瓦斯涌出异常预报煤与瓦斯突出

通过对掘进工作面突出前夕煤壁瓦斯浓度变化规律的研究，提出了利用瓦斯浓度变化预报煤与瓦斯突出的方法，并建立了突出预报数学模型.研究表明：对瓦斯浓度序列的移动平均线、振幅、频次和方差等几个方面的综合评判，可预报掘进工作面突出的发生，并以潘一矿突出实例进行验证，表明在突出前2.5 h瓦斯浓度变化出现异常，根据这一异常可实现突出预报.     

老采空区瓦斯储量预测方法研究

以采动上覆瓦斯卸压运移的“三带”理论为基础确定了老采空区瓦斯的赋存范围,给出了考虑覆岩关键层结构的导气裂隙带和卸压解吸带高度计算方法。根据老采空区瓦斯来源,利用分源法建立了基于瓦斯卸压运移“三带”理论的老采空区瓦斯储量预测模型。结合阳泉三矿K8108综放工作面的生产地质条件,对K8108综放工作面覆岩导气裂隙带和卸压解吸带高度进行了计算,其覆岩导气裂隙带和卸压解吸带高度分别为115.3和157.7 m。利用老采空区瓦斯储量预测模型对K8108综放工作面老采空区瓦斯储量进行预测,该工作面老采空区瓦斯储量预计为3 078万m3。同时,利用物质平衡法对模型预测结果进行了验证,结果表明,两种方法的计算结果相差较小。     

基于Windows平台的采掘工作面煤与瓦斯突出预测专家系统

在全面分析采掘工作面煤与瓦斯突出影响因素的基础上，构建了突出预测推理知识模型；在此基础上借助XF6.1开发工具设计实现了基于Windows平台的采掘工作面煤与瓦斯突出预测专家系统.在知识表达方面采用可视化的、面向对象的“知识体-对象块-构件”的综合知识表示方式和“规则架+规则体”的规则知识表示方法；推理机设计则采用混合推理策略.初步应用表明，本专家系统基本能以“准”专家水平对采掘工作面煤与瓦斯突出作出预测，较以往预测手段预测精度有明显提高.     

大平煤矿特大型煤与瓦斯突出瓦斯地质分析

以瓦斯地质理论为基础，运用区域构造演化理论，分析了矿区、矿井瓦斯地质规律，调研了大平煤矿“10·20”矿难发生特大型煤与瓦斯突出的地质原因，即新密矿区中三叠世受构造强烈挤压作用，晚侏罗世至早白垩世、晚白垩世至第三纪受构造拉张和重力滑动作用.大平煤矿垂深450 m以浅，以低瓦斯为主；深部瓦斯地质条件复杂，存在着煤与瓦斯突出危险的分区、分带特征，并受地质构造的控制.“10·20”煤与瓦斯突出发生在构造复合部位，应力集中、构造煤发育，是岩石掘进工作面遇一逆断层而引起的.     

综采加长工作面瓦斯治理

根据综采加长工作面瓦斯分布情况,分析了“三进两回偏Y型”通风方式的特点,经过寺河矿4301工作面现场验证,该通风方式对于综采加长工作面的瓦斯治理具有良好效果。     

爆破地震效应激发煤与瓦斯突出的监测分析

以某突出矿井1261采煤工作面爆破为例,测试了该工作面前方卸压区和应力集中区的爆破振动速度和爆破振动频率;通过对现场测试数据的回归分析,得出了振动速度、爆破药量及地震波传播距离三者间的关系;采用“db7”小波法分析了爆破振动频谱、能量分布及爆破地震效应对煤与瓦斯突出的激发影响。监测表明：工作面前方卸压区和应力集中区爆破地震效应较小,不能直接破坏该区煤体,但该区煤体获取爆破振动能量后,工作面瓦斯突出危险性将增大。根据煤与瓦斯突出能量方程和工作面条件,调整爆破方案,可以降低爆破地震效应对采掘工作面煤与瓦斯突出的激发程度。     

河津腾晖煤业2-105综放工作面瓦斯综合抽采技术

河津腾晖煤业2-105综放工作面在采用U型通风方式的前提下,通过综合采用本煤层瓦斯预抽、高位裂隙孔抽采以及“以孔代巷”抽采技术,解决回采工作面以往采用U+L型通风方式时所面临的横贯启封、密闭等技术与操作难题。实践表明：综合抽采技术的应用,不仅减少了巷道掘进量,而且通过对工作面采空区进行低负压、大流量抽采,可大幅度降低工作面采空区瓦斯在上隅角积聚,与其他瓦斯综合抽采技术相比,“以孔代巷”抽采技术具有较好的经济效益和应用前景。     

基于千米钻机的“三软”煤层瓦斯治理技术及应用

在系统分析了三软煤层综放开采工作面超前支撑应力及采空区垂直区带划分的基础上,结合煤矿地质特点,提出了基于千米长钻孔技术的“三位立体”瓦斯综合治理技术措施,并进行了现场实际应用。研究结果显示：实施该技术措施后,51109工作面煤层瓦斯抽采率显著提高,达67.3%,风排瓦斯浓度降至0.3%,工作面瓦斯涌出不均匀系数由2.5降至1.6,瓦斯频繁超限的难题得到有效的解决,表明“三位立体”瓦斯综合抽采技术措施是一种适合该类地质条件的煤矿瓦斯综合治理技术方案。     

煤与瓦斯突出预测技术发展现状分析

对煤与瓦斯突出工作面危险预测技术发展现状进行了概述,通过传统的煤与瓦斯突出静态（不连续或接触式）预测方法与动态（连续或不接触）预测方法的对比,讨论了突出预测预报今后的发展趋势。     

煤与瓦斯突出地质控制机理探讨

在综合考察国内外煤与瓦斯突出研究基础上,从瓦斯地质角度深入分析构造煤体、高压瓦斯和构造作用等影响突出发生的关键因素,初步提出以瓦斯突出煤体为核心的煤与瓦斯突出地质控制机理。认为地质构造控制着煤层瓦斯的赋存和构造煤分层破坏程度以及厚度分布,控制着煤与瓦斯突出;煤与瓦斯突出动力现象是一定规模的瓦斯突出煤体在临近采掘工作面煤壁时,卸载引起煤体拉张向深部扩展破坏,煤层透气性高倍增加,同时煤体内大量瓦斯因降压而快速解吸,靠近煤壁的煤体内瞬间形成高动能的气、煤颗粒混合体,类似点爆炸药包,造成煤层严重崩塌破坏,发生煤与瓦斯突出。以郑煤集团大平煤矿“10·20”特大型煤与瓦斯突出为基础,进行地质控制煤与瓦斯突出实例分析,结合新疆自治区煤矿瓦斯地质特征揭示了瓦斯突出煤体发育和分布规律。     

基于瓦斯涌出量的煤体瓦斯解吸特性研究

为了实时动态分析煤体的瓦斯解吸特性,基于瓦斯解吸速度幂关系式提出了一个表征煤体瓦斯解吸特性的新参数n,在现有矿井安全监测监控系统的基础上构建煤体瓦斯涌出监测系统,可实时计算n值,分析工作面前方煤体的解吸特性,并在卧龙湖煤矿进行了现场验证。结果表明,煤体瓦斯涌出监测系统可计算出掘进面每天的n值,n曲线与传统的瓦斯解吸指标K1、Δh2曲线的变化趋势正好相反,指标n能够表征煤体瓦斯的解吸特性。通过对比K1的突出危险临界值,可得到n的突出危险临界值,为煤与瓦斯突出的工作面预测提供依据。     

不同含水率条件下煤与瓦斯突出的声发射特性

采用自主研发的大型煤与瓦斯突出物理模拟试验台和美国物理声学公司PAC(physical acoustic corporation)生产的PCI-2声发射测试分析系统进行了不同含水率条件下煤与瓦斯突出物理模拟试验,对突出过程中的声发射特性进行了分析。结果表明：在瓦斯压力相同的条件下,突出过程产生的声发射事件计数率和累计计数随含水率的升高而降低,且瓦斯压力较低时,声发射事件对煤体含水率变化更为敏感;在瓦斯压力相同的条件下,突出过程声发射事件能量率和累计能量均随含水率的升高而降低;在瓦斯压力相同的条件下,突出过程声发射事件的最大幅值、高幅值事件的计数率等都随含水率的升高而降低,且声发射事件计数的集中区域有从大幅值向小幅值转移的趋势;在含水率相同的条件下,突出过程高能量、高幅值的声发射事件总数随瓦斯压力升高而增大。     

基于数据挖掘的煤与瓦斯突出实时预警研究

为提高工作面煤与瓦斯突出预警的准确率与时效性，利用工作面瓦斯涌出特征与突出“三要素”的之间的变化关系建立了以地应力系数、瓦斯压力系数、乘幂系数、变动率及离散率为基础的实时预警指标体系；将K-means聚类、FOA及RF三种算法结合构建基于数据挖掘的煤与瓦斯突出实时预警模型探究实时预警指标与煤与瓦斯突出的潜在发生规律，并通过模型的智能寻优及训练输出最优预警等级；现场应用结果表明：所建预警指标敏感性较好，预警模型的运算时间为0.118s，在本次实例应用中提前4小时发出煤与瓦斯突出危险级别预警，预警等级与现场突出实际情况较吻合，且与K1值、钻粉量S具有较好的一致性，实现工作面煤与瓦斯突出实时、准确预警。     

基于气体驱动煤与瓦斯突出试验系统的研制与应用

为进一步研究气体驱动对构造带发生煤与瓦斯突出的影响规律及其孕灾机理,自主研发了“基于气体驱动的多场煤与瓦斯突出试验系统”,其主要由加载系统、三轴压力室、快速泄压系统、温控系统、数据采集系统、声发射监测系统、辅助系统等组成。该试验系统主要功能:① 可进行不同温度、不同瓦斯压力下标准型煤和原煤试样的煤与瓦斯突出试验;② 能进行不同尺寸煤样的突出试验,并能采用不同尺寸的突出口,控制突出强度;③ 将声发射探头安装在三轴室的压头内,使探头与试验系统一体化;④ 可通过次压力室的透明结构观察突出全过程;⑤ 试验系统含有多级压力室,改变突出口外部的气体压力,诱发延时突出。试验结果表明:气体压力对煤样有较明显的粉化作用,原煤煤样的突出现象更接近现场实际,突出后不仅存在粉化的煤粉,还有大量的大颗粒煤粉和小煤块,从而出现封堵突出口、抑制突出的现象。     

瓦斯压力对原煤渗透特性的影响

以松藻煤电公司渝阳煤矿8号突出煤层原煤试样为研究对象,利用实验室研制的三轴渗透仪,进行不同轴压围压条件下瓦斯压力对突出原煤渗流特性试验。试验结果表明,瓦斯渗流速度随着瓦斯压力的增加而增加,呈显著的二次多项式函数关系;随着瓦斯压力的增加,突出煤体的渗透率呈现出先减小后增大的趋势,具有明显的Klinkenberg效应;渗透率随瓦斯压力的增加呈“V”字形变化,具有明显的阶段性;随着瓦斯压力的增加,Klinkenberg系数b与绝对渗透率Kg之间呈显著的幂函数关系;瓦斯压力p与渗透率K之间呈显著的二次多项式函数关系。     

煤与瓦斯突出煤层采煤技术研究

根据煤与瓦斯突出工作面掘进期间瓦斯突出危险性、瓦斯涌出特点及回采瓦斯预抽效果等资料的综合分析 ,对回采工作面进行块段划分 ,并有针对性地采取工作面瓦斯抽放、浅孔松动爆破、控制回风流瓦斯浓度等防治煤与瓦斯突出措施 ,有效地防止了回采期间煤与瓦斯突出     

煤与瓦斯突出预警系统软件设计与应用

首先根据煤与瓦斯突出的发生机理与实际情况,考虑影响瓦斯涌出的多种因素,构建了系统全面、科学的煤与瓦斯突出预警指标体系,然后基于VB编程和SQL Server2000,开发了煤与瓦斯突出预警系统软件。并利用实际瓦斯涌出浓度数据进行了煤与瓦斯突出预警应用,结果表明:煤与瓦斯突出孕育阶段,系统预警指标均表现出明显异常,具体表现为,星空图点子云加密,G线图平均线整体呈上扬趋势,并多次出现连续连拉"三阳线",移动平均线多次发出穿越和多头均线排列等有效信号,振幅变动量加大,图形上表现为上升并多次出现脉冲,浓度变化频次总体呈增大趋势,实现了对样本数据工作面煤与瓦斯突出的早期预警。     

煤与瓦斯突出强度和瓦斯量的计量方法

针对我国瓦斯突出特征参数确定中存在的主要问题,通过实测和分析,阐述了瓦斯突出强度的计量原则,提出突出煤岩量的计算方法,介绍了突出发生后的瓦斯涌出规律,提出瓦斯涌出量的计算方法.为统一和规范煤与瓦斯突出特征参数提供了技术途径,为煤矿突出后的现场勘查、资料记录与分析和突出矿井的鉴定提供了参考.     

基于瓦斯涌出特征的煤与瓦斯突出连续预测技术及应用

针对现阶段煤与瓦斯突出预测技术难以实现时间和空间领域的全方位预测,预测结果准确率低、预测结果发布滞后且影响工作面正常采掘作业生产等技术缺陷,提出了一种利用工作面瓦斯涌出特征预测工作面前方煤与瓦斯突出危险情况的非接触式、连续预测方法。通过对煤矿监测数据结构特征进行综合分析,确定了瓦斯涌出特征突出预警系统的预警指标,建立了煤与瓦斯突出连续预测技术模型,并引入单项预测指标权重评判集,采用加权平均设计思路,构建形成了煤与瓦斯突出预警综合评判规则。在此基础上,采用C/S、B/S双架构系统开发模式,设计开发了瓦斯涌出特征突出预警系统平台。通过下峪口煤矿应用结果显示,该系统平台总体预警准确率达到了86%,且能够超前准确地预测工作面前方的煤与瓦斯突出危险情况,为突出矿井的正常掘进生产提供了安全保障。