基于模式识别的煤与瓦斯突出区域预测

从潘一矿13 1煤层煤与瓦斯突出特征出发,探讨了突出机理,认为该煤层的突出是构造应力主导的倾出和压出类型的突出·针对该类型的煤与瓦斯突出,从突出的诸控制因素和预测方法的工程可行性等层面讨论了区域预测思想和具体的方法·指出煤和顶底板岩石物理力学性质的异常是构造应力主导的倾出和压出型突出危险区的基本特征和必然共性,并提出了侧重分析煤物理力学性质和瓦斯信息,对勘探资料和测井资料进行充分的数据挖掘,并结合支持向量机先进的分类算法的多因素模式识别区域预测方法,它既有理论基础,又具有工程实用性和可操作性·用这一方法对潘一矿13 1煤层煤与瓦斯突出的区域进行预测,得到的突出危险区与实际发生的突出点分布范围相...     

煤与瓦斯突出的构造物理环境及其应用

将构造物理学的理论和方法应用于煤与瓦斯突出预测中,对地质构造控制煤与瓦斯突出机理及分布规律进行了研究,指出煤与瓦斯突出构造物理环境由构造组合特征、构造应力场、构造煤和煤层瓦斯四因素组成,探讨了煤与瓦斯突出构造物理环境各种因素控制突出的机理,提出了煤与瓦斯突出构造物理环境多种因素的综合作用控制地质构造带煤与瓦斯突出,为地质构造突出危险性判定提供了理论依据.工程实践证明,利用煤与瓦斯突出构造物理环境可以对煤与瓦斯突出进行准确地预测.     

大湾矿煤与瓦斯突出特征及影响因素分析

通过对大湾矿先后发生的17次煤与瓦斯突出进行统计分析,总结出该矿的煤与瓦斯突出特征及主要影响因素;大湾矿煤与瓦斯突出次大型突出为主,中、小型突出为辅。影响煤与瓦斯突出的主要因素有地质构造、构造煤、埋藏深度和作业方式等。     

岩浆侵入煤层对煤与瓦斯突出的影响

煤与瓦斯突出及瓦斯爆炸现象是煤矿安全生产的主要灾害之一。岩浆侵入破坏,改造了井田构造,使煤变质程度、煤层形态、煤层厚度等成煤地质要素发生变化,加剧了煤与瓦斯突出的危险性。本文介绍大兴井田岩浆侵入岩分布规律;分析了岩浆侵入对煤与瓦斯突出的影响。     

煤与瓦斯突出损伤动力演化机理

煤与瓦斯突出中力学性质表现得相当复杂.目前研究很少考虑瓦斯压力梯度对煤的流变破坏作用.本文中基于对煤岩力学性质新的认识,从煤岩损伤破坏的角度出发,综合考虑煤岩的物理力学性质,包括流变性质、地应力和瓦斯压力等因素.根据煤的力学试验结果所表现的非线性弹性性质,在分析瓦斯压力、地应力分别在突出过程中所起的作用基础上,将煤与瓦斯突出具有强烈时间效应的动态力学过程分为准备、发动、发展和终止4个阶段.对瓦斯压力、地应力和重力作用下煤的加速损伤演化所引起的煤与瓦斯突出进行了发生机理的阐述,从而得出煤壁内部瓦斯压力梯度是突出的主要动力源,地应力只是对突出起到辅助作用.对煤岩灾变的延期性、孔洞形状、声发射特征、相对瓦斯涌出量大大超过煤层瓦斯含量、突出煤的分选性、突出的终止过程等现象作新的解释和定性分析.     

采场应力和煤结构对煤与瓦斯突出的影响

本文通过具体实例,分析讨论了采场应力对矿井煤与瓦斯突出的控制作用;煤的物理性质对矿井煤与瓦斯突出的影响。研究表明:煤的灰分、挥发分含量直接影响着煤体瓦斯压力、含量及煤与瓦斯的突出。     

煤与瓦斯突出的初次破坏特征分析

针对煤矿煤与瓦斯突出动力现象的复杂过程,对突出启动前煤体的初次破坏特征进行了分析。特别是对影响突出发生的煤体初次破坏的几何特征以及层裂拱壳形成的力学原理,通过简化的力学模型做了分析,同时讨论了影响初次破坏特性的主要因素,包括与不同煤体结构相适应的煤体材料不同破坏准则的影响。为进一步认识煤与瓦斯突出的机理,突出的启动、发展演化提供一种思路,进而为突出的预测和防治提供基础。     

芦岭煤矿煤与瓦斯突出的地质因素分析及防治对策

煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中的一种复杂动力灾害现象,其产生的机理复杂,突出要素之间相互关联,具有突发性特征,其中以煤矿瓦斯地质特征对煤与瓦斯突出的影响最关键.通过对煤矿现场资料收集总结与分析,研究了芦岭煤矿瓦斯地质特征及与煤与瓦斯突出的关系,表明矿井瓦斯地质特征、印瓦斯的赋存受地质条件控制,地质构造和构造煤是引发煤与瓦斯突出的主要因素,并在此基础上提出了防治煤与瓦斯突出的相关对策.     

构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用

为了研究华北聚煤区南缘逆冲推覆构造带东北缘的区域构造应力场对平顶山矿区八矿己15煤层煤与瓦斯突出的控制作用,基于地质动力区划方法,对己15煤层顶板的岩体应力状态进行数值模拟,以应力等值线图的形式展示岩体应力的变化情况,将己15煤层顶板构造应力进行构造应力区的三级划分.分析得出构造应力场对煤与瓦斯突出起控制作用,构造应力区的分布决定了煤与瓦斯突出的区域性分布,为研究构造应力场对煤与瓦斯突出的控制作用提供了例证,为矿井开采过程中煤与瓦斯突出的预测和防治提供了依据.     

煤与瓦斯突出固气耦合方法研究

为了解决煤与瓦斯固气耦合的预测问题.煤与瓦斯突出、瓦斯抽放等从力学的角度看其基础都是一致的,都涉及到耦合作用下气体的流动和煤岩体的变形与破裂问题.耦合作用下瓦斯气体的流动和煤岩体的变形与破裂规律的研究,是研究煤与瓦斯突出机理、煤层瓦斯抽放的理论基础.阐述了煤与瓦斯突出的固气耦合机理,重点介绍了国内外煤与瓦斯突出研究方法.,     

煤与瓦斯突出过程的突变分析

为了揭示出煤与瓦斯突出的机理，运用非线性理论的重要分支一突变学理论对煤矿煤与瓦斯突出的机理和突出条件进行了定性分析。考察了有可能发生煤与瓦斯突出的煤岩系统的内在动力特征，通过建立煤与瓦斯突出的尖点突变模型，较为直观的对突出的孕育和突出过程做出了系统理论分析，得出了瓦斯突出起动的突变机制和条件，从而为煤与瓦斯突出灾害预测与防止提供了新的理论依据。     

不同瓦斯压力条件下的煤与瓦斯突出模拟实验

为探讨瓦斯压力在煤与瓦斯突出过程中的作用机制,利用自主研制的煤与瓦斯突出模拟试验台和同一种煤样,在煤样成型压力、煤样含水率、受力状况等参数均恒定的情况下,分别进行了5种不同瓦斯压力水平下的煤与瓦斯突出模拟实验。结果表明,煤与瓦斯突出可形成口小腹大的呈梨形或椭圆形的突出孔洞,且突出孔洞容积仅为突出煤体积的1/2～2/3;在瓦斯压力方面存在一个使煤与瓦斯突出发生与否的阀值,高于此阀值时,瓦斯压力愈大则突出强度亦愈大,且瓦斯压力作为突出发生的动力同时也对突出煤粉有一定的粉碎和抛出作用;煤样温度呈先升高后降低并连续变化的趋势,利用温度变化梯度可进行煤与瓦斯突出预测预报。     

基于地理信息系统和神经网络的煤与瓦斯突出预警

依据煤与瓦斯突出机理及突出过程物理特征,结合煤矿安全监测系统,提出以瓦斯浓度和煤体温度时间序列的煤与瓦斯突出预警指标,利用GIS技术和人工神经网络建立了煤与瓦斯突出预警模型.某矿17180工作面的预警结果表明:预警模型可以为煤与瓦斯突出预警提供技术支持.     

Matlab在工作面煤与瓦斯突出预测中的应用

考虑到煤与瓦斯突出发生的内在机理的复杂性,突出影响因素与突出事件之间的非线性,阐述了人工神经网络的原理和算法,在分析了煤与瓦斯突出的主要影响因素的基础上,依据功能强大的matlab神经网络工具箱,采用BP人工神经网络模型,通过训练得到了影响突出因素与突出事件之间的关系,为突出非线性动力机制及预测提供了新的途径.实例表明,Matlab神经网络工具箱用于煤与瓦斯突出预测是可行的.     

采掘工作面煤与瓦斯突出预测专家系统的研制

在全面分析了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 ,借助XF6 .1开发工具 ,结合焦作东部矿区实际地质构造 ,设计实现了基于Windows平台的工作面煤与瓦斯突出预测专家系统 ,结果表明 ,此专家系统能以专家级水平对王作面煤与瓦斯突出灾害做出比较准确的预测 ,从而保障煤矿的安全生产。     

考虑动静载加载的含瓦斯煤突出试验系统与应用

为研究深部开采条件下的复杂应力环境中煤层受动态载荷扰动发生煤岩动力灾害的过程和机理,在同类模拟突出设备基础上研制了动静载条件下的煤与瓦斯突出模拟实验设备。该实验装置包括煤样室、突出口装置、加载系统和计量系统。该实验设备能较好地模拟静态载荷和动态载荷共同作用下的突出现象,还可进行瓦斯吸附条件下的动静载突出实验,深入研究瓦斯吸附量对突出的影响。研究结果表明,在相同的动态载荷作用下,无瓦斯解吸过程比有瓦斯解吸过程更容易发生突出;无煤柱影响比有煤柱影响更容易发生突出,并且无煤柱影响的突出强度比有煤柱影响的要大。     

煤与瓦斯突出预测灰色理论-神经网络方法

将灰色理论-神经网络方法应用于煤与瓦斯突出预测中,利用灰色系统理论的灰色关联法确定了控制矿井煤与瓦斯突出的主控因素,并对煤与瓦斯突出主控因素进行筛选. 建立了煤与瓦斯突出危险性预测人工神经网络的数学模型和系统结构. 在平顶山八矿突出区进行了煤与瓦斯突出危险性预测应用,预测效果表明:利用灰色系统理论-神经网络方法对预测矿井煤与瓦斯突出是可行的.     

不同性质外液对煤与瓦斯突出防治效果影响

针对煤层注水防止工作面煤与瓦斯突出问题,以七台河新兴煤矿92#煤层工作面生产条件为背景,采用数值模拟研究和现场工业试验相结合的方法,研究了注入介质为纯水和表面活性剂溶液时,其对工作面钻孔围岩塑性浸润区和工作面垂直应力分布规律的影响。结果表明:具有煤与瓦斯突出危险的回采工作面预采煤体注液后,能够降低应力峰值、增加峰值距、扩大应力增高区的覆盖范围,从而使防突效果提高;防突效果的提高程度与所注入的外液性质有关,表现为表面活性剂溶液强于纯水;钻孔注液后,孔间塑性浸润区的发展状态与注液压力及所注入的流体介质性质有关。相同流体介质条件下,注液压力越大,塑性浸润区的发育范围也越大;在纯水中加入表面活性剂之后,其孔间塑性浸润区的发育不仅范围更大,速度更快,且在各方向上更为均匀。该研究对注水防止煤与瓦斯突出具有很好的实际指导意义。     

Mechanism investigation on coal and gas outburst: An overview

Coal and gas outburst is a frequent dynamic disaster during underground coal mining activities. After about 150 years of exploration,the mechanisms of outbursts remain unclear to date. Studies on outburst mechanisms worldwide focused on the physicochemical and mechanical properties of outburst-prone coal, laboratory-scale outburst experiments and numerical modeling, mine-site investigations, and doctrines of outburst mechanisms. Outburst mechanisms are divided into two categories: single-factor and multi-factor mechanisms. The multi-factor mechanism is widely accepted, but all statistical phenomena during a single outburst cannot be explained using present knowledge. Additional topics about outburst mechanisms are proposed by summarizing the phenomena that need precise explanation. The most appealing research is the microscopic process of the interaction between coal and gas. Modern physical-chemical methods can help characterize the natural properties of outburst-prone coal. Outburst experiments can compensate for the deficiency of first-hand observation at the scene. Restoring the original outburst scene by constructing a geomechanical model or numerical model and reproducing the entire outburst process based on mining environment conditions, including stratigraphic distribution, gas occurrence, and geological structure, are important. Future studies can explore outburst mechanisms at the microscale.