工作面煤与瓦斯突出电磁辐射的神经网络预测方法研究

以自适应神经网络的基本原理为基础，系统研究了煤与瓦斯突出电磁辐射自适应神经网络预测的原理，将电磁辐射自适应神经网络模型应用于煤与瓦斯突出危险性预测，实现了煤与瓦斯突出危险性的电磁辐射动态趋势预测．应用结果表明，煤与瓦斯突出电磁辐射神经网络预测法具有预测方法简单、准确性高等特点，可应用于工作面煤与瓦斯突出危险性的预测．     

三软煤层煤与瓦斯突出电磁辐射预测

为了研究电磁辐射技术在三软煤层中预测煤与瓦斯突出的可行性,以煤岩流变破坏电磁辐射试验研究为基础,采用KBD5监测仪在所选矿井进行了动态跟踪监测,然后将测试结果与常规预测指标对比分析.煤岩蠕变破坏试验表明,接近煤岩破坏阶段,电磁辐射信号明显增强.从三软煤层煤与瓦斯突出现场测试结果得出,电磁辐射强度与所选矿井采用的钻孔瓦斯涌出初速度q和R值指标具有较好的正相关对应关系,即电磁辐射指标和煤与瓦斯突出危险性常规预测指标之间具有较好的对应关系.可以应用电磁辐射技术预测三软煤层采掘工作面的煤与瓦斯突出危险性.     

电磁辐射预测突出技术在黔西矿区的应用

煤与瓦斯突出危险性预测是“四位一体”综合防突措施的重要环节,电磁辐射预测技术依据煤与瓦斯突出机理进行研制开发,实现非接触、动态连续监测工作面煤体突出危险性,预测准确率高、操作简单,大幅度消除了防突措施的盲目性和普遍性,实现了开采技术合理、经济合算、确保安全。     

非接触式电磁辐射预测煤与瓦斯突出技术的应用

煤与瓦斯突出危险性预测是“四位一体”综合防突措施的重要环节,非接触式电磁辐射预测技术以煤与瓦斯突出机理为基础,可对采掘工作面煤体突出危险性进行动态连续监测,预测准确率高、操作简单,大幅度消除了防突措施的盲目性和普遍性,实现了开采技术合理、经济合算、确保安全。     

电磁辐射技术在演马庄矿防突中的应用

为了提高预测煤与瓦斯突出的准确性,减少预测的工程量,采用KBD5和KBD7两种电磁辐射监测仪,对焦作演马庄矿煤与瓦斯突出掘进工作面进行了电磁辐射测试.结果表明,在动力现象发生前,电磁辐射监测仪可以提前捕捉到煤体前方的应力异常变化情况,可以准确预测煤与瓦斯突出等动力现象的发生,为及时采取措施防治突出提供了依据.     

声发射技术在煤与瓦斯突出预测中的应用研究

针对新义煤矿采用常规手段预测工作面突出危险不可靠的问题,分析了煤与瓦斯动力灾害特征,采用声发射连续预测技术对煤与瓦斯突出进行了现场监测,分析得出声发射信号指标与异常动力现象的对应关系,确定了合理的工作面灾害危险性判识预警特征参数,给出声发射预测敏感指标临界值。将声发射的指标结合其他指标在新义煤矿进行了综合验证应用,结果表明,利用声发射技术可以更为准确地超前预报以地应力为主导的煤岩动力灾害。     

煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的确定

基于煤与瓦斯突出预测指标临界值确定原则，现场考察了工作面煤与瓦斯突出电磁辐射预测影响因素及变化规律，提出了工作面煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的综合评判确定法，并在沈阳矿业集团红菱煤矿进行了试验性应用。应用结果表明，工作面煤与瓦斯突出电磁辐射预测指标临界值的综合评判法，具有简单方便、准确可靠的特点，为电磁辐射法预测煤与瓦斯突出临界值的确定，提供了新思路和新方法。     

深部矿井掘进工作面煤体突出危险电位反演精细判识

深部煤炭开采条件下,煤与瓦斯等动力灾害更加严峻及复杂,对突出危险潜在区域进行精细判识,是监测预警深部煤与瓦斯突出灾害的基础和前提.常规预测手段无法在空间分布上对突出危险区域进行连续、精细监测.基于此,现场测试研究煤体掘进过程电位响应特征,根据双边电位反演模型提出掘进工作面前方煤体突出危险精细判识方法,并进行应用与验证.煤体掘进过程中电位信号与采动应力的变化基本一致,符合经典应力分布规律.电位信号在工作面发生大能量煤炮时处于高值水平且波动剧烈,表明电位响应能够反映煤体采动过程的受载破坏状态.构建双边电位反演成像模型,提出掘进工作面前方煤体(10 m内)突出危险判识方法.基于模糊数学统计结果确定电位反演临界值,对反演区域内的突出危险区域及危险程度进行区域划分与定量识别.结合钻孔瓦斯参数等常规指标对电位判识结果进行验证,统计表明电位反演云图中黄色危险区域对突出危险点的判识成功率为100％,红色危险区域的判识准确率为62.5％.电位反演方法能够精细判识掘进工作面前方煤体突出危险区域及危险程度,为深部煤岩动力灾害的监测与防控提供了新的研究思路和应用手段.     

电磁辐射技术在鹤岗南山煤矿突出预测中的应用

采用电磁辐射监测技术,结合常规预测法,在鹤岗南山矿进行煤与瓦斯突出危险性预测。实践表明,电磁辐射信息综合反映了南山矿煤与瓦斯突出危险的主要影响因素和危险程度。通过南山矿突出危险工作面电磁辐射指标与常规指标的对比表明,电磁辐射指标与钻屑瓦斯解吸指标Δh2和钻屑量S这两个常规指标有着较好的一致性,而与钻孔瓦斯涌出初速度q的一致性较差。因此可以采用S,Δh2指标与电磁辐射指标相结合的方式对南山矿煤与瓦斯突出危险进行综合预测。     

距离判别分析理论在突出预测中的应用

为了更加准确的预测煤与瓦斯突出的危险性,基于距离判别分析理论,选取电磁辐射预测指标(电磁辐射强度E和脉冲数N)和常规指标R指标、钻孔瓦斯涌出初速度q及钻屑量S作为判别因子,选取演马庄矿某掘进工作面2011年4、5月日常预测数据作为训练样本,建立了工作面突出预测的距离判别分析模型。用所建立的模型对该掘进工作面待检验的6月份日常预测数据进行分析,预测结果与实际情况吻合良好,结果表明:距离判别分析模型方法简单、预测精度较单一指标有明显提高,误判率低,实现了动态预测和静态预测的有效结合,该方法在煤与瓦斯突出预测中具有较好的可行性和实用性。     

煤矿在线智能应急预警系统的研究与应用

根据瓦斯地质异常、采矿应力和瓦斯排放特征,考虑我国煤、瓦斯突出防治技术和矿山规律,结合矿山生产过程、地质资料和多种历史气体动态现象,对多源信息进行综合分析,建立了综合预警指标系统和煤矿模型,确定并建立了煤和瓦斯突出预测的指标模型和系统。此外,利用该模型建立在线综合系统和数据库,进行了瓦斯突出的预测,实现了煤矿工作面爆发危险的实时监测和智能识别。预测系统的应用结果表明,系统软硬件可以保证瓦斯突出的连续稳定预警,预警结果及时且准确,与矿山的实际风险一致。     

突出矿井石门导硐震动炮揭煤的工程实践

为防止王家岭新井在石门揭煤时发生煤与瓦斯突出,在掘进头进行了突出危险性预测和消突,根据煤层赋存条件选用导硐震动炮法进行揭煤,设计了导硐的层位、尺寸及其爆破施工参数,并用震动炮安全完成揭煤作业。     

工作面突出危险性预测敏感指标确定

为了确定突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标,确保工作面突出危险性的精准预测,以四季春煤矿6号煤层为例,通过总结分析邻近区域及矿井6号煤层煤与瓦斯突出特征,构建了6号煤层工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准。依据构建的工作面突出危险性预测指标敏感性分析标准,结合矿井工作面预测条件和《防治煤与瓦斯突出细则》相关规定,综合考察了6号煤层工作面突出危险性预测指标钻孔瓦斯涌出初速度(q)、钻屑瓦斯解析指标(K_1)、钻屑量(S)的敏感性,结果表明:6号煤层工作面预测指标钻屑瓦斯解析指标(K_1)敏感性较好,能够响应煤层全部煤与瓦斯突出特征;钻屑量(S)敏感性一般,响应煤层部分煤与瓦斯突出特征;钻孔瓦斯涌出初速度(q)敏感性较差,不响应煤层煤与瓦斯突出特征。最终确定钻屑瓦斯解析指标(K_1)为四季春煤矿6号煤层工作面突出危险性预测敏感指标,为突出煤层工作面突出危险性预测敏感指标的确定提供了参考。     

综采面顺层钻孔瓦斯抽放消突技术研究

成庄矿为了消除煤层的突出危险性，安全有效地开采井下3号煤层4311综采面，采用顺层钻孔预抽该综采面回采区域煤层瓦斯。成庄矿4311综放面作为试验区进行了消突措施、消突效果技术研究，在该综采面预抽煤层瓦斯过程中以及抽放结束后，进行煤层残余瓦斯含量测定，并对该综采面煤层区域进行预抽煤层瓦斯抽采效果达标和消突效果达标评判。上述措施确保了该矿综采面4311的高产高效安全生产，取得了良好的经济效益。     

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。     

煤层突出敏感指标的间接确定方法

为快速、准确确定采掘工作面煤层突出敏感指标,综合分析钻屑量S、钻孔瓦斯涌出初速度q、钻屑解吸值Δh₂等突出指标对采掘工作面瓦斯含量W的关联性,建立了灰色关联数学模型,采用数学软件MATLAB R2009a编程,实现了突出指标敏感度的快速排序,提出了突出敏感指标的间接确定方法。该方法便于动态掌控采掘工作面突出敏感指标,及时调整区域验证或预测预报敏感指标,有效预测突出危险性,适用于瓦斯赋存差异性较大的煤与瓦斯突出矿井采掘工作面突出敏感指标判定。     

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.     

煤矿综掘工作面防突预测与治理措施研究

本文以屯兰矿12508综掘工作面为例,针对煤矿综掘工作面防突治理和管理问题,研究了工作面的突出风险预测、防突治理措施、治理效果检验、防突安全管理等内容。12508综掘工作面所采用的超前排放钻孔设计可消除工作面的瓦斯突出危险,为高瓦斯矿井综掘工作面的防突治理提供参考。     

近距离突出煤层群首采面瓦斯综合治理技术应用

针对依兰三矿极复杂地质条件下近距离突出煤层群开采时面临的瓦斯突出和回采工作面瓦斯超限、自然发火等问题,从保护层开采影响范围、开采后的残余瓦斯压力、回采面瓦斯涌出量、煤层自然发火角度分析了各煤层开采顺序,确定了首采面布置在上1煤层,从上至下依次开采较为合理。回采前确定采用千米定向钻机预抽中煤层巷道区域瓦斯+中煤层穿层钻孔预抽上1煤层条带瓦斯的区域消突方法;回采期间工作面采用高位钻孔+顺层钻孔的瓦斯治理方法,从而实现卸压抽采、条带消突预抽、实施防灭火工程等。采用以上瓦斯治理方法能够有效解决工作面瓦斯超限,达到了区域消突的目的,千米钻机长钻孔钻孔抽放浓度维持在80%以上,回风流瓦斯体积分数基本稳定在0.4%以下。