煤矿瓦斯涌出时序预测的自组织数据挖掘方法

为分析煤矿瓦斯涌出复杂系统时间序列预测方法,提出自组织数据挖掘(SODM)与相空间重构(PSR)相结合的预测建模方法。首先应用C-C方法计算时间序列的最佳嵌入维数和延迟时间后进行PSR;然后以二元二次方程为传递函数,以嵌入维数变量为自变量,以延迟时间后的时间序列为因变量,通过内准则确定传递函数系数和外准则选择最优传递函数,并以最优传递函数的输出为下层迭代传递函数的输入,最后获得最优复杂度预测模型。算例结果表明:该方法对煤矿瓦斯涌出量预测的相对误差为-5.751 7% ~6.049 3%,平均相对误差2.145 7%,预测结果能满足煤矿安全生产实际工程应用要求。     

复合动力灾害条件下孤岛工作面区段煤柱宽度留设研究

孤岛工作面覆岩空间结构复杂多变,受开采和地质等因素的影响在开采过程中面临冲击地压、煤与瓦斯突出、自燃发火以及采空区突水等复合动力灾害。留设合理宽度的区段煤柱是确保工作面安全开采的关键,以陕西某矿特厚煤层孤岛工作面开采为工程案例,通过分析工作面覆岩空间结构,理论计算了工作面应力分布;采用应力动态监测等方法确定了该工作采空区侧向覆岩运动,并综合考虑冲击地压灾害防治、次生灾害控制以及巷道支护等因素,确定了该工作面区段煤柱的合理宽度为5~7 m。     

基于Box Behnken设计的煤导热系数分析与预测

为研究分析水分、固定碳及密度3个因素对煤导热系数的影响,选取多个矿井不同煤质的煤作为实验煤样,使用NETZSCH LFA457型激光导热系数测试仪进行测定,并引入二次响应曲面试验设计思想,采用Design Expert软件进行煤质指标的Box Behnken试验设计,按设计表筛选实验数据,构建了导热系数多因素、多水平影响下二次回归响应曲面模型,并对不同采样地点的煤导热系数进行了分析与预测。结果表明:二次回归方程P值小于0.000 1,极显著,失拟项为0.072 4,不显著,回归方程具有统计学意义;当水分在0.9%~10.9%,固定碳在49.3%~83.6%,密度在1.2~1.92 g·cm³之间,对煤的导热系数一次项影响程度为密度>固定碳>水分;二次项影响程度为固定碳和密度>水分和密度>水分和固定碳,且固定碳和密度之间存在交互作用,水分和密度、水分和固定碳之间无交互作用;应用响应曲面模型预测的煤导热系数误差为4.3%,满足精度要求。     

工作面动态推进下采空区煤自燃分布特征模拟

为了研究动态推进过程中工作面推进距离对采空区煤自燃分布特征的影响,采取及时有效的煤自燃防治措施,以13210综放面为工程背景,基于采空区渗透率分布公式和传热传质控制方程,建立采空区煤自燃数值解算模型。利用COMSOL软件模拟了工作面不同推进距离下以流速和氧体积分数为划分指标的采空区氧化带范围和高温区域的变化规律,分析了高温区域与氧化带的叠加效应。通过现场实测与模拟结果比对,验证了模拟的准确性。研究结果表明:采空区渗透率随着工作面推进距离的增加而不断变化,近工作面端渗透率变化不大,而中深部采空区的渗透率不断减小;采空区氧化带分布随工作面推进距离的增加呈现阶段性变化特征,推进初期氧化带范围不断变化,推进后期氧化带范围趋于稳定;采空区氧化带分布与高温区域重叠深度随工作面推进不断增加,最终稳定于工作面后方60~70 m范围内。     

间距对上保护层开采保护效果影响的相似模拟实验研究

为研究上保护层开采保护效果随层间距的变化规律,以南桐矿区作为实验背景,保持保护层倾向工作面开挖长度、煤层埋深、倾角、岩层物理力学性质相同,将层间多层岩层处理为复合岩层,分别进行近距离、远距离和超远距离上保护层开采相似模拟实验。综合分析被保护层卸压规律及基于被保护层垂直于层面的膨胀变形保护准则所得保护范围可知:上保护层开采被保护层卸压曲线呈“凸形”,且“凸形”中心线偏向下山方向。随层间距增加,“凸形”底部被保护层小于原岩应力的卸压范围与“凸形”顶部卸压曲线顶部较大卸压的范围均呈减小趋势;两者中心位置均向下山方向转移,且后者转移度大于前者;被保护层卸压曲线中卸压范围的卸压程度及应力集中范围的应力集中程度均呈减弱趋势;以垂直层面的膨胀变形量3‰确定的上下边界膨胀变形保护角均小于《防治煤与瓦斯突出规定》中相应条件的卸压角,因此以该方法确定的保护范围相对《防治煤与瓦斯突出规定》偏于安全,且随层间距增加保护范围长度呈加速减小趋势。     

微波辐照作用对颗粒煤瓦斯解吸特性影响实验研究

为了研究微波场连续-间断辐照作用对颗粒煤瓦斯解吸特性的影响,通过自制的实验装置,分析研究了微波连续-间断作用10 ,20 ,40 s及无微波作用下的构造煤颗粒瓦斯解吸量及解吸速率变化规律,并采用水浴加热装置模拟微波产生的热效应,研究了微波热效应在促进煤粒瓦斯解吸中的影响。实验结果表明:在微波连续作用时间内,瓦斯解吸量和解吸速率均迅速增大,然而随着时间的延长衰减较快,最终瓦斯解吸量趋向于一定值,微波连续-间断辐照作用下的瓦斯解吸量是无微波加载作用下的1.83～3.93倍;微波产生的热效应对瓦斯解吸影响较为显著,权重达82%以上,然而其非热效应的影响也不可忽视。实验方法与结果可望为促进构造瓦斯解吸、降低煤层突出危险性提供参考。     

我国干旱半干旱煤矿区环境问题及对策

近年来,伴随着东部地区煤炭资源的枯竭,我国煤炭开采的重心逐步由东部湿润地区转移到西部干旱半干旱地区。生态环境脆弱是干旱半干旱区自然本底特征,大规模的煤炭开采一定程度上改变了当地的环境现状,带来了诸多环境问题。基于"井工"和"露天"两种不同煤炭开采方式,文章分析了干旱半干旱区煤炭开采造成的主要环境问题,并基于生态累积效应理论,分析了采煤活动的生态累积评估方法。最后,针对存在的主要环境问题提出了相应的对策与策略。     

污泥与煤共热解制备吸附剂及其对活性艳红X-3B的吸附性能

以污水处理站脱水污泥和煤为原料共热解制备吸附剂,将其用于活性艳红X-3B模拟染料废水的吸附处理.考察了吸附时间,温度,pH及吸附剂投加量对吸附效果的影响,并对其吸附动力学和热力学特性进行了探讨.结果表明:所制备吸附剂的碘吸附值为321.62 mg/g,产率为44.85%,比表面积为189.23 m2>/sup>/g,浸出液中未检测出重金属;吸附剂对活性艳红X-3B的去除率随吸附时间、温度和吸附剂投加量的增加均增大,并逐渐趋于平衡,而随pH的增加而减小;吸附剂对活性艳红X-3B的吸附动力学比较符合伪二级吸附动力学方程和二阶段吸附动力学方程,颗粒内扩散过程是吸附速率的控制步骤,但不是唯一的速率控制步骤;Langmuir等温方程比Freundlich等温方程更适合于描述该吸附行为;吸附焓变(ΔH0>/sup>)>0,吸附是一个吸热过程,提高温度有利于吸附的进行,吸附自由能变(ΔG0>/sup>)<0,吸附过程为自发进行,吸附熵变(ΔS0>/sup>)>0.      

内蒙古煤矿环境地质问题及其防治对策研究

煤炭是内蒙古最具优势的矿产资源 ,其产值几乎占到该区工业产值的一半。由于历史及政策等因素的影响 ,煤矿开发破坏矿区环境资源、诱发地质灾害和导致环境污染。不同地域矿山开发诱发的环境地质问题不同 ,露天和地下不同的开采方式诱发不同的环境地质问题。国有大中型老矿区地面塌陷问题较为严重 ,成为制约矿山持续发展的主要因素之一。乡镇及个体小煤矿“只开发 ,不治理”加剧了矿山地质环境的恶化。在西部大开发中 ,要吸取“先开发 ,后治理”的历史教训 ,走资源合理开发利用与矿区生态环境保护的绿色矿业之路     

A new simple methodology for evaluation of explosion risk in underground coal mines

The key objective of this paper is the presentation of a new risk assessment tool for underground coal mines based on a simplified semi-quantitative estimation and assessment method.In order to determine the risk of explosion of any work process or activity in underground coal mines it is necessary to assess the risk. The proposed method is based on a Risk Index obtained as a product of three factors: frequency of each individual scenario P_ucm, associated severity consequences C_ucm and exposure time to explosive atmospheres E_ucm. The influence of exposure time is usually not taken into account up to now. Moreover, the exposure to explosive atmospheres may affect factors of hazardous event probability as much as its consequences. There are many definitions of exposure to explosive atmospheres but in the case of underground coal mines the exposure is defined as frequency risk of firedamp and coal dust. The risk estimation and risk assessment are based on the developed of a risk matrix.The proposed methodology allows not only the estimation of the explosion risk but also gives an approach to decide if the proposal investment is well-justified or not in order to improve safety.