法 .然后 ,应用有限差分法对自然发火模型进行数值计算 ,并开发了计算程序 .最后 ,以东滩矿 4 30 8综放面沿空轨顺自然发火为例 ,证明该模型基本能满足现场自燃预测的需要 .

煤层自燃危险性的模糊——可拓理论判别模型

首先确定了影响煤层自燃的因素指标,并对它隶属于不同自燃等级的取值进行了无量纲化处理,采用模糊层次分析法确定了各个因素权重,利用可拓学理论建立了煤层自燃危险性判别模型。其次,以山东新汶矿业孙村煤矿十三层煤为例,采用模型方法对其自燃危险性进行了评价,所得结果与煤科院的自燃鉴定结论一致。上述研究不仅丰富了煤层自燃危险性评价方法,而且也为预防此类灾害起到了一定的参考和借鉴作用。

鄂尔多斯盆地北部地区延安组煤层自燃烧变产物及其特征

煤层自燃是世界范围内普遍存在的一种地质现象,但针对煤层自燃形成的产物尚缺乏系统研究。我国鄂尔多斯盆地北部地区延安组煤层在地史时期普遍发生自燃,研究中主要针对该地区的煤层自燃烧变产物的特征进行系统分析。结果表明,煤层烧变产物包括烧变残留煤、煤灰、烧变岩三类,其纵向和横向剖面上具有明显的分带规律,对其岩石物理学、地球化学等特征分析显示较原岩(煤、泥岩、砂岩)发生了不同程度的变化,可将其看成一类特殊的变质岩类。

基于集对分析的煤层自燃危险性研究

确定煤层自燃危险性是开展煤矿井下防灭火工作的先决条件和基本要求。本文在分析和研究现有煤层自燃危险性评价技术方法的基础上,首先介绍了集对分析方法的原理,然后根据煤矿实际情况建立了煤层自燃危险性的评价指标体系,进而构建了基于熵权和集对分析的煤层自燃危险性判定模型,最后将该判定模型应用于实际矿井煤层自燃危险性分析与评价,结果表明该方法考虑因素全面,评价结果与实际基本相符,对煤层自燃火灾防治具有重要的参考和借鉴意义。