煤矿采空区自然发火预防措施的探讨与实践

矿井火情火灾是威胁煤矿安全生产的五大灾害之一。据统计,矿井火灾中自燃火灾占矿井火灾总数的90%~94%,全国重点煤矿具有自然发火风险的矿井约占47%,且大部分自然发火都发生在采空区附近。因此,要深入分析开采工作面采空区自然发火规律,并采取有针对性的防灭火措施。开滦集团承德兴隆矿业有限责任公司根据1303综合放顶煤采煤工作面采空区自然发火特点,通过深入分析实践,探索出了预防采空区自然发火、提高工作面安全水平的具体路径,取得了显著成效。

基于粗集-支持向量机的采空区自然发火预测

将粗集和支持向量机两种算法有机结合起来,建立了基于粗集与支持向量机的采空区自然发火预测模型。通过粗集对采空区自然发火影响因子进行预处理,将约简属性作为输入向量,利用支持向量机进行分类处理,选择了支持向量机核函数,利用变步长搜索法对支持向量机参数进行了优化。在对粗集-支持向量机方法的实验中,通过与支持向量机方法和神经网络方法的比较,发现在样本有限的情况下,基于粗集-支持向量机的采空区自然发火预测方法预测精度更高,训练速度更快,为采空区自然发火预测提供了一种新的方法。

粗糙集与支持向量机在采空区自然发火预测中的应用研究

针对煤矿采空区煤自燃的特点,提出一种基于粗糙集与支持向量机的预测模型,用于采空区自然发火的预测;在支持向量机对原始样本数据进行处理之前,用粗糙集作为前端预处理器对数据进行约简,剔除冗余信息,简化样本数据空间的维数,从而加快支持向量机的训练速度,提高模型的预测精度;实验结果表明,该方法预测准确,为采空区自然发火的防治提供了一个新思路。

工作面推进速度对采空区自然发火影响研究

工作面推进速度直接影响采空区自然发火的严重程度。为了准确定量确定采空区自然发火防治措施技术参数,以同忻矿8101工作面为例,利用数值模拟软件分别计算当推进速度为1.2m/d、1.4m/d、1.6m/d、2.4m/d、4m/d、5.6m/d和8m/d时采空区内气体和冒落矸石温度场的时空分布情况,确定了工作面最小推进速度,以指导现场安全生产。

不平衡数据下的采空区自然发火预测研究

为提高不平衡数据下少数类样本的自然发火预测精度,建立基于K-means-ReliefHSMOTE-SVM的采空区自然发火预测模型。首先,应用K-means法优化Relief方法,筛选自然发火指标,以弥补Relief指标筛选方法导致发火特征权重值偏大的缺陷;其次,针对合成少数类过采样(SMOTE)方法在处理不平衡数据时出现的因插值空间过小导致过拟合等问题,提出基于h维空间的过采样算法(HSMOTE),使自然发火数据集趋于平衡;应用支持向量机(SVM)预测降维、平衡后的发火数据;最后,选用张家口宣东2号煤矿实测样本试验50次,并对比所建模型。结果表明:用所建模型能提取关键特征因子,克服SMOTE方法的缺陷,有效提升SVM在不平衡数据下对少数类发火样本的预测精度和几何平均正确率。

不规则介质采场渗流理论及防止采空区自然发火

为了防止采空区自然发火,必须了解其发生机理。依据不规则介质采场渗流理论,通过数值模拟和相似材料模拟实验,反映出真实采空区中气体的运移规律,得出采场通风时,工作面两端的压差是造成采空区漏风及遗煤自燃的主要原因。通过对上隅角瓦斯进行合理的抽放,将瓦斯浓度控制在合理的范围内,便可避免为稀释上隅角瓦斯而加大工作面风量所造成的采空区自然发火。

一起采空区自然发火事故的处理经过及反思

通过一起矿井采空区自然发火事故的处理,使我们深刻地认识到:规范设计,避免设计和施工本煤层交叉巷道,提高封堵质量,落实注浆效果,提高防灭火预测预报技术是防治矿井采空区自燃发火的根本途径。

采空区自然发火的原因及防治安全技术措施

搞要:采空区自然发火的特点和产生原因,采空区自然发火的防治及安全技术措施。

基于光纤气体检测技术的煤矿自然发火预测预报系统

分析了近红外光谱吸收式气体检测的基本原理以及煤矿采空区自然发火特征气体的选择,通过使用近红外激光光谱吸收式光纤气体传感器对采空区火灾特征气体浓度检测,报道实现了一套基于多种气体参数的火灾预测预报系统。系统使用分布反馈式半导体激光器(DFBLD)作为光源,光源驱动为低频锯齿波信号叠加高频正弦波信号,通过锁相放大器实现信号提取。根据采空区三带静态分布理论,给出了判断采空区自然发火危险程度的判定方法。该系统全部使用光纤进行井下信号传输和气体检测,使得检测精度更高,不带电工作,实时性更强,系统更加稳定可靠。

近距离煤层自然发火综合治理技术

为解决元宝湾煤矿近距离煤层群上部煤层开采存在的小煤矿破坏区和煤自然发火区对技改工作及后续安全生产构成的严重威胁,首先采取地面测氡的方式对火区的位置进行确定,再通过区段平行升压的措施降低火区对新作业区段的安全威胁;对4号煤层采空区进行地面与井下联合注氮处理,以减弱4号煤层火区的火势,对6103工作面注氮以达到抑制本工作面采空区遗煤自燃;最后对采空区进行注浆封堵。现场观测结果表明:采空区CO含量从5 000×10-6降为200×10-6,采空区温度从45℃降至21℃,使6103首采工作面煤自燃危害得到了有效控制。

基于云模型和D-S理论的煤炭自然发火危险性评价

为解决传统评价方法在处理某些指标时不能同时反映其模糊性和随机性及在数据融合时无法兼顾数据之间冲突关系的缺陷,提出基于云的定性与定量互换模型和D-S证据理论的冲突证据合成方法的综合评价方法。综合考虑煤的自燃倾向性、持续漏风供氧条件和聚热散热条件,建立采空区自然发火评价指标体系,对梁家煤矿4110采空区煤炭自然发火危险性进行评价。研究结果表明,基于云模型和D-S理论的煤炭自然发火危险性评价方法是可行的,而且能够克服上述缺陷,更具科学性和合理性。

光纤防自然发火在线预警系统在顾北煤矿的应用实践

文章介绍了顾北矿12326回采工作面采用光纤自然发火在线预警系统防治采空区自然发火灾害的使用情况,分析总结了该系统在顾北矿的应用实践效果及所要注意的问题,为采空区自然发火防治新方法的使用提供参考。

综放工作面收尾期间自然发火防治技术探讨

以官地矿28417综放工作面为工程实例;分析煤炭自然发火原因;拟采用正、副巷同时出架工艺,支架拆除仅用时25~30 d,拆架效率提升约40%;拟采用预测预报管理、预注浆封堵裂隙、优化通风系统、优化拆架工艺、调整拆架期间供风量、采空区注氮、快速密闭等综合防灭火技术;在回撤后期回风流内CO浓度由以往的60~80 ppm降低至18 ppm,有效降低了采空区煤炭自然发火的危险,确保了综放工作面安全收尾。

易自燃煤层采空区瓦斯与氧气耦合致灾效应分析

针对"U"型通风易自然煤层开采条件下,采空区漏风使氧气与瓦斯混合具有爆炸危险性的问题,通过在采空区埋入甲烷及温度传感器进行观测,利用Fluent方法对采空区瓦斯分布规律进行模拟计算,分析瓦斯在自然发火危险区域中燃烧的可能性,对采空区内瓦斯与氧气相互达到爆炸危险的耦合区域进行危险判定分析,为现场瓦斯治理提供依据。

木瓜煤矿9号煤层采空区遗煤自燃监控技术应用研究

木瓜煤矿现阶段开采的9号煤层为易燃煤层,为防止9号煤层采空区遗煤自然发火,采用程序升温氧化实验,对不同温度条件下各种气体的产生情况进行分析研究,最终确定木瓜煤矿9号煤层采空区自然发火的标志性气体为CO、C2H4、C2H2,并且建立完整的采空区遗煤自燃监测预报体系,通过合理的组织及管理措施,实现了木瓜煤矿9号煤层的安全生产。

石港煤矿不同含硫煤自燃标志性气体生成规律研究

为更加准确地监测石港煤矿15号煤层采空区自然发火情况,在现场取得14号、15号煤煤样,通过实验室元素分析实验确定煤样内碳、氢、硫等元素的含量,对不同含硫煤样进行煤样程序升温实验,研究确定石港煤矿15号煤层采空区自然发火标志性气体CO、C_(2)H_(4)的温度临界值,含硫量越高,煤的氧化反应越剧烈,乙烯和乙炔出现的温度提前,含硫量较高煤层开采期间应更加密切地关注采空区气体变化情况。所得结果为煤矿下一步防治工作提供了可靠的数据支撑。

基于激光气体分析的矿井火灾预警装置

分析了半导体激光吸收光谱技术监测气体浓度的基本原理,根据采空区煤自然发火的特征,采用气体分析法设计了一种基于激光气体分析的矿井火灾预警系统。依据煤自燃过程中各阶段释放标志性气体不同的特点,以及采空区三带静态分布的理论,给出了定性和定量判断采空区煤自然发火状况的判定方法,为矿井安全奠定了基础。

基于模糊渗流理论的采场上隅角瓦斯治理

为了防止由于煤层开采深度、强度及瓦斯涌出量的增大而造成的上隅角瓦斯积聚。通过建立模糊微分方程对采空区风流移动进行描绘,并利用相似材料模拟实验对上隅角瓦斯进行研究,针对性的提出了防止工作面上价值。

近距离易自燃煤层开采综合防灭火技术研究

针对近距离下煤层工作面回采易造成上覆煤层采空区煤炭发生自然发火等问题,通过老巷探测、地面钻探、井下探查等方式对火区进行探查,圈定了上覆4#煤层的井巷位置及自然发火的区域,并采取了井下密闭隔离、均压通风、地面注浆等综合防控技术,结果表明,井下各种有害气体浓度均没有超限现象,有效预防和控制了采空区自燃,保障了工作面的安全顺利回采。

正压束管监测系统输气关键部件的研发

根据正压输气参数理论估算和试验验证,得到正压输气时间的合理区间,在选型正压泵时可以优先考虑输气时间的优劣。以隔膜泵和活塞泵连接不同长度束管的试验分析,得出隔膜泵符合设计正压泵的性能要求,采用测绘和逆向设计等技术手段完成正压输气泵的研制开发,对正压泵样品进行性能测试,结果表明自主开发的正压输气泵发现正压泵能解决所检气体失真,输气时间较长的问题。