基于时空图卷积网络的瓦斯体积分数预警效果研究

为了提升瓦斯体积分数预警效果,提出1种融合时空特征的瓦斯体积分数预警模型(STGCN),以图神经网络作为基本框架对同一工作面多传感器进行统一的训练和推断,并通过图卷积的方式捕捉瓦斯体积分数数据的时空特征。在此基础上,提出瓦斯体积分数分级预警方法,将预测扩展为分级预警。研究结果表明:STGCN在瓦斯体积分数预测和预警任务上取得更好的准确率和效率。研究结果可为矿井瓦斯灾害防治提供参考。

基于HHT方法的矿井瓦斯体积分数预测

为有效分析煤矿瓦斯监测数据以实现较准确的瓦斯浓度预测,研究应用希尔伯特-黄变换(HHT)方法进行瓦斯浓度时间序列分析与预测的方法。应用经验模态分解(EMD)方法将瓦斯浓度时间序列分解成不同频率的固有模态函数(IMF)分量的叠加,以获取瓦斯浓度时间序列的瞬时特征;通过Hilbert变换求得各IMF分量的瞬时频率,依据各IMF分量瞬时频率的均值将分解得到的IMF划分成较高频和低频2类新的分量,选取适合于各分量特征的预测模型分别进行预测,以消除局部随机性对预测精度的影响,结合自回归(AR)、径向基函数(RBF)神经网络和支持向量机(SVM)3种预测模型实现瓦斯浓度预测。实例分析表明:应用该方法所得预测结果比较准确,降低了预测复杂度,提高了预测精度。

风帘长度对采空区瓦斯体积分数及自燃“三带”分布的影响

采用Fluent软件,对工作面进风侧无风帘、风帘长度20 m、30m、40 m四种情况下的采空区流场进行了数值模拟,分析了不同风帘长度下采空区瓦斯和自燃"三带"的分布情况。结果表明:随风帘长度增加,采空区瓦斯爆炸范围虽变化不明显,但距工作面越来越近;采空区自燃带逐渐向工作面靠近,能使窒息带在采空区走向方向上变宽,覆盖原本位于采空区自燃带中后部(靠近窒息带)的高温点,降低采空区自燃发火的危险性。

采煤工作面瓦斯体积分数分布规律研究

针对综合机械化煤矿开采的特点和瓦斯涌出的来源,沿采煤工作面布置测点,对采煤工作面瓦斯体积分数进行监测,研究瓦斯体积分数在采煤工作面分布规律。对监测数据的整理与分析表明,在工作面内,沿工作面走向方向,由于风速、风量和漏风的影响,瓦斯体积分数是逐渐增大的,且在采面中部到回风侧之间,瓦斯体积分数变化剧烈,尤其在靠近回风侧的30架液压支架段。沿工作面倾向方向,瓦斯体积分数呈现较高、高、低、高、较高的现象,同时煤壁至采空区的距离之间,瓦斯体积分数存在一个最小值,其位置在采面的不同空间点有所不同。

基于气体特征光谱吸收和谐波检测的瓦斯体积分数测量技术的研究

瓦斯爆炸一直是煤矿生产的重大威胁,其两个主要物理原因是CH_4与O_2的浓度达到一定的爆炸界限和存在火源点。实时准确地监测煤矿瓦斯气体体积分数的分布对保障安全生产具有十分重要的意义。谐波检测技术是目前提高检测灵敏度有效的方法之一。本研究基于瓦斯的特征光谱吸收特性,采用数字锁相放大器SR830,对甲烷气体的体积分数进行了测量,通过对实验数据的分析验证了二次谐波检测理论,获得了很好的吻合性,最后对影响实验检测分辨事的因素进行了分析。

瓦斯体积分数对90°弯管泄爆特性的影响

为探究爆炸腔内不同体积分数的瓦斯发生爆炸时的传播特征和90°弯管的泄爆特性,开展泄爆管为90°弯管的瓦斯泄爆试验,采用数值模拟与试验研究2种方法,分析爆炸冲击波在该系统中的传播过程,探究6组不同体积分数下的瓦斯爆炸冲击波、火焰大小变化特征。结果表明:爆炸冲击波在管道中传播为多次超压,其峰值超压逐渐减小;爆炸腔内的冲击波峰值超压及其上升速率变化趋势相同,且均在瓦斯体积分数为9.5%时达到最大;在90°弯管中的相同位置处,不同体积分数的瓦斯产生的冲击波峰值超压上升速率呈锯齿形状;瓦斯体积分数为5.8%~11.0%时,传播管内火焰大小随传播距离呈锯齿形变化;瓦斯体积分数为5.8%和6.5%时,火焰在90°弯管前已熄灭;瓦斯体积分数为5.8%~11%时,冲击波峰值超压和火焰大小经90°弯管道后均有较明显的衰减。

基于SVM的瓦斯体积分数混沌时间序列预测

文章针对瓦斯体积分数时间序列的非线性和不确定性特征,提出了一种基于SVM的混沌时间序列预测方法。该方法采用改进的最大Lyapunov指数法识别时间序列的混沌特性,通过多次试验选取合适的参数构造SVM预测模型,最后使用优化的预测模型对φ瓦斯的变化趋势进行预测。仿真结果表明,该模型能够较好地解决φ瓦斯时间序列的预测问题,与RBF神经网络模型相比,具有较高的预测精度。

基于遗传神经网络的瓦斯体积分数预测模型

利用改进的遗传算法对传统BP神经网络的隐含层节点个数和网络拓扑结构进行优化,提出利用遗传神经网络预测矿井工作环境中瓦斯体积分数的模型,并结合某矿瓦斯体积分数实例进行仿真试验研究,试验结果与实际比较吻合。

载体催化型瓦斯传感器输出电压与瓦斯体积分数函数关系研究

针对载体催化型瓦斯传感器的近似直线形的输出曲线存在非线性误差较大、准确度低的问题,提出了一种采用最小二乘法建立载体催化型瓦斯传感器输出电压与瓦斯体积分数函数关系的方法。以MJC4/2.9J型载体催化元件为实验对象,结合相应的实验数据得到输出电压与瓦斯体积分数的拟合曲线,该拟合曲线的结果表明,采用最小二乘法建立的瓦斯传感器输出电压与瓦斯体积分数函数关系非线性误差较小、准确度高,并将该函数关系应用到瓦斯检测仪的设计中。实际应用结果表明,该瓦斯检测仪具有较高的精度及稳定性。

煤矿瓦斯体积分数无线监测系统设计

针对目前煤矿瓦斯防治的需要,结合生产实际情况,设计了一套煤矿瓦斯体积分数无线监测系统。该系统基于ZigBee技术开发,主要由瓦斯传感器、微处理器、通讯网络及软件程序共同构成,可实现对煤矿井下瓦斯体积分数的实时检测、无线传输及超限预警等功能。实践表明,该系统可较好完成智能传感模块的自动组网、瓦斯体积分数在线监测及预警等目标,且具有工作稳定性好、灵活性高等优势,能有效保障煤矿井下生产的安全高效运行。

瓦斯体积分数最低点法测定综采工作面瓦斯涌出构成

论述了瓦斯体积分数最低点法测定工作面瓦斯涌出构成的原理。针对某煤矿32212(1)综采工作面的通风技术条件,采用瓦斯体积分数最低点法对工作面瓦斯涌出构成进行了测定。测定结果显示:工作面瓦斯涌出总量为21.36m3/min。其中煤壁瓦斯涌出占总瓦斯涌出量的34.88%,采空区瓦斯涌出占总瓦斯涌出量的47.33%,采落煤瓦斯涌出占总瓦斯涌出量的17.79%。

王家岭矿综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律研究

针对煤矿综放工作面上隅角瓦斯积聚严重影响安全生产的问题,从综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律与上隅角瓦斯抽采的关系出发,采用MATLAB场分析法,以山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿12318综放工作面的正方形上隅角为研究对象,对上隅角区域的瓦斯体积分数场分布进行了分析。结果表明:12318综放工作面上隅角靠近采空区一侧以及靠近回风巷外侧煤壁处瓦斯体积分数较高,最高可达0. 5%;靠近工作面处瓦斯体积分数较低,仅为0. 10%～0. 25%。这对于合理有效地治理上隅角瓦斯体积分数超限问题具有重要的指导意义。根据研究结果,提出了采用顶板走向定向高位钻孔抽采和埋(插)管抽采等综合瓦斯治理方法,该方法有效地降低了上隅角瓦斯体积分数,即从0. 7%降低至0. 3%左右。

鹿洼煤矿4301工作面瓦斯体积分数分布规律数值模拟

以鹿洼煤矿4301工作面为研究对象,利用fluent数值模拟软件理论上研究回采过程中工作面和采空区瓦斯体积分数分布规律,得到了整个采场瓦斯体积分数立体分布云图;分析了采场瓦斯体积分数沿走向倾向的分布情况;并比较了不同风速情况下瓦斯体积分数分布变化情况,从而为工作面的高效安全回采提供指导。

工作面多变量瓦斯体积分数时间序列预测模型

为了有效分析煤矿瓦斯监测数据以实现较准确的工作面瓦斯体积分数预测,基于贝叶斯网络方法、混沌相空间重构技术与高斯过程回归模型,研究了瓦斯体积分数时间序列分析与预测的方法。应用贝叶斯网络方法提取与工作面瓦斯体积分数时间序列有较强关联特征的样本数据集,构建了多变量瓦斯体积分数时间序列预测模型;采用混沌相空间重构技术来实现多变量瓦斯体积分数时间序列样本空间重构;应用高斯过程回归模型进行工作面多变量瓦斯体积分数预测,以预测值及其置信区间来表达对工作面未来瓦斯体积分数动态变化的预测。实例分析表明:应用该方法得到的预测结果,其预测精度较单变量瓦斯体积分数时间序列预测有较大提升,并且预测区间在相同置信水平下达到了最优,能够较好的反映工作面瓦斯体积分数的动态变化状况。

煤与瓦斯突出冲击气流数值模拟研究

为揭示煤与瓦斯突出冲击气流传播规律,利用COMSOL软件中高马赫流动与浓物质传递模块,模拟了煤与瓦斯突出过程中冲击气流的速度场、压力场、冲击力场、浓度场等分布规律。模拟结果表明:巷道内冲击气流呈射流状,速度可高达378.6 m/s,且随着距离的增大,呈现多峰值振荡衰减趋势,在射流中出现周期性的膨胀波区和压缩波区,射流尾部发展为湍流并失稳,在巷道内无序运移;突出冲击气流冲击力可高达246.3 kPa,冲击波以当地音速在巷道内运移;瓦斯气体最大扩散距离为133.6 m,巷道中部瓦斯体积分数接近于100%;由于突出后期巷道内存在压力差,瓦斯气体回流,高体积分数瓦斯和巷道内空气进一步混合。

王坪煤业高抽巷瓦斯抽采参数优化与应用研究

针对朔煤王坪煤业生产强度较大,易导致回采期间工作面瓦斯涌出量增加的问题,根据现场实测数据,对瓦斯涌出量进行预测,研究了回采推进时覆岩裂隙发育对瓦斯涌出的影响,分析了高抽巷布设对瓦斯体积分数的影响,并进行数值模拟;提出了高抽巷抽采治理技术。研究结果表明:高抽巷布设垂距和平距都为20 m时为最优方案,高抽巷瓦斯涌出量指标在40~70 m^(3)/min之间,现场实际涌出量为55.72 m^(3)/min,抽采率为76.2%,满足抽采率大于50%的需求,可保证工作面安全生产。

关于提高灰岩抽采系统瓦斯纯量的研究

为有效提升灰岩瓦斯抽采体积分数及纯量,针对井下实际情况和灰岩瓦斯赋存特征,分析了灰岩抽采系统存在的问题及相关主要原因,探讨了采取的针对性措施,即封堵抽采影响范围内的各种漏气通道,使用低浓抽采系统对井田内边缘低浓钻场进行截流抽采,并优化下组煤采掘关系,减少采掘对灰岩补给瓦斯的影响。经过综合治理后,高浓抽采系统瓦斯体积分数提高7%左右,抽采纯量提高13m^(3)/min左右,证明采用上述综合措施可有效提升灰岩瓦斯的抽采量和抽采瓦斯体积分数。

魏家地煤矿钻孔静压注水治理瓦斯技术

为降低回采工作面开采期间瓦斯和粉尘浓度,以魏家地煤矿东一采区东1100回采工作面1号煤层为研究对象,开展煤层注水治理瓦斯及降尘试验;采用静压注水的方式对该工作面煤层注水,计算得到单孔注水量为6.9 m^(3),注水时间为1.7 h,注水位置设置在工作面前方16 m左右处;测定距离回采工作面注水钻孔不同位置煤样的水分变化,得出注水孔渗透半径约为10 m。结果表明:煤层注水能够降低回风流中的平均瓦斯体积分数,并能够控制煤层钻屑瓦斯解吸指标和最大钻屑量,保证上隅角瓦斯体积分数的合理变化。

Y型通风工作面瓦斯运移规律及应用研究

杜儿坪矿为了解决Y型通风方式下上隅角及采空区瓦斯超限的问题,利用数值模拟对Y型通风模式下瓦斯体积分数分布情况进行分析,发现随着采空区深度的不断增大,瓦斯的体积分数同时呈现逐步增大的趋势,且在工作面上隅角及靠近上隅角的位置瓦斯体积分数超过1%,需要对瓦斯进行一定的治理。鉴于此,提出通过抽采钻孔系统对超限瓦斯进行治理,通过相关治理技术的应用,将仰角钻孔抽采的采空区、上隅角、工作面、回风巷等的最大瓦斯体积分数有效控制在0.8%以内,有效保障了工作面的回采安全,为矿井高效生产提供了有力保障。

低瓦斯矿井综采工作面瓦斯治理技术研究

针对隆博煤矿综采工作面瓦斯涌出量大,影响工作面安全开采的问题,通过分析工作面瓦斯来源,确定了高位钻孔抽采和采空区埋管抽采相结合的工作面瓦斯治理方案。由5009综采工作面试验可知,工作面内瓦斯监测点均没有瓦斯含量超标显现,上隅角瓦斯体积分数始终保持在0.5%以下,保障了工作面的生产安全。