粗集神经网络在煤与瓦斯突出预测中的应用

结合粗集理论的属性约简功能和人工神经网络的非线性映射特性,提出了煤与瓦斯突出的一种预测方法.首先用粗集理论对训练样本进行属性约简和降噪,然后将经过预处理的训练样本代入神经网络进行训练,获得稳定的网络结构,最后用训练好的神经网络对待测样本进行预测.实际应用表明:瓦斯压力、瓦斯放散速度、地质构造、煤的坚固性系数和开采深度是煤与瓦斯突出预测的必要指标;粗集神经网络模型具有较高的预测精度和良好的实用性,是一种十分有效的煤与瓦斯突出预测方法.     

煤层群多重开采上保护层防突研究

针对目前煤层群开采所面临的瓦斯灾害问题,基于一般的保护层开采理论,对煤层群中多重保护层开采进行分析研究,并对同组煤层的多重上保护层开采进行现场试验,通过多参数的考察,对保护效果、保护范围和合理参数进行了综合分析,确定所进行的煤层群开采消除突出危险效果显著,完善了保护层开采的基本理论。研究成果对于对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定参考价值。     

上保护层开采瓦斯综合治理的试验研究

借助于一般的保护层开采理论,对上保护层开采合理参数和保护范围进行了综合分析研究,结合潘东公司具体情况设计了试验方案,现场试验结果表明了该方案的合理性,同时也表明上保护层开采对下临近突出煤层的突出危险消除效果明显,上保护层开采带来的经济和社会效益十分显著。试验结果对类似开采条件的矿井防治煤与瓦斯突出及瓦斯综合治理具有一定指导意义。     

煤矿灾害超前注水综合防治技术研究

针对高瓦斯易自燃厚煤层开采时所引发的系列安全问题,以研究煤层超前注水为切入点,以义马耿村矿12200综放工作面为研究背景,展开煤层注水工艺参数及效果的研究。研究发现,采用"多排扇形立体注水"可使煤体含湿率显著增加。对煤体注水前后相关参数的实测数据分析表明,"多排扇形立体注水"的超前压注工艺措施对降低工作面及进回风顺槽粉尘浓度、预防采空区浮煤自燃及抑制工作面瓦斯涌出的作用显著。此研究对高瓦斯易自燃综放面的综合灾害防治具有一定的理论及现实意义。     

矿山灾难的救护

当前矿山安全生产形势十分严峻,其原因是一些企业的安全法制意识薄弱,对安全生产存有侥幸心理,加之安全制度落实和行政责任追究不得力,以及不少矿山安全设施落后等因素,致使近年来矿山连续出现一些恶性事故。 在矿山灾难发生后,怎样实施救护,从而减轻人身伤亡,笔者仅矿山几种灾难的救护知识介绍如下: 煤和瓦斯突出救难 煤和瓦斯突出是煤体中突然喷出大量的瓦斯和粉碎煤     

川南鲁班山矿瓦斯地质系统

鲁班山矿是我国西南地区重要的大型矿山,属于高瓦斯矿。应用瓦斯地质系统理论,对鲁班山矿煤层瓦斯的生成、储集和保存地质条件和作用进行了研究。研究表明,地质构造、煤层厚度、煤层埋藏深度、煤层顶底板岩性、煤变质程度和煤中水份等是影响鲁班山矿瓦斯赋存的主要地质因素。瓦斯灾害预测应注意这些地质因素,尤其要重视各项地质因素的组合效应。     

煤矿井下瓦斯突出危险性的模型分析

基于模糊可能性理论建立了瓦斯突出危险性函数。应用模型多元分析方法建立了瓦斯突出危险性分析模型，通过对各类确定与非确定信息的模糊综合分析，预测煤矿开采过程中瓦斯突出的危险性，并在生产中应用该模型取了较好的效果。     

煤矿井下瓦斯突出危险性的模糊分析

基于模糊可能性理论建立了瓦斯突出危险性函数。应用模糊多元分析方法建立了瓦斯突出危险性分析模型,通过对各类确定与非确定信息的模糊综合分析,预测煤矿开采过程中瓦斯突出的危险性,并在生产中应用该模型取得了较好的效果。     

不同掘进工艺煤与瓦斯流固耦合数值模拟研究

井下瓦斯事故严重威胁着煤矿的安全,研究煤与瓦斯耦合作用规律并采取相应措施可以有效地防止事故发生.考虑瓦斯气体的可压缩性和吸附、解吸特性,假设瓦斯气体在煤体孔隙中的流动遵循Darcy定律,建立了考虑爆破因素的煤与瓦斯流固耦合数学模型,并利用comsol对其求解.结果表明:炮掘对煤体的破坏能力大于机掘;炮掘工艺下,爆破应力...     

大寒岭倒转背斜复杂煤层结构冲击地压研究

受大寒岭倒转背斜的影响,大安山煤矿14槽煤后槽形成了极为复杂的煤层结构,其轴部及附近和两翼形成的急倾斜煤层是高应力区,具有冲击倾向性。首先用ANSYS有限元软件建立了包括复杂煤层结构在内的矿山模型,利用单元生死技术模拟轴部及右翼开挖;在此基础上,分析了采场围岩的应力场和位移场,圈定了冲击地压发生的危险区域,分析了冲击地压发生的机理;预测了14槽煤后槽开采的冲击倾向性,并指出在实际开采时,必须采取防冲措施,为避免冲击地压事故的发生提供了技术支持,具有一定的参考价值。     

复合射孔技术排放瓦斯的研究

复合射孔技术是油气行业中新兴的复合型增产技术,该技术能有效地控制射孔方向和压裂缝的扩展。对该技术应用于煤层瓦斯排放中的有关机理进行了初步的分析,并根据有关公式对相关参数进行了理论计算。针对煤层的特性,将该技术应用于现场,并对试验煤层的瓦斯排放进行了监控和测试。结果表明该技术应用效果良好,有效消除了潜在的瓦斯危害并取得了显著的经济效益。复合射孔技术在煤层致裂爆破中的发展方向较多,不仅可用于提高煤层瓦斯的抽放率,还可用于煤(岩)巷掘进,其应用范围和前景十分广阔。指出了目前该技术在理论和应用中的不足以及有待于加强研究的关键问题。     

用开放的复杂巨系统理论研究煤瓦斯突出规律

煤和瓦斯突出是煤炭开采中的主要灾害之一.随着我国煤矿开采由浅部向深部转移,这一问题变得日益突出.系统分析表明,煤和瓦斯赋存和运移过程是一个典型的开放的复杂巨系统.对于这种系统的研究,目前行之有效的方法是采用从定性到定量的综合集成方法,将专家群体(包括地质专家、采矿专家、地球物理探测专家、计算机专家、岩石力学专家等)、统计数据和信息资料、计算机技术三者有机结合起来,构成一个高度智能化的以人为主、人机结合的交互系统.通过集成各种知识,获得对问题的正确的认识和理解,才能在工程实践中发挥具体的指导作用.     

温度作用下煤层瓦斯解吸渗流规律数值模拟

如何提高煤层气渗透率是目前煤层气开采研究中的重要课题。基于煤层瓦斯渗流规律数学模型,利用COMSOL Multiphysics软件,对流-固-热耦合条件下的非等温煤层气解吸、渗流变化规律进行了数值模拟。结果表明,在注热条件下,煤层气渗流压力随着温度的增加而下降,且下降速度加剧,压力差越大,气体从高压区域流向低压区域的渗流速度越快。气体在煤层中径向流向井口,井口附近压力的梯度增大,气体渗流速度较快;在未受到加热影响的区域,煤层气不受外加热量影响,煤层气解吸速率保持不变;注热后煤层温度升高,可以加快煤层气渗流速度、提高渗透率、增加煤层气产量。研究成果可为煤层中注热开采煤层气的工程实践提供相应的理论依据。     

不同应力路径下灰岩卸荷损伤特性演化规律研究∗

为探究应力路径对灰岩卸荷力学特性的影响机制,考虑恒偏压卸围压、恒轴压卸围压及加轴压卸围压三种卸荷应力路径,分别进行了卸荷试验和数值模拟,分析了不同卸荷应力路径下灰岩的能量释放规律及细观损伤演化规律。研究结果表明：（1）卸荷应力路径对灰岩宏观力学特性影响显著,恒偏压卸围压路径下,岩样卸荷强度最低, 变形模量与泊松比变化趋势最缓,但变化幅度最大,而加轴压卸围压路径下,其卸荷强度最大,但变形参数变化幅度较小;（2）三种卸荷应力路径下,卸荷过程中耗散能占比大小依次为恒偏压卸围压＞恒轴压卸围压＞加轴压卸围压,弹性应变能占比大小则为加轴压卸围压＞恒轴压卸围压＞恒偏压卸围压,说明外力所做的功在恒偏压卸围压方案下多转化为耗散能用于裂纹发育,对应破坏时的损伤变量最大,而加轴压卸围压方案下多转化为弹性应变能储存于岩样内部,卸荷破坏更为突然;（3）数值模拟结果分析发现,恒偏压卸围压方案下,卸荷过程中的裂纹总数量和张拉裂纹占比最大,卸荷损伤程度最高,对应的损伤变量最大,而加轴压卸围压方案下岩样的裂纹数量最少,损伤变量最小,卸荷过程中岩样内部的细观损伤发育规律进一步说明了应力路径对其宏观力学特性的影响。     

堆石料强度和变形性质的大型三轴试验及模型对比研究

在饱和试样大型三轴试验成果基础上,对两种堆石料(垫层料、次堆石)的变形与强度特性变化规律进行了总结。认为围压是影响堆石料强度和变形特性的最重要因素;堆石料的非线性应力应变关系用邓肯张模型和指数模型来拟合都基本令人满意,但指数模型会高估初始剪切模量;堆石料的径向应变与轴向应变关系可以分成两段,并能够依次用双曲线和直线来模拟;随着围压的升高,堆石料的剪胀性会急速降低,颗粒破碎可能性会增加,因此相应的最大主应力比和内摩擦角会随之发生明显的减小,并且可以用幂函数关系很好的拟合它们与围压的关系。     

松软煤层坚硬顶板中水力压裂卸压增透技术研究

为了解决新安煤矿瓦斯治理难题,提高瓦斯治理水平和增强防突效果,在对该矿煤层赋存特征及煤层物理特性进行分析和研究的基础上,在井下开展了水力压裂技术措施。在14170工作面上巷顶板施工压裂钻孔以及导向钻孔来延长瓦斯抽采周期,提高瓦斯抽采浓度,增加瓦斯抽采流量。现场试验表明:该技术成功地解决了钻孔利用周期短、流量衰减速度快的难题,大幅度提高了瓦斯抽采的效果,对目标煤层进行了有效地卸压增透,有效地降低了施工区域的突出危险性。     

JRC、围压和轴压共同作用下砂岩裂隙面渗流特性的试验研究

基于裂面多迹线及支持向量回归预测模型,求得砂岩劈裂裂隙面的节理粗糙度系数(JRC)。以ELE岩石渗透仪为试验平台,分析不同JRC的砂岩劈裂裂隙面在围压、轴压共同作用下的渗流特性。结合试验数据分析得出,渗流量随围压呈递减的幂函数关系,随轴压呈递增的正比例函数关系,随JRC呈递减的线性函数关系。将3个函数依次复合,构造了一个基于JRC、围压、轴压值的渗流量预测模型。在提出一种模型参数反演简便方法的基础上,得到了三维预测图形,预测值与试验值的误差较小,证明了渗流量预测模型的有效性。为对改变界面正应力进行控渗的工程行为进行指导,提出高效和有效控渗界面正应力临界点两个新概念,并基于渗流量预测模型提出一种客观的方法来确定高效和有效控渗界面正应力临界点。结果表明,高效控渗界面正应力临界点对JRC与轴压均不敏感,其值维持在0. 38 MPa;但有效控渗界面正应力临界点均敏感,且在某JRC下,渗流量随着有效控渗临界点的增大而呈指数增大,其值主要介于1. 00 MPa与2. 50 MPa之间。     

基于模糊模式识别的矿井动力灾害预测

随着煤矿采掘强度和深度的不断加大,煤与瓦斯突出、冲击地压等矿井动力灾害愈发严重。对矿井动力灾害的准确预测,有针对性地采取防治措施,可以保证矿井安全生产和人身安全。基于地质动力区划方法,确定了矿井动力灾害的各影响因素,采用模糊数学方法将样本进行聚类分析,结合各样本的危险性确定合理的分类并形成标准模式库,对预测样本进行模式识别,建立了矿井动力灾害的危险性预测模型;以煤与瓦斯突出为实例对该模型进行了检验,初步证明了该方法的可靠性和科学性。     

云南粉土的动力特性试验研究

粉土是一种具有特殊工程性质的土,由粉土液化引起的工程震陷造成的危害极大。根据云南粉土的室内共振柱试验,得到了归一化处理后的G/Gm ax~γ/rγ和D~γ曲线,并运用修正后的双曲线模型进行了拟合分析。根据室内振动三轴试验,得出不同固结比和不同固结压力下的土的动强度与振动次数的试验曲线,发现动强度与破坏振次间符合较好的乘幂关系,动强度与固结比之间符合较好的二次抛物线关系;分析不同围压下孔压与破坏振次的试验曲线规律,发现可以用指数函数进行拟合。结果可供该类土的动力特性研究参考。     

煤层瓦斯形成的构造地质条件及瓦斯灾害预防

煤盆地的地质构造条件是研究煤层瓦斯形成、富集区分布规律的重要因素。通过对我国含煤盆地的地球动力学背景分析,及储层、盖层中构造裂隙对煤层瓦斯控制因素的研究,阐明了中国大陆是一个由若干陆块和褶皱带组成的复合大陆,煤盆地构造稳定性差,煤层瓦斯赋存条件复杂,这是造成煤层瓦斯突发的根本原因;我国煤盆地大都经历了印支、燕山和喜马拉雅运动,煤盆地受到不同程度的改造,影响了煤层瓦斯的保存条件;弱改造型煤盆地的瓦斯含量较高;强改造型煤盆地瓦斯含量较低。同时指出,面对煤矿瓦斯灾害事故的频繁发生,必须加强对瓦斯事故发生机理等重大理论问题的研究,加强生产、技术人才的培养,坚持“先采气,后开矿”的原则。