基于熵权物元可拓的采空区自燃危险性评价

为了准确合理地对采空区自燃危险性进行评价,在传统的物元可拓评价模型基础上,融合了熵权法,建立了采空区自燃危险性评价的熵权物元可拓模型,通过熵权理论来确定权重,有效地克服了传统的物元可拓方法在评价的过程中选指标权重过于主观性的缺点,预测过程计算简便,将该方法应用于新集二矿采空区评价,研究结果表明:采空区自燃危险性评价结果与现场实际情况一致,为评价采空区自燃危险性提供了一条新的技术途径。     

采空区煤炭自燃综合评价方法及应用

根据采空区煤炭自燃的特点,结合矿井火灾评价指标,建立了采空区煤炭自燃危险性评价因素集。运用模糊数学的理论和方法,确定了煤炭自燃评价指标特征值、隶属函数及权重的求解方法,建立了煤炭自燃危险性的模糊评价模型,并应用此模型对某矿采空区煤炭自燃危险性进行了评价,评价结果与现场实际一致。     

采空区遗煤自燃危险性评价的熵权可拓方法

为客观判定采空区煤炭自燃的危险性,采用熵权理论分析评价指标的权重,能有效避免分析过程中的主观因素影响,从而得出更客观的权重系数。建立了熵权可拓综合评价模型,利用某煤矿采空区遗煤自燃情况的实例,验证了此方法预测的准确性,得出了与实际情况相符的结论。研究表明,熵权可拓综合评价法能较好地预测采空区遗煤自燃,为煤矿自燃"三带"的划分提供了一定的依据,且计算简便,对实际生产具有指导意义。     

采空区煤炭自燃危险性模糊综合评价方法及应用

根据采空区煤炭自燃影响因素和自燃防治因素,建立采空区煤炭自燃危险性评价指标体系,其一级指标为煤的自燃倾向性、煤层地质赋存条件、开拓开采因素、通风因素和自燃防治因素。通过采用模糊综合评价法,确定了评价指标的权重和隶属度函数,建立了采空区煤炭自燃危险性评价模型。并采用该评价方法对顾桥煤矿1122(3)工作面自燃危险性进行了评价,评价的结果与实际情况基本一致。该评价方法为制定有效的采空区自燃防灭火措施有一定的指导意义。     

华蓥山隧道采空区危险性的可拓评价

以渝广高速公路华蓥山隧道采空区为研究对象,采用可拓方法对采空区危险性进行评价。选取10个定性和定量影响因子,根据物元分析理论,构建采空区危险性评价的物元分析模型,用简单关联函数确定权重,并根据其关联度对华蓥山隧道采空区危险性的等级进行可拓评价,评价结果为:6个采空区中有3个采空区危险性一般,1个采空区危险性较高,2个采空区危险性极高。研究结果表明:可拓分析可避免主观因素影响,其评价结果与现场实际情况基本吻合,对现场安全施工有指导意义,证明该评价方法应用于采空区危险性评价是可行的、合理的。     

基于AHP优化的采空区自燃危险性预测研究

采空区煤炭自燃是造成矿井火灾的内在因素,其影响因素多,且具有突发性和不确定性,很难定量分析。为了对采空区自燃危险性进行预测,全面考虑影响采空区煤炭自燃的因素,根据模糊数学原理,采用了基于AHP优化模型对引起煤矿采空区煤炭自燃的各因素进行层次分析,建立合理的采空区自燃评价指标体系,确定各指标权重并分析其在层次模型中的可靠性,分析影响自燃危险的各因素的相对安全状态。用此模型对平煤十矿己15-24080工作面,预测结果为"良",证实了优化的AHP数学模型对煤矿采空区自燃危险性预测的可行性,为矿区自燃危险的防治提供了理论依据。     

采煤工作面顺槽煤炭自燃危险性评估

根据采煤工作面顺槽煤炭自燃的特点 ,结合矿井火灾评价指标 ,建立了工作面顺槽煤炭自燃危险性的多级多层次评估因素集。运用模糊数学的理论和方法 ,建立了煤炭自燃评估指标特征值、隶属函数及权重的确定方法。根据模糊综合评价原理提出了煤炭自燃危险性的模糊评估模型 ,并应用此模型对某矿采煤工作面顺槽煤炭自燃危险性进行了评估     

基于组合赋权-物元可拓模型的煤矿内因火灾安全评价

煤矿安全评价中，指标权重的确定尤为关键，对评价结果起着决定性作用。目前，煤矿内因火灾评价中存在指标选取较少、指标权重确定困难、评价等级界定不清等缺点，影响了评价结果的准确性。据此，构建了以煤层地质赋存、开拓开采技术、煤层自燃倾向性、通风条件及采空区管理4个因素为二级指标，煤层厚度、煤层倾角等24种因素为三级指标的煤矿内因火灾评价体系；利用决策模型和欧氏距离函数，将层次分析法主观权重和熵权法客观权重有效融合，获得更为合理的组合权重，利用组合赋权-物元可拓模型对某煤矿内因火灾进行评价，结果为“较安全”等级，与工程实际吻合；将该模型与传统评价方法进行了对比分析，该模型不仅评价结果准确，而且能够反映评价等级内的偏离程度，有效提高了评价结果的精度。     

基于组合权重的地下矿山岩体质量可拓评价方法

针对传统评价方法所存在的缺陷, 运用可拓工程方法, 在物元理论和可拓数学理论的基础上建立了岩体质量评价的物元模型, 并采用引入了距离函数的组合赋权法计算物元模型中各评价指标的权重。研究结果表明: 组合赋权法将层次分析法计算的主观权重和熵权法计算的客观权重结合起来所确定的组合权重科学合理; 另一方面, 岩体质量的可拓评价不仅能较好地反映岩体的质量等级, 还能反映岩体质量等级的程度以及与其他质量等级的“距离”, 具有较好地适用性。通过实际矿山岩体质量等级的关联度计算, 对新田岭钨矿小板垅矿段和金猫矿段矿岩及围岩岩体质量进行了可拓学评价, 评价结果与现场实际相符。     

基于SEM的矿井煤自燃危险性综合评价研究

为确定多因素耦合对煤自燃危险性的影响程度，结合系统工程原理构建煤自燃危险性影响因素的结构方程模型，并基于该模型对煤自燃危险性进行综合评价。通过文献研究，综合煤自燃事故的特点，基于系统工程理论，确定影响煤自燃的危险性因素，建立评价煤自燃危险性的指标体系，构建结构方程模型，确定了各指标的权重，并根据指标体系对宁夏某矿井煤自燃危险性进行综合评价。评价结果和煤矿实际煤自燃危险性程度相一致，说明该模型可以用于矿井煤自燃危险性的综合评价。     

基于神经网络的自然发火危险性评价与预测

对采空区煤炭自然发火进行了危险性评价,从自然发火条件入手,建立采空区自然发火事故模型,确定采空区发火现状危险等级为C级,较危险;利用采空区已有的自然发火预测指标建立BP神经网络的时间序列预测模型,对未来该采空区有无发火危险进行了预测,确定未来采空区发火可能性大小.结果表明:运用BP神经网络的时间序列预测模型对煤炭自然发火进行预测,采空区自然发火处于"有发火危险"程度,发火危险性较大,因此应做好采空区火灾预防工作.     

综放工作面采空区煤自燃过程的动态数值模拟

综放工作面采空区浮煤自燃主要取决于浮煤厚度，氧浓度，漏风强度，工作面推进速度和自燃发火期5个参量，工作面正常生产时，采空区自燃三带处于一个动态的稳定状态。根据综放工作面采空区自燃发火特点，将松散煤体自燃发火数学模型简化，建立了综放工作面采空区湿度变化的动态数学模型，用计算机动态模拟采空区浮煤自在升温过程，对时反映采空区温度分布状态及其动态变化规律，对采空区浮煤自然危险性进行超前预测，指导综放工作面的安全生产。     

瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统研究与应用

为了解决高瓦斯易自燃煤层工作面采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治智能化程度低、缺乏灾害风险的精准分级管控等问题,构建了以瓦斯抽采与自然发火监测数据为基础、以风险分级智能化管控为核心的瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统。采用API接口调用方式建立数据采集平台,构建了基于多源信息融合、K-Means聚类分析、预警规则知识库等方法的分析预警模型,设计开发了瓦斯与煤自燃复合灾害监测预警系统软件,实现了复合灾害的精准监控、风险动态评判和智能预警。在试点工作面的应用结果表明,该系统可直观展示复合灾害监测预警信息,使采空区瓦斯与煤自燃复合灾害防治工作透明化,有效提升了灾害防治的智能化水平。     

高位巷道瓦斯抽采诱导浮煤自燃影响效应

基于高瓦斯易自燃煤层高位巷道瓦斯抽采技术条件下,以研究煤自燃形成机理为切入点,依据义马煤业集团耿村矿13190工作面自然发火实际情况,通过理论分析,数学建模及现场辅助测试,对煤岩裂隙发育漏风通道模式、采空区浮煤碎胀特性、漏风动力源展开研究,发现巷道瓦斯抽采,增加了高瓦斯易自燃煤层的自燃风险,主要体现在:1)造成工作面、采空区及抽放巷道端口间存在漏风通道及动力;2)采动应力及抽采巷道松动圈造成采空区煤岩裂隙充分发育,采空区浮煤压实程度降低,浮煤碎胀性增加,有利于煤自燃蓄热;3)采空区浮煤一旦氧化,造成采空区高温点与漏风通道间存在温度梯度,从而形成的内生火风压,加剧采空区破裂浮煤的自燃进程,诱导采空区浮煤自燃发生。     

煤矿采空区自然发火多参数监测系统研究

提出采用气体分析法和测温法相结合来监测煤自燃特征信息的方法,针对采空区煤自燃特征信息特点,研发了采空区无线自组网温度监测系统,并集成煤自燃束管监测系统和安全监控系统系统,构成可对矿井采空区不同位置指标气体和温度同时实时监测的新型煤矿采空区自然发火多参数监测系统。重点在监测方法、系统集成、关键单元的设计和监测方案等方面进行了研究,该系统的研究对于早期发现矿井采空区浮煤自燃隐患,判断自燃危险程度,确定自燃危险区域提供可靠依据。     

Numerical simulation of nitrogen injection of goaf in fire prevention based on Finite Volume Method

The numerical simulation is used to research the influence of nitrogen injection on spontaneous combustion in goaf. The spontaneous combustion mathematical model on the coupling of air flow field, oxygen concentration field, and residual coal temperature field was established with nitrogen injection in goaf. Then the software of numerical computation was programmed by Finite Volume Method. Combined with the example, the distributions of air flow field, oxygen concentration field and residual coal temperature field at different nitrogen injection volume were obtained by the software. The results show that the nitrogen injection could effectively prevent the spontaneous combustion fire in goaf and the highest temperature in goaf decreased with the nitrogen injection volume increasing. Finally, the accuracy of the numerical simulation was verified by the temperature observation in field. The achievement of this research is of theoretical and practical significance for the prevention of coal spontaneous combustion in goaf.     

浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域判定

根据安家岭一号井工矿4106工作面的实际情况,采用现场实测与数值模拟相结合的方法对该浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域进行了研究,以采空区松散煤体气流微循环非线性渗流模型、采空区松散煤体温度分布数学模型和采空区松散煤体内氧气迁移模型为基础,建立了基于FLUENT的采空区氧浓度分布三维数学模型,模拟结果与现场实测数据基本吻合,为准确划定浅埋深综放工作面采空区自燃危险区域提供了新的技术手段。最后,根据采空区自燃危险区域范围确定了上隅角预埋管灌注三相泡沫与下隅角预埋管注氮气交替实施的防灭火工艺,实施效果良好。     

远距离抽采条件下采空区煤自燃区域分布规律

针对塔山煤矿8204-2工作面上方地形复杂、只能在回采起点集中布置钻孔抽采瓦斯的特殊情况,利用数值模拟软件研究分析回采期间不同回采长度和不同注氮量下采空区氧气摩尔浓度分布情况,确定该特殊情况下采空区自燃"三带"和煤自燃危险区域。结果表明:远距离抽采瓦斯使煤自燃危险区域变大;随着回采长度的增长,自燃带逐渐变宽;当回采长度为50 m时,自燃带宽度增宽速率突然变大,进风侧自燃带变宽幅度与回采长度变长幅度比例比回采长度为30~50 m时高出180%,回风侧相应宽度则高出140%,遗煤自燃危险性变大;注氮可大幅度减小采空区煤自燃危险区域。     

基于移动坐标的采空区自然发火模型研究

通过对采空区内遗煤自然发火过程的分析,利用质量守恒定律和达西定律建立了采空区气体流动的流场模型,利用质量守恒和菲克定律建立了采空区内的氧浓度场模型,根据能量守恒建立了采空区内浮煤的温度场模型,以上3个模型联立即为采空区自然发火模型.根据采空区动态移动的特点,通过引入移动坐标系建立了移动坐标下的采空区自然发火模型,简化了自然发火模型求解.利用有限差分法对模型进行了数值求解,编制了解算软件.以山东古城煤矿2108综放工作面为例进行了采空区自然发火模拟,得出了工作面实际生产条件下采空区内温度分布,并与实际观测结果进行了对比分析,模拟结果与实际观测结果基本一致,从而验证了该自燃模型的正确性.     

放顶煤采空区瓦斯源强度与自燃的关联性

研究了采空区瓦斯涌出与遗留煤自燃之间的内在耦合关联问题。通过运用G3软件对采空区非线性渗流-多组分气体-温度场和非均匀耗氧的数值模型的求解,量化给出采空区不同瓦斯涌出强度下各变量分布状态。计算结果表明：采空区瓦斯源涌出与工作面风压形成压力平衡,决定着工作面与采空区之间的风流交换和瓦斯涌出,影响变化近似呈一一对应的线性关系。瓦斯涌出强度越大,采空区氧浓度分布空间大大缩小,采空区自燃氧化带宽度与瓦斯涌出近似呈衰减变化。从自燃升温过程模拟得到,高强度瓦斯涌出能够抑制采空区自燃升温,延长了采空区自然发火期。模拟结果符合现场实际情况。研究指出高瓦斯易自燃矿井采空区瓦斯治理应与自燃防治相结合综合考虑。