煤与瓦斯突出强度能量评价模型

从煤与瓦斯突出过程中能量耗散类型与岩石爆破机理的相似性出发,利用新表面学说和热力学定律分别计算了突出煤体的破碎功和突出瓦斯的膨胀内能,建立了煤与瓦斯突出强度能量评价模型。利用该模型对1960—2010年间38起煤与瓦斯突出强度评价分析表明,一半左右突出的瓦斯膨胀能比破碎功大1～2个数量级,仅用抛出煤体的质量来评价煤与瓦斯突出的强度是不合理的;煤与瓦斯突出强度能量评价模型综合考虑了突出过程中煤体的破碎功与瓦斯膨胀能,将煤与瓦斯突出释放的总能量折合成TNT当量,依据不同数量级TNT当量标准,将煤与瓦斯突出强度类型划分为C类突出(小于1 t的TNT当量值),B类突出(1～10 t的TNT当量值)和A类突出(大于10 t的TNT当量值)3类更具合理性。

基于MMAS-BP的煤与瓦斯突出强度预测

为提高煤与瓦斯突出强度的预测精度及预测速度,用最大最小蚂蚁系统和BP神经网络相结合的方法进行预测模型设计。根据煤与瓦斯突出强度及其主要影响因素之间的关系数据,建立其神经网络的预测模型。以网络的权值和阈值为自变量,网络误差为目标函数,通过蚁群算法的迭代运算,搜索出误差的全局最小值,以实现BP神经网络的初始权值、阈值优化,并用优化后的网络进行瓦斯突出强度的预测。实例结果表明,MMAS-BP算法的预测值均方差为0.089,约为BP神经网络的0.1倍,且输出稳定性好,适用于煤与瓦斯突出强度的预测。

瓦斯安全管理新指标—采空区瓦斯涌出强度

为研究采空区内部瓦斯涌出规律,解决采煤工作面的瓦斯超限问题,从分析采空区内部的瓦斯源出发,提出了采空区瓦斯涌出强度的概念;用负指数衰减函数描述各层瓦斯涌出强度的衰减过程,给出了采空区瓦斯涌出强度的计算公式。通过定量化分析采空区瓦斯涌出量与各影响因素的关系,得出采空区瓦斯涌出强度决定着采空区瓦斯涌出量,且具有显著的线性比例关系。论汪了用瓦斯涌出强度衡量采空区瓦斯涌出的科学意义,因该项指标具有一定的客观性,可以作为衡量采空区向工作面瓦斯涌出的安全技术指标,并指出该指标的获得途径必须通过现场观测结合场流数值计算模型由参数反演得到。

放顶煤采空区瓦斯源强度与自燃的关联性

研究了采空区瓦斯涌出与遗留煤自燃之间的内在耦合关联问题。通过运用G3软件对采空区非线性渗流-多组分气体-温度场和非均匀耗氧的数值模型的求解,量化给出采空区不同瓦斯涌出强度下各变量分布状态。计算结果表明:采空区瓦斯源涌出与工作面风压形成压力平衡,决定着工作面与采空区之间的风流交换和瓦斯涌出,影响变化近似呈一一对应的线性关系。瓦斯涌出强度越大,采空区氧浓度分布空间大大缩小,采空区自燃氧化带宽度与瓦斯涌出近似呈衰减变化。从自燃升温过程模拟得到,高强度瓦斯涌出能够抑制采空区自燃升温,延长了采空区自然发火期。模拟结果符合现场实际情况。研究指出高瓦斯易自燃矿井采空区瓦斯治理应与自燃防治相结合综合考虑。

基于BP神经网络煤与瓦斯突出强度预测模型

在分析湖南土朱矿5煤层煤与瓦斯突出资料的基础上,确定煤层瓦斯含量,瓦斯压力,煤的坚固性系数及瓦斯放散初速度为影响煤与瓦斯突出的主要因素,利用MATLAB软件,基于BP神经网络,建立了适合土朱矿的煤与瓦斯突出强度预测模型,并进行了实际检验,确定了模型的可行性,为指导土朱矿的安全生产提供了理论依据。

遗传规划用于煤和瓦斯突出强度的预测

本文探讨了遗传规划这一新的优化方法在煤与瓦斯突出中的应用。由于影响煤与瓦斯突出各主要因素之间的关系十分复杂 ,而遗传规划特别适用于因素之间因果关系不明确的复杂非线形问题 ,所以 。

基于PCA-RBF网络的煤与瓦斯突出强度预测

为提高煤与瓦斯突出强度预测的准确性,采用主成分分析(PCA)法降低变量间的相关性,并将其与径向基网络相结合,对煤与瓦斯突出强度进行预测.以某矿为研究对象,对煤与瓦斯突出强度影响因素进行主成分提取,选取累计方差贡献率超过85%的三个主成分,代替原来的六个影响因素,将其作为RBF网络的输入参数,构建PCA-RBF煤与瓦斯突出强度预测模型.研究结果表明:PCA-RBF网络预测模型的平均相对误差为5.55%,满足煤与瓦斯突出强度预测的要求.

采煤工作面煤壁瓦斯涌出强度实测方法及应用

依据煤层瓦斯单向非稳态流动理论,建立了煤壁瓦斯涌出的数学模型,得出煤壁瓦斯涌出强度及瓦斯涌出量的计算公式。根据风量平衡和瓦斯平衡原理,采用单元网格法实测煤壁瓦斯涌出强度,并对孔庄矿7354工作面进行现场参数测定,得出该工作面瓦斯涌出强度的计算公式,并通过可靠性验证,实测数据拟合的相关系数为0.961 45,大于相关系数理论临界值0.917。基于工作面煤壁瓦斯涌出强度计算公式,可得出每个循环内工作面煤壁累计瓦斯涌出量为395.2 m^3,煤壁相对瓦斯涌出量为0.7 m^3/t,煤壁绝对瓦斯涌出量为1.372 m^3/min。

煤与瓦斯突出强度预测的AFSA-PCA-FCM耦合模型

针对传统模糊C均值(FCM)聚类算法在预测煤与瓦斯突出强度时不精确的问题,提出了一种基于人工鱼群算法(AFSA)和FCM聚类算法相结合的主成分分析(PCA)筛选的混合新方法。使用AFSA优化FCM聚类算法的初始参数,在公告板中更新AFSA的最优解,从而确定当次的聚类中心,通过PCA找到一个最佳聚类中心。通过无线传感网络系统实时采集井下影响煤与瓦斯突出的主要因素数据作为样本,将预处理后的数据进行分析、建模,并与AFSA—BP,FCM等方法进行比较、讨论。结果表明:对于煤与瓦斯突出强度的预测,该方法具有较高的准确性、快速性并能够稳定地收敛于全局最优解。

表面活性剂降低瓦斯涌出强度的性能指标研究

瓦斯危害严重威胁着煤矿的安全生产,目前瓦斯综合治理技术相对比较单一。通过对表面活性剂表面张力、临界胶束浓度及溶液对煤体接触角的理论及实验分析,得到表面活性剂的性能指标。

瓦斯突出隧道掘进工作面瓦斯涌出强度影响因素分析及控制措施研究

为掌握和控制瓦斯涌出的危险性,结合煤层瓦斯流动理论,分析隧道掘进时瓦斯涌出的规律,提出瓦斯突出隧道瓦斯涌出强度的计算方法及控制措施,并指出瓦斯抽放是控制瓦斯突出隧道瓦斯涌出强度的重要措施。研究结果表明:采取合理有效的瓦斯涌出强度控制措施后,掘进工作面瓦斯涌出强度可以控制在0.5 m^3/min以内,可以极大地提高瓦斯突出隧道的施工安全性。

基于LLE-FOA-BP模型的煤与瓦斯突出强度预测

针对目前煤与瓦斯突出强度预测精度低、稳定性差及训练速度慢等问题,提出了一种基于局部线性嵌入法-果蝇优化算法-BP神经网络(LLE-FOA-BP)模型的煤与瓦斯突出强度预测方法。借助LLE算法的非线性数据特征提取优势,提取煤与瓦斯突出影响因素原始数据的本质特征,形成重构有效因子,降低数据间的冗余信息及噪声;利用FOA算法较强的全局寻优能力优化BP神经网络的权值和阈值,避免陷入局部极小,提高参数寻优效率;将重构有效因子输入优化后的BP神经网络进行训练,实现煤与瓦斯突出强度快速、准确预测。测试结果表明,LLE-FOA-BP模型的平均相对误差为8.06%,相对误差的方差为3.69,经过24次迭代训练就达到10-8的训练精度,能够在保证预测精度的基础上,提高鲁棒性和学习效率。

煤和瓦斯突出强度综合预测方法

本文以华蓥山矿务局高二矿为例,提出了煤和瓦斯突出与断层密度、煤层埋藏深度和平均煤厚差的显著线性相关关系.并将模糊数学的综合评判方法用于煤和瓦斯突出的预测,而且通过已采区实际资料的统计和验算,详细说明了所述方法的实际步骤。

煤与瓦斯突出强度预测的BP神经网络模型

煤与瓦斯突出是危害煤矿安全生产的主要因素,因此做好煤与瓦斯突出特别是突出强度的预测,为针对性的采取防突措施,防止突出事故的发生,减小突出所造成的危害具有重要的指导作用。通过对新安煤田二1煤层突出特征的统计分析和瓦斯地质规律的研究,找出了煤与瓦斯突出强度预测的主要影响因素。应用人工神经网络的有关知识,结合其主要影响因素建立适合于新安煤田煤与瓦斯突出强度预测的BP人工神经网络预测模型。并通过误差分析验证了该模型的正确性。

独头煤巷掘进过程中瓦斯分布规律研究

根据独头掘巷压入式通风风筒漏风规律、煤巷瓦斯涌出规律,从理论上分析了压入式通风掘进煤巷的瓦斯分布规律,给出了巷道中瓦斯最高浓度及其距掘进工作面长度的计算方法。分析结果表明瓦斯浓度随至掘进工作面距离增大,先急剧增大,然后缓慢减小。结合坦家冲矿2264掘进煤巷的具体参数,分析了巷道风量分布规律、瓦斯分布规律和至掘进工作面不同距离的瓦斯涌出量,并与巷道瓦斯浓度分布实测值进行对比,定量计算了2264掘进煤巷在至掘进工作面约260 m处,瓦斯体积分数最大达0.78%,在至掘进工作面约380 m以后,瓦斯涌出量基本稳定,从而验证了规律的正确性。

百功煤矿炮掘巷道煤壁瓦斯涌出规律研究

为了进一步研究炮掘巷道煤壁瓦斯涌出规律,确定合理通风设计和制定瓦斯防治措施。通过测定煤壁瓦斯涌出强度并建立经验公式,研究煤壁瓦斯涌出与巷道长度、暴露时间的关系。结果表明,炮掘巷道煤壁瓦斯涌出强度随时间的变化符合双曲线关系,并得出了煤壁瓦斯涌出的极限巷道长度;还根据瓦斯的不同来源和含量,将掘进工作面风流流动分为3个区段,分别为折返区、风流不稳定区和风流稳定区。

回采工作面采空区瓦斯涌出规律的数值模拟研究

从分析采空区内部的瓦斯源出发,用负指数函数描述各煤层瓦斯涌出强度的衰减过程。用迎风格式的有限元方法求解了非均质回采采空区流场的瓦斯-大气两相混溶渗流-扩散方程,以可视化技术描绘了采空区瓦斯涌出与风流交换和瓦斯分布变化规律的流体力学原理。模拟表明,采空区绝对瓦斯涌出量随工作面风量呈衰减变化。而与采空区瓦斯涌出强度呈显著地线性增加,与工作面推进度呈线性递减(但递减幅度不大);工作面风量的突然增大会对瓦斯涌出量在短时间内(8min)产生剧烈的高峰影响,用逐渐增风方法可以避免瓦斯高峰涌出的影响。提出了采空区瓦斯涌出强度的概念,论证了用瓦斯涌出强度衡量采空区瓦斯涌出的科学意义。

采煤工作面落煤瓦斯涌出量测定方法及应用研究

基于球向非稳态扩散理论,构建了煤粒瓦斯扩散数学模型,得出落煤瓦斯涌出强度和涌出量计算公式。结合孔庄煤矿7354采煤工作面生产现状,对落煤瓦斯涌出强度进行现场实测和可靠性验证,分析落煤瓦斯涌出规律。结果表明,实测数据与理论分析的相关性非常吻合,该工作面落煤瓦斯涌出强度在初始1 min、2 min和3 min内分别衰减至初始强度的32.2%、10.4%和3%,因此在落煤工序初期的1 min内是防治落煤瓦斯超限的关键时段。

综掘巷道瓦斯涌出规律研究

通过测定煤壁的瓦斯涌出强度和落煤的瓦斯解吸强度,建立煤壁和落煤的瓦斯涌出强度经验公式和瓦斯涌出量预测公式,从而建立综掘巷道的瓦斯涌出量预测模型。通过测定综掘巷道瓦斯涌出,对建立的计算模型进行验证。结果表明,煤壁和落煤的瓦斯涌出强度随时间的变化符合指数或双曲线关系,由该关系建立起的2种预测模型相互结合应用,能够很好地表达综掘巷道的瓦斯涌出规律。

掘进工作面煤壁瓦斯动态涌出规律的研究

根据某矿工作面煤壁瓦斯涌出强度与时间的函数关系,结合该矿工作面地质与生产技术条件,得出了煤壁瓦斯涌出规律。设计了煤壁瓦斯涌出强度测定方法,同时分析了煤壁瓦斯涌出强度规律及煤壁极限瓦斯涌出量与极限排放时间的规律,通过试验得到了合理的煤壁瓦斯涌出数据。