模糊综合评价对采空区自然发火的评价及应用

采空区自然发火的影响因素很多,各因素之间的相对重要性不同。同时随着工作面的推进,采空区是一个动态、复杂的变化过程。本文通过对采空区发火的相关因素分析,建立采空区自然发火的安全指标体系,然后利用模糊数学理论,对采空区自然发火危险性进行综合评价,掌握采空区发火的可能性和相对安全状态,为制定及时有效的采空区自然发火的防治措施提供理论参考。最后用模糊综合评价法对以唐口煤矿1302工作面采空区进行评判,所得结论与实际情况一致,证实了模糊综合评价对采空区自然发火评价是可行的。     

模糊综合评价对采空区自然发火的评价及应用

采空区自然发火的影响因素很多,各因素之间的相对重要性不同.同时随着工作面的推进,采空区是一个动态、复杂的变化过程.本文通过对采空区发火的相关因素分析,建立采空区自然发火的安全指标体系,然后利用模糊数学理论,对采空区自然发火危险性进行综合评价,掌握采空区发火的可能性和相对安全状态,为制定及时有效的采空区自然发火的防治措施提供理论参考.最后用模糊综合评价法对以唐口煤矿1302工作面采空区进行评判,所得结论与实际情况一致,证实了模糊综合评价对采空区自然发火评价是可行的.     

采空区危险性评价的集对模型

为了快速准确的评价采空区危险性,针对影响采空区失稳的各种非线性指标,运用熵权法和集对分析理论建立了采空区危险性评价模型。选取岩体结构、地质构造等14个指标作为评价指标体系,基于集对理论与模糊数学方法对采空区危险性评价指标与相应指标标准建立集对联系度表达式,并用熵权法确定各指标的客观权重,依照置信规则法进行等级判定,最后得出采空区危险性的评价结果。将建立的模型评价广东省大宝山矿区12个采空区的危险性,并与其它评价方法结果和实际情况进行了对比。研究结果表明,集对模型简单实用,准确性高,该方法可作为采空区危险性评价的一种辅助方法。     

煤炭自然发火事故树分析及预防

为了有效地控制煤炭自然发火,减少矿井火灾的发生,依据系统工程的原理,结合煤炭自燃的条件建立了煤炭自然发火事故树,求解得出了事故树最小径集,利用最小径集得出了各基本事件的结构重要度,从而定性分别对砌碹巷道煤炭自然发火事故、采空区(报废采区)遗煤自然发火事故、采空区(生产采区)遗煤自然发火事故、报废巷道与停工停风独头巷道煤炭自然发火事故进行了分析,得出了引起煤炭自然发火的主要原因,并针对其提出了防治煤炭自然发火的预防措施。     

基于AHP和扩展集对理论的采空区遗煤自燃危险性评价研究

采空区遗煤自燃严重威胁着煤矿的安全生产,因此为了提前采取有针对性的防范措施,有必要进行遗煤自燃危险性评价。采用层次分析法确定各评价指标的权重,根据集对分析法的基本原理结合采空区遗煤自燃的具体情况,对集对理论进行了扩展,并重新构建了基于确定不确定信息的分析模型。将该模型应用于新集二矿210610工作面,评价结果表明该模型分析过程合理、置信度高,为采空区遗煤自燃危险性评价提供了一种新的方法,同时也为煤矿有针对性的采取安全防范措施提供了参考。     

采空区漏风流场相似材料模拟研究

为研究抽放采空区瓦斯对采空区内部流场的影响,基于采空区渗流理论,建立相似材料模型。用该模型模拟未采取瓦斯抽放措施,埋管抽放,瓦斯尾巷抽放,高抽巷抽放4种条件下采空区流场分布状态,结合采空区瓦斯治理与自然发火的耦合关系,探讨采取抽放措施对遗煤自燃的影响,确定影响区域。结果表明,埋管抽放、瓦斯尾巷抽放与高抽巷抽放3种措施都会增大采空区漏风,加大采空区自然发火的危险性和治理难度,在采取抽放措施时应特别注意高抽巷抽放口位置。     

天池矿102综放孤岛工作面控制风量防灭火技术研究

为了防治天池煤矿15#煤层102综放孤岛工作面采空区煤炭自然发火,对工作面实际供风量40.0 m3/s时进行了现场监测,并基于采空区自燃"三带"划分标准和数值模拟的方法,采用流体力学COMSOL计算软件,研究了工作面不同进风量时采空区氧化升温带的变化规律,确定了氧化升温带的范围,并得到了工作面供风量与氧化升温带宽度的拟合曲线。研究结果表明,"U+I"型102工作面采空区自然发火主要是由采空区漏风引起的;氧化升温带宽度随着工作面供风量的增加而增加;现场监测与数值模拟的采空区"三带"变化规律吻合较好;当工作面供风量为40.0m3/s时,既能有效抽排瓦斯,又能有效预防采空区煤炭自然发火。在102综放孤岛工作面的现场实践表明,运用控制风量防灭火技术防治天池煤矿采空区遗煤自燃是可行的。     

基于熵权法和物元分析的采空区危险性评价研究

为了更精确合理地评价采空区危险性,针对采空区危险性评价中涉及的各因素复杂性和不相容性特点,运用熵权法与物元分析建立采空区危险性评价模型。从地质条件和工程实际出发,考虑采空区稳定性的14项影响因素,基于多指标优化融合的思想,通过物元变换建立采空区危险性评价的物元体系,计算评价指标对评价等级的关联度,引入熵权法确定评价指标的权重,然后根据采空区危险性对评价等级的关联度确定采空区危险性等级。将该方法用于评价湖南冷水江锡矿山8个采空区的危险性,得出其危险性等级分别为Ⅲ级、Ⅲ级、Ⅲ级、Ⅱ级、Ⅱ级、Ⅱ级、Ⅳ级和Ⅳ级,该评价结果与实际情况相符。     

基于模糊模式识别的金属矿采空区危险性综合评价

在传统模糊综合评价方法的基础上,为了避免计算时模糊合成算子的选择,克服其结果趋向均化的缺点,提出基于权广义距离之和最小的模糊模式识别的采空区模糊综合评价模型.该评价模型建立在评价指标体系的基础上,将层次分析法与模糊数学理论相结合,运用改进的层次分析法确定各指标的权重,采用系统模糊决策理论对采空区进行综合评价.分别应用传统方法和模糊识别方法对某金属矿西南采区的采空区危险性进行评价.结果表明,该模型对原始数据的变动较为敏感,并且它集成了各个影响因素的信息,提高了采空区危险性评价的合理性和可靠性,更符合工程实际.     

基于熵权物元可拓模型的采空区危险等级评价

为准确合理的对地下矿山采空区危险等级进行评价,在传统物元可拓分析模型的基础上,建立了采空区危险性评价的熵权物元可拓模型,通过熵权理论确定权重,避免了传统方法采用常权确定权重的缺陷,将该方法应用于广东大宝山矿区采空区评价,研究结果表明:采空区评级结果与现场实际情况一致,并根据危险等级对采空区进行了相应的处理措施,取得了较好的效果,该方法为采空区危险性等级评价提供了一条有效的技术途径。     

基于偏序集的采空区煤自燃可能性评价模型

为了解决采空区煤自燃可能性评价方法中的赋权争议问题,基于偏序集理论,提出了偏序集评价模型。阐明评价指标并确定其等级划分准则,运用偏序集评价模型得到Hasse图,通过Hasse图展现的层集信息判别采空区煤自燃的危险程度。利用该模型对某煤矿17个煤样的自燃情况进行了判别,评价结果准确合理。研究结果表明:该模型避免了以往研究中的赋权争议问题,克服了样本量不足致使模型无法应用的问题,其评价结果置信度高。     

凯达煤矿采空区煤自燃极限参数分析*

为更加精准地判定采空区自燃危险区域,对煤自燃极限参数的计算方法进行改进,采用能量守恒微分方程的分析解计算煤自燃所需必要条件的极限值;以内蒙古凯达煤矿为例对该方法进行验证,根据浮煤的物性参数以及采空区环境条件,计算分析46205工作面回风侧采空区煤的自燃危险性;根据采空区漏风条件以及煤自燃所需要的氧浓度值,分析在遗煤较厚的条件下采空区可能发生的煤自燃危险性,划分不同遗煤条件下采空区自燃危险区域。结果表明:采空区实际遗煤厚度无法满足浮煤持续升温的要求,通过分析煤自燃极限参数可知,自然条件下浮煤在升温达到约30 ℃时其温度不再增加,因此不具有自燃危险性。     

基于IIAHP-Entropy-ssd的采空区遗煤自燃危险性评价模型及应用

为了能够对煤矿采空区遗煤自燃危险性进行准确判定,提出基于IIAHP-Entropy-ssd最优综合赋权模糊评价模型。首先,结合影响采空区遗煤的自燃性及环境影响因素,建立危险性评价指标体系,并确定各评价指标的分级准则;其次,利用区间数代替数值评价打分,并运用可能度互补矩阵进行修正的改进区间数层次分析法（IIAHP）,结合熵权法（Entropy）,根据现场实测数据,得出各评价指标的主、客观权重,并运用离差平方和（ssd）的最大化思想进行最优综合赋权,克服评价过程中主、客观因素对评价结果的影响,运用属性数学理论,建立各评价指标的隶属函数;最后,运用该模型对忻州窑矿8914综放工作面采空区遗煤自燃危险性进行评价,并与现场实际情况进行对比,结果表明:该模型的评价结果与实际情况基本一致,验证了该评价模型的准确性,为采空区遗煤自燃危险性评价提供参考和借鉴思路。     

煤层自燃危险程度的灰色关联分析

将灰色关联分析法应用于煤矿自燃危险程度的评价中,全面考虑影响煤矿生产系统安全的各种因素,结合实例建立了煤矿自燃危险程度的数学模型,阐明了灰色关联分析法的原理和算法,较好地反映了评价过程和评价因素的灰色概念,为制定防范措施和管理决策提供科学依据。     

高抽巷层位对采空区自燃危险性影响的数值模拟分析

针对高抽巷抽采瓦斯可能诱发的采空区自燃问题,以大佛寺煤矿40108工作面构建采空区气体渗流模型,分析了不同垂距和平距下高抽巷抽采瓦斯时对采空区自燃危险性的影响。结果表明:高抽巷与煤层顶板的垂距越大,氧化升温带的宽度越大,采空区自燃危险性越高。高抽巷距回风巷平距为30m时,氧化升温带的宽度最小,采空区自燃危险性最低。依据研究结论,结合高抽巷抽采瓦斯时的层位要求,分析得出大佛寺煤矿40108工作面高抽巷最佳位置为距煤层顶板垂距30m,距回风巷平距30m处。     

基于层次分析法的矿井煤自燃危险性模糊评价

为了能够客观、科学的对煤矿开采过程中煤自燃火灾进行有效的预防,综合运用系统工程理论、层次分析法和模糊数学方法建立了煤自燃的危险性综合评价模型。从"人-机-环-管"系统原理角度出发,建立了多层次的煤自燃危险性评价指标体系,并采用层次法对各层次评价指标的权重进行了计算,确定了5类判断指标用于评价煤自燃的危险等级。并在实践中进行应用,评价结果和煤矿实际开采过程中煤自燃发生情况基本吻合,表明了该模型是合理可行的,能够实现对矿井煤自燃危险性进行评价。     

立体抽采条件下高瓦斯采空区煤自燃危险性预测

为准确预测高瓦斯采空区煤自燃的状况,通过分析发现高抽巷是监测采空区遗煤自然发火的最有效地点。推算出采空区气体在高抽巷中所占的体积分数,进而确定采空区遗煤不同的燃烧阶段所对应的CO体积分数和CO指数。结果表明:当高抽巷中的CO体积分数Chdr CO<30×10-6或CO指数ICO<0.5%时,采空区的遗煤处于低温氧化阶段;当高抽巷中的CO体积分数Chdr CO≥30×10-6或CO指数ICO≥0.5%时,采空区遗煤进入自然发火危险阶段,此时必须采取措施控制采空区自燃氧化的进一步发展。对80501工作面的采空区煤自燃成功地进行预测预报,实现了安全生产。     

煤自燃发火潜伏期不同温度下耗氧特性的研究

为了探究地层温度的升高对采空区自燃倾向性的影响,对处于自燃潜伏期的煤展开耗氧特性和CO释放特性的研究。通过对长平矿3#煤分别进行20~60℃的封闭耗氧实验,得到了自燃潜伏期不同温度下煤的氧浓度以及CO浓度随时间变化的曲线。对氧浓度变化曲线和CO浓度变化曲线进行拟合分析得到了不同温度下煤的氧气消耗和CO生成速度,同时得到了氧浓度衰减系数和CO浓度增长系数。封闭耗氧实验结果表明:从20~60℃氧气消耗速度逐渐增大并且氧浓度衰减系数呈指数增长,CO浓度增长系数也逐渐增大并且同样呈指数增长,煤的窒熄带氧浓度临界值从20~60℃逐渐由16.8%降低到12.4%。为探究不同温度下采空区煤的自燃发火危险性,将封闭耗氧实验结果的参数应用到采空区CFD数值模拟仿真中,模拟得到随着温度升高采空区窒熄带临界氧浓度位置由200 m增长到380 m。结果表明:常温下不易自燃的煤在较高的环境温度下表现出了较强的氧气消耗和CO释放能力,并且采空区自然氧化带随着温度的升高动态变宽,增大了采空区的自燃发火危险性。