高水压载荷下软硬原煤瓦斯渗流试验研究

采用二次成型法成功地制作同一煤矿的硬煤和软煤原煤样,并在高水压加载前后使用自行设计的瓦斯渗流试验装置对两种典型原煤煤样的瓦斯渗透率的变化规律进行研究。结果表明:高水压加载前后,两种原煤样的瓦斯渗透率的变化规律差异较大,硬煤原煤样在高水压作用下,煤体内部发生脆性变形,其裂隙得到充分扩张、衍生,形成贯通裂隙网,有效孔隙度增加,煤样瓦斯渗透率较加载前大幅提高;相反,软煤原煤样在高水压作用下,煤体内部发生塑性变形,煤体被水压实,其原生裂隙也被堵塞,瓦斯的流动性更进一步弱化,煤样瓦斯渗透率较加载前大大降低。     

不同层理方向裂隙煤体承压过程瓦斯渗透规律实验研究

为获取应力加卸载过程中3种不同层理方向裂隙煤体的瓦斯渗透规律,采用应力瓦斯渗透模拟实验装置对加卸载过程平行、斜交及垂直层理方向的原煤试件进行了实验。研究结果表明:加载过程中,3个煤样试件的渗透率与所施加的有效应力成正比,当有效应力最大时平行层理裂隙煤样试件的渗透率的降幅最大,不同层理方向最大渗透率比值为7.2∶1;卸载过程中,渗透率与有效应力之间存在反比关系,在应力卸载初始阶段渗透率增幅不大,当有效应力卸荷到一定程度时,渗透率的增幅陡然增加,相同的卸载条件下,斜交层理试件的渗透率恢复比最大。研究结果可为煤体抽放钻孔布置提供一定参考,以使瓦斯抽采效果最大化。     

厌氧型甲烷氧化菌降解煤吸附甲烷实验研究

以贵州六枝特区龙岭煤矿大巷中泥样作为厌氧型甲烷氧化菌富集源,以甲烷作为培养过程中唯一碳源,从中筛选出可以在低氧(1.99%)或无氧条件下对甲烷具有较高降解效能的菌种,并自主开发出甲烷氧化菌降解煤吸附甲烷实验分析系统。实验结果表明,在压力为1~5 MPa范围内无论是低氧或无氧状况下,甲烷压力越大越有利于其降解;稀氧条件下煤样对甲烷的吸附量相对于纯甲烷气体吸附量有所降低,然而在同等压力条件下稀氧环境中二氧化碳的增加量及甲烷的降解率都要明显大于无氧条件下,低氧状况下甲烷的最高降解率为47%,最大二氧化碳生成量可达40 cm~3。     

基于组合赋权的煤矿水害危险性模糊综合评价

煤矿水害是制约煤炭安全生产的重大自然灾害之一,为了提高煤矿防治水管理水平、减少水害事故的发生,在建立具有层次结构的水害危险性评价指标体系的前提下,使用层次分析法和模糊层次分析法相结合对评价各指标组合赋权,充分体现出指标重要程度的主观评价和客观反映,并得出评价指标体系各个相关影响因素的权重排序,结合模糊综合评价法构建基于组合赋权的模糊综合评价模型,并用MATLAB编制该评价体系的计算程序对新郑赵家寨煤矿进行了实例应用,应用该评价结果对该矿水害危险性进行了深度的数据挖掘,应用表明:评价结果与矿井实际情况相符,该评价模型能够定量的反映出赵家寨煤矿安全生产系统潜在的水害隐患,对指导煤矿安全生产具有现实重要的意义。     

Elman神经网络在矿井突水水源判别中的应用

矿井突水是矿建与生产过程中最具威胁的自然灾害之一,准确判别突水水源是防治水害的关键。选取6种离子的质量浓度作为突水水源的判别因素,将河南省焦作矿区不同水层的39组水化数据以2种样本设计方案进行Elman神经网络模型的构建与检验。以不同的35组水源样品作为训练样本,运用Matlab软件进行Elman神经网络训练,将所建立的判别模型应用于(相应的)4组待测样本的判别,并与DDA、FDA、Bayes三种判别方法的判别结果进行分析比较。2种方案应用结果表明:将具有非线性动态特征的Elman神经网络应用于突水水源判别,在结合相应的水文地质条件前提下,可以准确判断突水来源;矿井多年的开采促使地下各水层水质呈动态变化,Elman神经网络判别模型能够反映这种变化特性,对探寻地下水运移与演化具有一定的应用价值。     

低氧条件下好氧型微生物降解煤吸附甲烷实验

为了研究好氧型微生物对低氧气浓度环境条件下煤吸附甲烷的降解效能,培养、分离、初步鉴定了高效降解甲烷的好氧型甲烷氧化菌。并在高压容量法瓦斯吸附-解吸装置的基础上,自主开发了低氧环境下甲烷降解实验分析系统,研究了氧气浓度为0%、5%和15%三种条件下甲烷氧化菌的降解效能,通过对实验前后甲烷减少量,二氧化碳增加量,氧气减少量进行分析。结果表明:在氧气浓度（0%~15%）范围内,随着氧气浓度升高及降解时间的持续,甲烷的减少量可达130.5 cm3,二氧化碳的增加量最高可达25.7 cm3,同时最多消耗69.0 cm3氧气;在无氧条件下,好氧型甲烷氧化菌的生理活性受到了一定的限制,但最高仍然可以降解11.9 cm3的甲烷,生成二氧化碳3.5 cm3。     

含瓦斯构造煤卸围压作用渗透性变化特征试验研究

针对含瓦斯煤轴压恒定卸围压渗透性演化规律,以新登煤业二1煤原煤样为研究 对象,利用自主研发的含瓦斯煤岩三轴应力蠕变渗流试验装置,开展不同围压下轴向应 力恒定卸围压渗流测试试验。基于实验结果表明:构造煤在应力加载阶段渗透率降低, 且轴压围压同时加载,渗透率变化与轴向应变符合线性变化,轴压加载阶段,渗透率与 轴向应变符合负指数函数变化规律;围压卸载阶段,渗透率在卸围压过程中一直减小, 随着轴向应变的增加,渗透率出现反弹,但未出现突变现象,渗透率增加阶段与时间变 化符合退化的负指数函数关系;构造煤渗透率卸围压失稳后,渗透率没有出现突变原因 认为煤样中没有形成较大的有效渗流通道,且在一定的有效应力作用下瓦斯渗流的有效 通道出现自愈合现象。     

基于遗传BP神经网络模型的矿井突水水源判别

在分析矿井突水水源的水化学特征基础上,选取常用的Na~++K~+,Ca~(2+),Mg~(2+),Cl~-,HCO_3~-,SO_4~(2-)等6种离子质量浓度作为水源判别的依据,将具有局部搜索能力的BP神经网络和具有全局寻优功能的遗传算法(GA)进行结合,提高神经网络的泛化性。为了验证其优点,分别采用BP和GA-BP两种神经网络模型对20组训练样本进行训练,并对6组待测样本进行判别。结果表明:GA-BP神经网络模型克服了BP神经网络初始权值与阈值的随机性、易陷入局部最优的缺点,能提高BP神经网络的判别精度;虽然经过GA初始化的BP神经网络在训练过程中收敛速度与误差均不如未优化的BP神经网络,但GA-BP网络模型泛化性却高于BP网络模型,能提高突水水源的判别准确性。     

基于层次分析法的瓦斯抽采钻孔施工安全管理分析

为了得到瓦斯抽采钻孔施工过程安全管理的关键因素,通过层次分析法（AHP）建立钻孔施工安全管理的评价模型,通过对人-机-环境三个角度分析得到各因素对于安全管理的权重值,以此来判断因素对瓦斯抽采钻孔施工安全管理的影响程度,并结合案例进行分析提出改进建议。研究结果表明：一级指标中现场环境管理（0.524 7）是影响施工现场安全管理的关键;二级指标中有毒有害气体（0.390 5）、作业前安全检查（0.400 4）、安全防护装置（0.372 9）分别占据最高权重值。     

基于FAHP-FCE的煤矿水害危险性评价

针对煤矿水害影响因素的多指标性和复杂性,采用模糊层次分析法(FAHP)和模糊综合评价法(FCE),在结合专家经验基础上建立了煤矿水害危险性评价指标体系,给出了一种定性与定量相结合的FAHP-FCE评价模型。同时使用AHP-EGM(专家评分法)和AHP-FCE评价模型进行煤矿水害危险性评价,并将3种模型的评价结果进行对比,结果表明,FAHP-FCE评价模型能够定量地反映出煤矿生产系统水害潜在的危险性及综合危险性程度,这有助于水害防治措施的制定和实施,其具有更好的可靠性和实用性。