铁路隧道煤与瓦斯突出危险性判定分析

铁路隧道在施工开挖过程中判定具有煤与瓦斯突出危险性,会导致投资增加和工期延长等问题。本文解读了国家煤矿安监局煤安监技装〔2019〕28号文附件《防治煤与瓦斯突出细则》与TB 10120-2019《铁路瓦斯隧道技术规范》中关于煤与瓦斯突出危险性判定的规定。通过对比不同铁路隧道煤与瓦斯突出危险性判定实例,讨论了铁路隧道各阶段煤与瓦斯突出危险性判定的原则。研究发现:勘察阶段钻孔内瓦斯测试数据欠准确的原因主要包括:(1)钻孔内测试深度与施工揭示煤层的深度不一致;(2)钻孔内煤层深度过大影响测试准确性。

煤巷掘进突出危险声发射监测效果考察与应用

为提升煤巷掘进突出危险监测效果的可靠性与准确性,弥补煤巷掘进过程有效监测技术手段的不足,以小屯煤矿16中13运输巷掘进工作面为试验地点,通过搭建声发射监测系统,研究了系统预警指标与日常突出预测指标、瓦斯涌出、巷道揭露地质情况等的相关关系,并对煤巷掘进突出危险声发射监测技术的应用效果进行了考察。结果表明:系统监测工艺实现了突出危险随掘监测预警,确保煤巷高效连续掘进;以声发射能量特征参数趋势判识指标Ken为预警指标的临界值1.5是合理准确的,监测系统可超前4~6 m发出预警信息,与实际情况相符,监测效果可靠。该系统可应用于煤巷掘进突出危险性监测预警领域,为突出矿井煤巷安全高效掘进提供一种有效监测手段。

基于机器学习的煤与瓦斯突出危险性评估和预警研究进展

煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的重大灾害之一。近年来机器学习的兴起及最新理论成果为评估煤与瓦斯突出危险性、超前预警煤与瓦斯突出灾害、减少或避免事故危害提供了新思路和有力手段。突出危险性评估主要针对待开采煤层进行突出危险性整体分析,而在线监测预警是在采掘过程中实时监测煤层突出危险性。总结了突出机理、危险性评估和预警的多源信号类型及预警指标体系,并给出了基于多源时空信息融合的突出前兆特征识别与危险性分级预警步骤。基于突出危险性评估和预警研究现状及当前煤炭安全智能开采需求,指出当前研究存在的问题,针对评价预警指标灵活性不足的问题,提出知识数据联合驱动、动态调整和实时分析提高指标灵活性的方法;针对现场干扰事件影响预警准确性的问题,提出更优数据处理与多目标优化策略的方法,提高模型抗噪声干扰能力;针对多源信息融合预警研究薄弱的问题,提出先进信号处理方法结合融合模型的思路,保证融合的准确性;针对突出危险预警超前性不足的问题,提出时序分析融合深度学习的方法;针对突出小样本导致特征挖掘不充分的问题,提出扩充不平衡样本的方法,以提高预警准确率。

煤巷掘进突出危险声发射监测关键技术研究

随着煤炭开采深度的增加,煤与瓦斯突出风险显著加大,严重威胁煤矿安全生产。分析煤巷掘进过程中应力集中和煤体结构破坏等因素,探讨声发射、微震、声波透射3种监测技术在突出危险预测中的应用,提出多参量监测方案,并结合实际工程实例进行技术实施和效果验证。研究表明,多参量监测技术能够实时、准确地评估煤巷掘进工作面突出危险,为煤矿安全高效开采提供有效的技术支撑。

青龙一采区M16煤层突出危险区域预测及划分

对青龙煤矿一采区M16煤进行突出危险区域预测及划分。查清了一采区范围内影响煤与瓦斯突出的主要因素,测定了反映煤与瓦斯突出危险性的基础参数,划分了M16煤层的突出危险区、突出威胁区和无突出危险区,为开采M16煤层防止突出采取有针对性的措施提供了技术支撑。

基于瓦斯涌出的掘进工作面突出危险快速辨识方法及应用

针对掘进工作面钻屑指标法等接触式突出危险预测方法存在的耗时长、无法连续预测等问题,提出了基于掘进工作面瓦斯涌出特征的突出危险辨识方法,建立了包括瓦斯涌出量、瓦斯解吸、瓦斯波动和瓦斯趋势共4类特征指标的突出危险辨识指标体系,研究了基于辨识率、辨识准确率、辨识误报率和辨识漏报率的突出危险快速辨识技术,并开发了突出危险快速辨识系统。在西山煤电集团的突出矿井的应用结果表明,突出危险快速辨识系统能够快速、连续且准确辨识掘进工作面的突出危险性,对典型的动力现象具备超前辨识能力,辨识准确率达到100%,同时节约近30%的预测钻孔施工量。

近距离煤层群煤与瓦斯突出危险性评价

煤与瓦斯突出严重威胁煤矿安全开采。为明确雨汪煤矿一井近距离煤层群各煤层瓦斯赋存特征及煤与瓦斯突出情况,本文采用鉴定指标法分析该矿具有代表性煤层的突出危险性。本文提出通过穿层、顺层预抽瓦斯,辅以水力压裂、钻孔瓦斯等方法提高煤层透气性的治理思路。

突出危险煤渗透性变化的影响因素探讨

通过对突出危险煤渗透性试验研究,系统分析了不同围压、不同瓦斯压力和不同应力-应变状态条件下突出煤样的渗透特性,分别建立了突出危险煤的渗透性与围压、瓦斯压力和应力-应变等主要控制因素之间的定性和定量关系,探讨了不同载荷条件下突出危险煤渗透性的控制机制和变化规律。研究结果表明,载荷条件对突出危险煤的渗透性具有重要影响:(1)在固定瓦斯压力条件下,突出危险煤样的渗透率随围压的增大而减小,且服从指数函数变化规律。(2)在固定围压条件下,受Klinkenberg效应影响,渗透率与瓦斯压力之间大致呈"V"字型变化;Klikenberg效应发生在瓦斯压力p<1MPa的范围内。(3)在三轴压缩下的应力-应变全过程中,不同载荷条件下突出危险煤样的渗透率-应变曲线变化趋势几乎一致,且都呈"V"字型走势;在微裂隙闭合和弹性变形阶段,煤样渗透率随应力增大而减小;进入屈服阶段后,渗透率达到最小值并在峰值强度到达之前完成反超过程;峰值强度之后渗透率持续增大直至试验结束;煤样渗透率反超后的变化要较反超前变化平缓。

突出危险煤吸附、解吸瓦斯变形特性试验研究

采用自主研制的煤体高压吸附-解吸变形试验系统,进行了突出危险煤在不同瓦斯压力条件下的吸附-解吸变形全过程试验,探讨了突出危险煤吸附瓦斯产生膨胀变形、解吸瓦斯产生收缩变形这一特有的力学行为。研究结果表明,突出危险煤在不同瓦斯压力下随时间的变形曲线具有相同的演化规律,即先后经历抽真空收缩变形、充气压缩变形、吸附膨胀变形、卸压膨胀变形、卸压后弹性恢复变形和解吸收缩变形等6个阶段;吸附膨胀变形和解吸收缩变形过程中,煤样的应变变化率绝对值均随时间逐渐减小,直至一个相对稳定值,其变形规律服从朗格缪尔方程;煤样的吸附膨胀变形和解吸收缩变形均呈各向异性,垂直于层理方向和平行于层理方向的应变整体变化趋势呈现一致性,但由于煤体内部裂隙分布差异,使垂直层理方向的应变明显大于平行层理方向的应变;煤样吸附膨胀变形值与瓦斯压力关系对二次函数和朗格缪尔方程均具有较好的拟合效果,煤样解吸收缩变形值与原始瓦斯压力呈很好的幂函数关系和二次函数关系;煤样解吸瓦斯后存在一定的残余变形值。

贵州突出矿区局部突出危险性预测敏感指标研究

为了验证贵州煤矿区目前所采用的局部突出危险性各预测预报指标的敏感性,在对区内典型突出矿井调研基础上,利用三率法和指标与突出危险性相关性分析2种方法,对贵州突出矿区预测预报指标的敏感性进行了研究。结果表明:贵州煤矿区目前所采用的预测预报指标中,以钻屑瓦斯解吸指标最为敏感,钻孔瓦斯涌出初速度次之,钻屑量和钻屑温差敏感性最差。钻屑瓦斯解吸指标中,安顺、黔西南和六盘水地区K1整体情况更为敏感,毕节和遵义地区Δh2相对更为敏感。由于钻屑瓦斯解吸指标不能反映地应力因素,钻屑量敏感性差,建议贵州煤矿区采用钻孔瓦斯涌出初速度,配合钻屑瓦斯解吸指标进行局部突出危险性预测预报。

用温度指标预测掘进工作面突出危险性的探讨

针对煤的钻屑温度和煤体温度对煤和瓦斯突出危险区域的敏感性，定义了预测掘进工作面突出危险性两个温度敏感指标；论述了两个温度指标作为预测突出危险性指标的依据和确定两个温度指标的方法。在此基础上，探讨了两温度指标预测掘进工作面突出危险性的实施方法及步骤；同时，根据现场的考查和确定敏感指标的要求。

瓦斯突出危险带的三维地震探测技术

研究了利用三维地震探测瓦斯突出危险带的技术 ,并在淮南潘三矿进行了应用和验证。研究结果表明 :高分辨率三维地震可以探测落差大于 3m的小断层和相应幅度的小褶皱 ,断层和褶皱可以造成构造应力集中、煤体破坏、瓦斯聚集和突出 ,通过对断层破坏和褶皱变形程度的定量评定可以划分瓦斯突出危险带。应用三维地震技术探测瓦斯突出危险带具有广泛的应用前景。

黄岩汇煤矿瓦斯赋存规律及突出危险区域研究

为了掌握黄岩汇煤矿15号煤层瓦斯赋存规律及其突出危险性,通过井下实测瓦斯含量,运用地质构造控制理论分析了15号煤层瓦斯赋存特征及其影响因素,得出埋藏深度是控制15号煤层瓦斯含量变化的主导因素,煤层围岩对瓦斯保存起到了积极作用,断层、褶皱和陷落柱等因素对局部瓦斯分布有所影响.并在此基础上对15号煤层进行突出危险区划分,结果表明,该矿井15号煤层埋藏深度大于321m的区域为突出危险区,为防治瓦斯突出和矿井的安全生产提供了科学依据.

隧道煤层突出危险性预测方法的应用

基于某隧道6#煤层进行测试,采用瓦斯压力、瓦斯含量及钻屑瓦斯解吸指标K1值,预测煤层突出危险性,通过多项指标相互验证,提高了指标的准确度和可靠性。通过理论和实践表明,瓦斯含量辅助钻屑瓦斯解吸指标可作为隧道快速揭煤突出危险性预测的指标。

基于灰色关联分析的瓦斯突出危险性风险评价

为了提高煤矿瓦斯突出危险性风险评价的准确度和可靠性,采用灰色关联分析方法,研究了瓦斯突出危险性风险评价的理论、过程与计算步骤.采用煤矿瓦斯涌出量、风量、瓦斯含量等参数来分析巷道瓦斯危险性风险程度并进行了定量分析,最后得出瓦斯突出危险性风险关联度.根据关联度大小找出各因素指标与标准数据序列各因素指标之间的差距,预测巷道瓦斯突出危险程度,应用结果表明,该预报方法可靠程度较高,为现场预测提供了科学依据.

高压水射流扩孔在石门揭突出危险性煤层中的应用

介绍了高压水射流扩孔的原理、设备及工艺。通过在新庄孜矿-812 m暗副斜井井底车场揭B4煤层的防突措施中应用高压水射流扩孔技术试验,实现了安全揭开具有严重突出危险性的B4煤层,取得了较好的效果。

井筒穿过突出危险煤层时综合防突技术

通过对丁集煤矿煤层突出危险性分析,研究确定了井筒穿过具有突出危险性煤层时通过地面预注浆进行固化煤层,降低煤层的孔隙率和瓦斯放散初速度,提高煤体强度,使煤体不具有突出危险性,再用远距离震动放炮方法安全快速揭开煤层。

建立于SuperMap二次开发基础上的工作面突出危险性评价系统

工作面突出危险性评价系统是基于SuperMap二次开发的,用于煤矿采掘工作面设计、准备和回采阶段,进行突出危险性评价的软件系统。该系统弥补了矿井和采区瓦斯地质图不能精确反映工作面局部瓦斯赋存规律和突出危险性的不足,是煤矿工作面瓦斯治理方案制订的有效辅助决策工具。阐述了在SuperMap平台支持下,工作面突出危险性评价系统的总体结构、数据组织,以及功能设计和实现方法。

杨柳煤矿9煤层煤与瓦斯突出危险性评估

目前矿井突出危险性评估暂未制定相关行业标准,根据突出危险性单项指标法、煤层瓦斯含量、瓦斯压力对杨柳煤矿9煤层煤与瓦斯突出危险性进行评估,并对9煤层进行突出危险性区域预测,评估及预测结果具有对杨柳煤矿瓦斯治理指导作用。

基于bi-LWCA-ENN煤与瓦斯突出危险性预测

为了提高煤与瓦斯突出的预测精度,以实现准确、可靠的瓦斯突出危险性预测,提出一种双层狼群算法(LWCA)优化Elman神经网络模型进行模式分类与预测,建立煤与瓦斯突出的双层LWCA-ENN预测模型。分析煤与瓦斯突出机理和影响因素,提取相关数据样本,筛选稳定的特征子集作为特征向量训练模型,算法通过对Elman神经网络的权值、阈值寻优,建立了基于bi-LWCA-ENN算法的预测模型并结合矿井监测数据进行实例分析。试验结果表明:煤与瓦斯突出的bi-LWCA-ENN模型稳定性好,收敛速度快,有效地实现了瓦斯突出危险性预测。