基于变分模态分解的采空区“三带”微震信号能量衰减规律

为探明微震信号能量在采空区“三带”结构中的衰减规律,拟开展采空区覆岩相似模型试验,采集人工激发微震波经由采空区结构传播的微震信号,通过变分模态分解(variational mode decomposition,VMD)处理微震信号,获取各频率下模态分量。针对采空区微震信号在VMD下各模态分量中心频率与能量之间的关系展开分析。根据中心频率法确定微震信号最佳模态数量,并计算微震信号欠分解状态、最佳分解状态、过分解状态下各分量能量;对各震源下信号最佳分解状态时各模态分量能量与中心频率分布关系进行拟合,分析在“三带”结构中,微震信号不同传播状态下各结构层对信号能量影响作用。研究结果表明:(1)在VMD过程中,人工激发震动信号有效模态数量在6~11范围内,微震信号能量随模态数量变化明显。(2)采用幂函数可实现对微震信号模态能量与频率关系的拟合,且拟合状态良好(决定系数大于0.9),其中低频模态分量包含能量占信号总能量近50%;采用高斯函数可以拟合震源各分量能量在频域上的分布表现,拟合状态较好,且表现出高斯单峰特征。(3)微震信号穿越采空区“三带”结构,微震信号能量随震源位置与传感器距离增加而减小,同时信号能量随震源位置到达传感器穿越岩层数量增加而减小,信号能量在经由垮落带时,能量变化明显,相较于裂隙带和弯曲下沉带,垮落带对信号能量衰减作用明显。

综采面动态注氮作用下采空区“三带”分布及防灭火技术研究

刘庄矿171101工作面邻近停产线,为防止遗煤自燃,采用动态注氮方式向采空区注氮。为了确定停采后注氮口和灌浆口的合理位置,利用热电偶和束管对采空区内一定范围内气体和温度进行实测,根据温度、CO、CO2分布规律并结合MIN-MAX方法综合划分出采空区"三带"范围。实践证明,以该方法确定的注氮口和灌浆口的位置能够更好地抑制遗煤的自燃,为其他类似停采线附近防灭火提供了参考价值。

综采放顶煤采空区“三带”宽度的确定及防灭火技术

通过对淮南某矿121101工作面采空区的观测,得到了采空区各种气体的分布情况与采空区气体成分及其体积分数随工作面推进所发生的动态变化情况,以氧气浓度法及以观测的CO体积分数变化作参考,并利用MIN-MAX优化理论划分出采空区"三带"的范围,结合121101工作面实际情况和确定的"三带"范围,相应地提出了三相泡沫防灭火措施,可以有效地防止遗煤自燃。

五沟煤矿CT101工作面采空区“三带”分布研究

采用埋管技术对皖北煤电五沟煤矿CT101工作面采空区进行观测,获取了不同位置测点不同埋深时的温度、氧浓度等数据,通过对各测点温度及氧浓度的变化规律分析,确定了CT101工作面采空区自燃"三带"范围。同时对采空区温度场进行模拟,得出了该条件下采空区"三带"分布的一般规律,并对此种条件下"三带"分布的特殊情况及形成原因做出分析。

黄白茨矿1293工作面采空区“三带”的划分

通过对黄白茨矿1293工作面的观测,得到采空区各种气体的分布及其在工作面推进过程中浓度的动态变化。根据观测数据及所采煤层自燃的极限参数和工作面的开采条件等,确定了采空区"三带"的范围,并结合黄白茨矿煤的自然发火期,确定了工作面不发生自燃的最小推进度,据此可以对综采面采空区自燃危险性进行预测。

特厚易自燃煤层综放开采采空区“三带”划分研究

介绍了顺利开采特厚易自燃煤层的一种方法,即沿区段巷壁向采空区正后方埋设管路,通过收集采空区的混合气体,利用气相色谱仪分析其中的各种气体成分,并求出回归曲线,确定采空区的“三带”宽度。为选择预防采空区遗煤自燃的合理措施提供了科学依据。

综放工作面采空区“三带”划分的计算机模拟

通过建立采空区滤流场数学模型,并以实例用计算机模拟采空区的流场分布,应用极限风速法对采空区“三带”划分进行了研究,用C语言绘图程序绘制了三带分布图,对影响采空区“三带”中氧化带宽度的因素进行了分析。

新柳煤矿231115综放工作面采空区“三带”的测定

通过在新柳煤矿231115综放工作面采空区预埋多组测温探头和束管系统,实测采空区余煤氧化产生的温度和气体成分,分析其变化规律,确定采空区的氧化"三带"的宽度及其随回采推进的动态变化规律,进而为新柳矿11煤的自然发火期预测提供基础数据。

上榆泉煤矿综放工作面采空区“三带”划分实践及防灭火技术

为准确划分上榆泉煤矿10#煤层综放工作面采空区"三带"分布规律,以I031001综放工作面为研究对象,采用沿工作面全断面布设测点,观测随工作面推进采空区O2、CO、CO_2、CH4等气体变化规律,并进行总结分析。以O2浓度作为划分指标,划分了采空区自燃"三带"宽度,结合10#煤层最短自然发火期,推算出了工作面极限安全推进速度。并结合矿井实际情况,相应的提出了注浆、注氮、控制漏风等综合防灭火技术措施。

综放工作面采空区“三带”高度分布特征数值模拟研究

煤矿开采过程中,岩层遭到破坏,采空区上方出现了明显的"三带"特征,详细掌握岩层"三带"分布规律,有利于较为定量的分析采空区瓦斯赋存和导水裂隙带高度,并能分析采空区对临近工作面及临近巷道的影响,从而为高、低位抽采巷(顶板高、低位钻孔)层位布置,临近工作面及临近巷道布置提供依据。通过对阳煤集团新大地煤矿综放工作面采空区建立覆岩变形破坏数值模型,得出采空区"三带"高度分布规律,从而指导矿井在相似开采条件下选择高、低位抽采巷和顶板高、低位钻孔布置层位,进而取得较好的瓦斯抽采效果。

小甘沟煤矿综放采空区三维流场演化规律及自燃区域判定

针对放顶煤开采采空区遗煤量大的实际特点,采用现场测试和数值模拟的方式开展小甘沟煤矿11121综放工作面复杂氧化条件煤体下采空区三维流场演化规律研究及自燃危险区域判定。通过FLUENT模拟不同配风量及压注参数等条件下采空区流场演化规律。结合束管及温度动态监控系统,提出以采空区氧浓度、漏风风速和孔隙率相结合的采空区自燃危险区划分方法,精准判断采空区自燃“三带”范围,综合判定小甘沟工作面自然发火危险区域,有效提高采空区自燃危险性预测准确性。

麻地梁矿507工作面采空区遗煤氧化“三带”划分研究

麻地梁矿处于内蒙古准格尔旗龙口镇,507工作面在回采和停采期间需要进行采空区遗煤氧化“三带”划分,确保采空区防灭火措施精准实施以及煤矿安全生产。根据采空区内氧气浓度沿工作面走向变化趋势以及遗煤氧化“三带”边界条件氧气浓度的指标进行划分,采空区内氧气浓度通过预埋在采空区的内束管实时监测获得,通过数据划分采空区的“三带”范围,再利用数值模拟方法,确保采空区“三带”划分的准确性,为工作面安全回采提供保障。

双切顶留巷采空区煤自然发火“三带”分布特征研究

为了研究双切顶留巷采空区煤自燃“三带”分布特征,以沙曲一矿4502工作面为工程背景,采用现场监测与数值模拟相结合的方法研究了双切顶留巷4502工作面采空区漏风规律和自然发火“三带”分布特征。结果表明:双切顶留巷采空区漏风区域主要为工作面两侧隅角及两侧留巷,风流主要由隅角漏入采空区,同时采空区与两侧留巷都有风量交换,双留巷侧存在细长的氧化带,氧化带在采空区内整体呈U型分布;双切顶成巷工作面在开采的不同时期,煤自然发火“三带”分布存在较大差异,开采初期要加强双留巷侧5 m范围和采空区中部32~65 m范围内煤自燃防控,而在开采中后期,要加强运输留巷侧2.5 m范围内、距离轨道留巷38 m以后12 m范围内和采空区中部30~80 m范围内煤自燃防控。

基于Matlab采空区自燃“三带”数据处理的研究

为了更好的划分采空区"三带"宽度,采用Matlab软件对束管检测数据进行处理,在基于氧浓度指标法前提下采用残差图剔除不可靠点后二维曲线的精确拟合计算方法以及采空区走向、倾向、氧浓度的三维等值线法直接观测"三带"范围。两种方法相互验证,最终通过应用Matlab软件的精确处理,得出采空区最大氧化带宽度为:30.4～158.95 m;最小氧化带宽度为:32.17～158 m。

孤岛工作面采空区自燃“三带”测定方法优化研究

为了降低不同漏风量对孤岛工作面采空区自燃“三带”测定结果的影响,缩短采空区自燃“三带”的测定周期,提出一种测定采空区自燃“三带”的新方法。通过沿孤岛工作面进、回风巷道两侧布置多芯束管,等距离划分束管间距,实现多芯束管等间距同步进入采空区。研究结果表明:该方法不仅可以有效缩短采空区自燃“三带”测定时间,也能在一定程度上消除不同漏风量对采空区“三带”测定的影响。

采空区煤炭氧化自燃“三带”的划分方法和局限性

准确掌握采空区"三带"的分布状态对防灭火的工作十分重要。本文归纳了采空区"三带"的三种划分方法,分析其局限性,并对某矿一工作面采空区进行"三带"范围确定。

基于模糊聚类分析的采空区自燃“三带”性质研究

针对采空区内不同区域的煤自燃倾向性存在差异性的问题,采用基于模糊聚类分析的采空区自燃"三带"划分方法对不同测点数据进行了分类,分析了不同λ截距阵下各分类的差异性。分析结果表明:不同的λ值可以将数据划分为不同的类别;在一定范围内,随着λ值的增大,原有的类别可以被划分为更小的子类;当λ值增大时,采空区内距工作面较近区域的测点数据更容易被划分为更小的子类,而距工作面较远区域的测点数据分类较为稳定,则可判定距煤壁较远的采空区区域环境性质较为稳定,而距煤壁较近的采空区区域环境性质差异较大;运用F-统计量计算最优的λ,相应分类与采空区"三带"划分相吻合。

南凹寺煤矿采空区垂向“三带”分布范围数值模拟研究

以南凹寺煤矿30405工作面为研究对象,利用计算机数值模拟的方法研究采空区上覆岩层"三带"分布规律,研究结果表明,该采面垮落带分布范围为采空区上方0~15 m左右,裂隙带分布范围为15~40 m左右。同时,利用理论计算对数值模拟结果进行验证,理论计算结果表明垮落带高度为(9.5±2.2)m、裂隙带高度为(37±5.6)m,两者数据基本吻合,说明计算机数值模拟结果真实可靠。

三源两汇综放面采空区漏风与“三带”分布模拟研究

通过对陈家山煤矿422综采放顶煤工作面采空区漏风分布规律和采空区"三带"的分析研究,指出了三源两汇的采空区漏风和"三带"分布的特点[1]。

浅埋深中厚煤层综采工作面采空区自燃“三带”划分及自燃防治技术研究

本文通过对某煤矿35106综采工作面煤样自然发火实验的测试确定了其过程中与火灾相关参数的各项指标。采用在工作面两顺槽定点预先埋设取气束管和温度传感器,根据随着工作面不断推进后采空区内各观测点气体浓度及温度变化情况,结合计算机数值模拟分析,确定工作面采空区自燃'三带'宽度,计算出工作面最小安全推进速度。并结合矿井实际生产情况,采取注浆等采空区防灭火技术措施,确保工作面的安全回采。