煤与瓦斯突出的动态过程研究

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基于PCA和案例推理的煤与瓦斯突出动态预测

基于PCA和案例推理的煤与瓦斯突出动态预测阎馨;付华;屠乃威【摘要】为了实现对煤与瓦斯突出快速、准确和动态预测，提出了一种基于主成分分析(PCA)和案例推理(CBR)的煤与瓦斯突出预测方法。

考虑煤与瓦斯突出多种影响因素，利用案例推理技术对煤与瓦斯突出危险性进行预测。

同时采用一种基于PCA的案例描述特征权值确定方法，以提高案例检索效率以及煤与瓦斯突出预测准确率。

利用实测数据对所提方法进行验证，实例验证结果表明，所提方法预测结果的准确性和稳定性更高，预测平均误差和最大误差分别仅为0.154%和0.77%，远小于模糊神经网络方法和专家给定权值的案例推理方法。

%In order to realize the accurate,speed and dynamic prediction of coal and gas outburst,a prediction meth⁃od based on principal component analysis(PCA)and case-based reasoning(CBR)was proposed. Considering multiple influencing factors of coal and gas outburst,the hazard prediction is done with CBR technology. At the same time,a method based on PCA is used in weights allocation for case retrieval and matching to improve the retrieval efficien⁃cy and prediction precision. The proposed method was validated using practical measured data. The simulation ex⁃ample shows that the proposed method provides more accurate and robust prediction results and the average predic⁃tion error and maximum prediction error are0.154%and 0.77%,respectively. The prediction errors are much less than that obtained from the fuzzy neural network method and the CBR method using weights given by experts.【期刊名称】《传感技术学报》【年(卷),期】2015(000)007【总页数】7页(P1028-1034)【关键词】煤与瓦斯突出;动态预测;特征权值;主成分分析;案例推理【作者】阎馨;付华;屠乃威【作者单位】辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105;辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105【正文语种】中文【中图分类】TD713阎馨*，付华，屠乃威（辽宁工程技术大学电气与控制工程学院，辽宁葫芦岛125105）煤与瓦斯突出是破碎的煤、岩和瓦斯在地应力、瓦斯的共同作用下，由煤体或岩体内突然向采掘空间抛出的异常动力现象，是严重威胁煤矿安全生产的重大自然灾害之一。

煤与瓦斯突出的球壳失稳机理

煤与瓦斯突出的球壳失稳机理单位(公章)成果名称煤与瓦斯突出的球壳失稳机理申报单位名称：中国矿业大学通讯地址，江苏徐州邮政编码221008联系人蒋承林电话(区号)0516电子信箱cljiang@传真(区号)成果完成单位1.中国矿业大学2. 3.成果类别：新技术新方法成果水平：国际领先国际先进国内领先国内先进成果来源：国家计划成果评价方式：鉴定验收专利成果简介(主要包括：立项背景、成果特点，创新性，成果水平，应用效果及推广前景等，2000字)煤与瓦斯突出是煤矿井下生产过程中发生的一种异常复杂的动力现象，表现为大量的煤体和瓦斯突然抛向巷道空间，造成煤流埋人、巷道充满瓦斯、使人窒息，甚至引起瓦斯爆炸。

自1834年法国发生世界上第一次有记载的突出以来，世界上各突出严重的国家都投入了大量的人力物力，开展突出机理、预测及防治技术的研究，提出的关于突出机理的假说已有几十种，但是对于突出的原因、过程及一些细节还不十分明确，现场存在着相当一些特殊的突出现象也无法解释，由此也影响了突出预测和突出防治技术的发展。

煤与瓦斯突出是发生在含气介质中的一种动力现象。

在煤矿中，有各种各样的动力现象。

要研究煤与瓦斯突出的机理，就要对煤矿井下的动力现象进行分类，以使煤与瓦斯突出与其它动力现象区分开来。

为此我们依据产生动力现象的”力”和”介质”的不同，将煤矿中发生的动力现象分为五个大类十个小类。

根据这种分类，煤与瓦斯突出属于一种由地应力和瓦斯压力共同作用、发生在含瓦斯软煤中的动力现象。

为了分析煤与瓦斯突出过程，我们从力学分析入手，建立了由石门进入半无穷大含瓦斯软煤层时工作面前方的静态应力场；再推导了爆破瞬间掘进工作面由初始应力场向静态应力场转变过程中的动态应力场；最后得到了突出过程中工作面前方动态应力场的分布。

尽管这种动态应力场是一种近似的应力场，但为分析突出过程奠定了基础。

通过分析动态应力场对任一煤体质点的作用，我们发现：每一个煤体质点在突出过程中共经历了6个不同的变化过程，这就是(1) 应力集中过程；(2) 地应力破坏过程；(3) 瓦斯撕裂裂纹过程；(4) 煤壳失稳抛出过程；(5) 煤体搬运过程及(6)静止解吸过程；由此认识到突出过程的实质是地应力首先破坏煤体，在煤体内产生”I”型裂纹，煤体内的瓦斯向这个”I”型裂纹释放，致使”I”型裂纹扩展，形成一个个球盖状的煤壳，然后这些球盖状的煤壳又在瓦斯压力的作用下抛出，推动地应力峰移向煤体深部，继续破坏煤体，形成连续的突出现象；从力学的角度来看，任一煤体质点要发生突出必须连续满足三个力学条件；而从能量的角度来看，真正决定煤体能否突出的是煤体破坏后最初释放出来的瓦斯膨胀能，我们称其为初始释放瓦斯膨胀能。

煤与瓦斯突出机理

(8)顶板位移不均匀说日友的小田仁平次等提倡这一假说，他们认为，瓦斯突出是由于煤层顶底板不规则和不连续移动而引起的一种动力现象。并指出．顶底板移近速度值增加又下降后，才发生突出。
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以地压为主导作用的假说同样也能解释相当一部分突出现场的现象、但也还有许多观象不能解释，如：
1. 在瓦斯不大的矿井，即使开采深度很深(400一500 m)，也不会发生突出。
13
6. 在一些特大型的突出中，每吨喷出煤的瓦斯涌出量比煤层瓦斯含量高得多．即可以在短时间内涌出数十万以致上百万立方米瓦斯气体．逆风流运行并可充满数干米的巷道。
7. 准备巷道中地压显现不如回采巷道明显，但准备巷道的突出次数与强度均比回采巷道工作面的大。
8. 在乎巷及下山也发生突出。 9. 在进行工作面支护甚至无人作业时，地压作用并不大，也有突出发生。 10. 当增加煤体水分降低煤体强度时，煤的突出危险性反而降低。
过程是一层一层进行的。当突出危险带表面急剧暴露时．由于瓦斯压力梯度作用使分层承受拉力，当拉力大于分层强度时、即发生分层从煤体上的分离。分层分离是一切突出的重要组成部分，影响着突出的主要待征，但并没有全面反映突出过程的多种形式。
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例如，分层分离波统过部分的压碎带，通常决定于地压作用，伴随声响激发此时暴露面上约分层分离。突出常常是重复的破坏组合．一部分是瓦斯参与下的分层分离而破坏，另一部分是地应力破坏。在急倾斜煤层的某些部分，则在自身的重力作用下分离。
2
(2)粉煤带说前苏联的几比贝可夫、德国的 M．鲁夫、英国的H．布列斯克以及日本的植木七郎提倡的粉煤带说认为，由于地质构造或矿山压力的作用，原生煤层被破碎成粉状．这些粉煤极易放出瓦斯。当巷道接近这一地带时，粉煤在较小的瓦斯压力作用下，就能与瓦斯一起喷出。

煤与瓦斯突出前瓦斯涌出动态混沌特性

大Ｌａｕｏｙｐｎｖ指数Ｌ１Ｅ；可以应用混沌理论分析突出前瓦斯涌出量时间序列的非线性特征。为煤与瓦斯突出预测研
究提供了一种新思路。关键词：煤与瓦斯突出；瓦斯涌出；混沌；相空间；时间序列中图分类号：Ｔ１Ｄ７３文献标识码：Ａ
Ｃｈｏｉｈｒｃｅｉｔｓｏａｙａｉｍｉｓｏｒｏｏｌｎａａｔｃａａｔｒｓｉｆｓｄｎｍｃｅｓｉｎｐｉｒｏｃａｄｇｓｃｃｇｔａｏｔｕｓｕｂｒｔ
Ａｂｔａｔｓｒｃ：Ｔｈｓａｅｒｓｎｓａｍｅｈｄｆｒｓｕｙｎｅｃａｔｈｒｃｅｓｃｏａｍｉｓｏｍｅｓｒｓｒｏｉｐｐｒｅｅｔｔｏｄｉｇｔｈｏｉｃａａｔｒｔｆｓｐｏｔｈｃｉｉｇｅｓｉｎｔｅｉｉｒｏｉｅｐｔｇｓｏｔｕｓ．１１ｈｓｐｃｆｇｓｅｓｉｎｔｅｓｒｓｐｏｏｃａｎａｕｂｒｔｉｏｌｍｉｅｉａｕｂｒｔ１ｅｐａｅｓａｅｏａｍｉｓｉｅｅｒｒｔｏｌａｄｇｓｏｔｕｓｎａｃａｎｓｏｍｉｉｒｃｎｔｃｅ．ＳｔｒｔｄｅｅｄｎｉｅｓｎｎｏｒｌｔｎｄｍｅｓｎｏａｍｉｓｏｉｅｅｒｒｔｅｏｓｒｔｄａｕａｅｍｂｄｉｇｄｕｍｎｉｓａｄｃｒｅａｉｉｎｉｆｇｓｅｓｉｎｔｏｏｏｍｅｓｒｓｐｏｏｉｉｏｔｕｓｒａｃｌｔｄｕｉｇＧ— ｌｏｔｍ．ｎａｄｔｎｔｅｌｒｅｔｙｐｎｖｅｐｎｎｓｃｌｕａｅｓｇＷｏｆｕｂｔｅｃｌｕａｅｓＰａｇｒｈＩｄｉｏ，ｇｓａｕｏｘｏｅｔａｃｌｔｄｕｉｌｒａｎｉｉｈａＬｉｎａｇｒｈＴｅｅｅｄｎｐｃｉｎｉｎｖｌｅｒｇｆｅｃｒｉａｍｉｓｎｑａｔｙｔｅｉｓｉｏ６ｌｏｔｍ．ｈｍｂｄｉｇｓａｅｄｍｅｓｏａｕａｅｏｅｔｎｇｓｅｓｉｕｎｉｍｅｓｒｅｆｍｉｎｈｔａｏｔｉｓｒｔ，ｄｔｅｓｂｅｖｌｅｏｙｐｎｖｅｐｎｎ，ｅｌｒｅｔＬａｕｏｘｏｅｔｉ．７．ｈｅｕｔｈｗａ０７ａｔｌａｕｆＬａｕｏｘｏｅｔｔａｇｓｙｐｎｖｅｐｎｎ，ｓ００４Ｔｅｒｓｌｓｏｔｔｎｈａｈｓｈｈａｍｉｓｏｉｓｒｓｐｉｒｏｌｔｅｇｓｅｓｉｎｔｅｅｒｏｏｃａｄｇｓｏｔｕｓｈｏｉｅｅ．ｈｓｓｄｒｖｄｓａｎｗｙｆｒｍｅｉｔｎａａｕｂｔｓａｃａｔｓｒｓＴｉｔｙｐｏｉｅｅｗａｒｉｃｉｕｏｃａｎａｕｂｒｔｒｄｃｉｎｏｌｄｇｓｔｕｓｐｅｉｔ．ａｏｏＫｅｒｓｃａｎａｕｂｒｔｇｓｅｓｉｎ；ｃａｓｐａｅｓａｅｔｅｅｙｗｏｄ：ｏｌｄｇｓｏｔｕｓ；ａｍｉｓｏａｈｏ；ｈｓｃ；ｉｓｒｓｐｍｅｉ

基于混沌理论的掘进工作面煤与瓦斯突出特征研究

摘
要：与瓦斯突出是一种极其复杂的动力现象，于非线性动力系统在时空演化过程中的灾变煤属
行为。探索煤与瓦斯突出的规律性，对预防煤与瓦斯突出具有非常重要的理论和实践意义。为此，对针某掘进工作面的２组瓦斯涌出数据，用非线性理论对其进行研究，索煤与瓦斯突出预测的新方法。应探首先对经过预处理的时间序列进行相空间重构，析了时间序列的混沌特征量，明其混沌特性，分证并根
．・
对于瓦斯涌出时间序列来说，征其混沌特征表的相关的混沌参数有关联维Ｄ、阶Ｒｎｉ二ｅｙ熵、Ｌａｕｏｙｐｎｖ指数等，通过对上述２组瓦斯涌出的时间
序列进行分析，明其混沌特性，而提出判别突出证从
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作者简介：亚军（９０）男，北张家口人，士，王１８一，河硕讲
师，要从事安全科学理论和煤矿安全方面的教学研究工作。主
Ｅ—ｍｉｗｊ０２＠１３ｃｍ。ａ：ｙ．３８６．ｏｌ
收稿日期：００— ３—１；００— ７— ７修订２１０７２１０２基金项目：龙江科技学院引进人才科研启动基金项目黑
（６—２０４）
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２瓦斯涌出时间序列的混沌特征

采动影响下煤层瓦斯运移规律研究

采动影响下煤层瓦斯运移规律研究张建利【摘要】煤层中的瓦斯流动是一个瓦斯气体运移与煤层固体变形之间相互耦合的复杂过程.以鹤煤三矿3号煤层4101工作面为研究对象,建立了双重孔隙特性瓦斯运移数学模型,借助有限元方法量化分析了气体运移、钻孔破坏之间的气固耦合现象,分析了塑性破坏对渗透率的影响,并利用Comosol研究了注入空气对瓦斯压力、流量的作用过程.现场试验表明,数值模拟所得结果较好地匹配了现场瓦斯压力结果,数据间的差异可能来自于对煤层赋存环境的理想简化,所建立抽采模型可以用于矿井抽采钻孔参数设计与抽采效果评价.【期刊名称】《中州煤炭》【年(卷),期】2019(041)004【总页数】7页(P54-59,62)【关键词】瓦斯抽采;运移规律;数学模型;数值模拟【作者】张建利【作者单位】河南能源化工集团鹤煤公司三矿,河南鹤壁458000【正文语种】中文【中图分类】TD712.60 引言中国是一个煤炭资源大国，也是一个以煤为主要能源的国家，多年来煤炭占据中国能源消费的主体地位。

在中国境内煤层瓦斯抽采中，面临着压力下降速度慢、浓度衰减快、煤层渗透率偏低等共性问题。

伴随煤炭开采，瓦斯事故在中国煤矿事故中所占比例约为50%。

对于煤矿井下瓦斯抽采，井下顺层钻孔、穿层钻孔由于具有施工简便、消除突出危险性好等优点，在瓦斯灾害治理中应用广泛。

对于瓦斯在煤层中运移，大多数研究人员均认为煤层有效应力、瓦斯压力，两者间具有明显的气固耦合特性。

当煤层受力变形，会引起煤体孔隙体积变化，从而进一步影响煤层渗透率，提高煤层渗透率对促进瓦斯抽采具有明显提升作用。

在瓦斯吸附/解吸实验基础上，为量化分析基质收缩、膨胀作用对煤层渗透率的影响，Jonny Rutqvist等人提出了孔隙瓦斯压力变化的渗透率耦合模型，并分析了基质收缩效应对渗透率的影响。

此后，气固耦合作用下的煤层渗透率模型研究便没有很大推进。

Gilman 与Beckie，Harpalani、Chen、Sawyer以及 Seidle、Huitt等［1-3］在不同假设基础上，纷纷建立了相应的渗透率理论模型。

煤与瓦斯突出的几点认识

出矿井采用针对性防治煤与瓦斯突出的措施，这样有助于矿井的生产和安全管理。２．２煤与瓦斯突出评价的局限性
位一体 ” 的综合防突措施，存在很多弊端。对轻微突出
危险矿井，采取综合防突措施，占用矿井的生产时间，制约了矿井的生产能力，影响了矿井的经济效益；对严重突出矿井而言，综合防突措施的有关措施具有模糊性，在实际操作中，很难掌握，从而造成人员伤亡事故
２０１７年第１２期
西部探矿工程
１７１
煤与瓦斯突出的几点认识
文字
（贵州省煤矿设计研究院，贵州贵阳５５００２５）摘要：结合煤与瓦斯突出评价工作的实际情况，浅谈对煤与瓦斯突出矿井的等级划分、煤与瓦斯突出评价的局限性、煤与瓦斯突出放炮管理的认识。
关键词：煤与瓦斯突出；评价；认识
中图分类号：ＴＤ７１２文献标识码：Ａ文章编号：１００４ — ５７１６（２０１７）１２～０１７１ — ０２
１概述
的特征及危害大小，包括最大突出强调、平均突出强度、突出频度、瓦斯逆流次数、最大吨煤瓦斯涌出量、突
的发生。
２．２．１煤与瓦斯突出评价的局限性分析以往的煤与瓦斯突出的评价中，采用的致因因素仅局限为煤与瓦斯突出的技术参数，忽略了煤与瓦斯突出的实际防治工作中的人、机、环境、管理的因素，近几年来我省煤矿煤与瓦斯突出事故接二连三的发生，突出的主要原因为突出措施的执行不力、管理缺限所造成的，煤与瓦斯突出的防治工作是一个复杂的系统工程，忽略任何一种因素都有可能诱发煤与瓦斯突出。２．２．２煤与瓦斯突出评价指标因素

浅谈煤与瓦斯突出的机理、类型与一般规律

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。煤矿天地ｏ
ＳＩＮＥ＆ＴＣＯＯＹＩＦＲＴＯＮＣＥＣＥＨＮＬＧＯＭＡＩＮ
２００７年
第３Ｏ期
浅谈煤与瓦斯突出的机理、类型与一般规律
常先隐（国投新集能源股份有限公司新集一矿安徽
淮南
２２７）３１２
【摘要】该文结合国内外对煤与瓦斯突出的研究的现状，对煤与瓦斯突出的机理、预测与一般规律进行了研究分析。、【关键词】煤与瓦斯突出；机理；类型；预测
Ｏｎｔｏｌａｄｇｓｏｂｕｓｃａｉｍ，ｔｐｓａｄｔｅｇｎｅａａｈｅｃａｎａｕｔｒｔｍｅｈｎｓｙｅｎｈｅｒｌｌｗＣｈｎｇＸｉｎｉａａ－ｙｎ
一
、
煤与瓦斯突出的类型
的效果。
一
５神经网络方法进行突出预测煤与瓦斯突出，发生是由地应．其力、压瓦斯、的结构性能、高煤地质构造、厚变化、煤煤体结构及围岩特突出、岩石与Ｃ２突出等。由于突出时的原动力和所表现现象的不Ｏ其同．与瓦斯突出可分为突出、出、出３种情况。煤与瓦斯突出的征诸多因素决定的。突出灾害的发生是极不规则的，所处的系统是煤倾压个不断变化的系统．各种力学作用与这些作用所形成的地质体，大般规律如下：出的次数和强度随开采的深度增加而增加：出多突突煤与瓦斯的突出包括：与甲烷突出、煤岩石与甲烷突出、与Ｃ２煤Ｏ

2024年煤矿煤岩动力灾害监测预警技术进展（三篇）

2024年煤矿煤岩动力灾害监测预警技术进展我国煤岩动力灾害世界第一煤岩动力灾害，主要包括煤与瓦斯突出和冲击矿压。

突出是采掘工作面周围煤岩向采掘空间高速喷出的一种动力灾害过程，高地应力和高压瓦斯是能量的主要来源。

我国最大的突出灾害发生在四川三汇坝一井，在几钟内突出煤岩12780吨，喷出瓦斯气体140万立方米。

冲击矿压灾害是在高应力作用下，采掘空间周围的煤岩体失稳破坏并向采掘空间高速运动的动力灾害过程，高地应力是主要能量来源。

我国最大的冲击矿压发生在抚顺老虎台矿，震级达到里氏4.3级。

煤岩动力灾害除造成人员伤亡外，还严重摧毁巷道等采掘空间、破坏保障安全的通风系统。

灾害过程伴随矿井瓦斯涌出异常，常诱发重特大瓦斯爆炸事故，造成群死群伤。

xx年郑州大平矿死亡148人的瓦斯突出—瓦斯爆炸事故;xx年辽宁阜新孙家湾矿死亡214人的冲击—瓦斯爆炸事故;xx年黑龙江鹤岗新兴煤矿死亡108人的瓦斯突出—瓦斯爆炸事故。

这类灾害严重威胁矿井安全，是煤矿重大工程灾害。

我国是世界上煤岩动力灾害最严重的国家。

截至xx年，我国已备案的煤岩动力灾害矿井达1420多个。

由于种种原因，还有超过一倍数量的这类矿井没有备案。

据不完全统计，我国已累计发生31000多次动力灾害，平均每年死亡近300人。

目前，除海南、广东、福建、浙江、西藏等少数省区外，我国主要采煤省区不同程度地受动力灾害的威胁，著名的平顶山、淮南矿区的主力矿井全部为突出矿井，兖州矿区主力矿井受冲击灾害威胁严重。

随着煤矿开采深度的不断增大，灾害更为严重，预防的难度也在不断加大。

我国煤矿国有重点矿平均采深700米，最深达1365米，煤层最大瓦斯压力达10兆帕。

来自权威部门的统计表明，“十一五”期间，我国煤矿重、特大瓦斯突出事故的起数和死亡人数分别占40%和28.5%;xx年发生的11起重特大瓦斯事故中，煤与瓦斯突出事故6起，死亡150人，分别占54.5%和68.2%。

从煤矿重特大事故看，煤与瓦斯突出事故的比例逐年上升，遏制煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害事故是今后减少煤矿重特大事故的重中之重。

煤与瓦斯突出预警方法探讨

煤与瓦斯突出预警方法探讨赵旭生;宁小亮;张庆华;马国龙【摘要】给出了煤与瓦斯突出预警的定义,明确指出了突出预警与预测的区别;从空间、时间和指标体系的角度对突出预警进行了分类,并根据突出灾害特点提出了突出预警应该具有的特征;以系统论和事故理论为指导,分析了突出预警系统构成和实现途径,并阐述了从警源监测、警兆识别、警情分析、警度发布和预警响应5个方面进行突出预警的步骤,同时给出了采用预警总准确率、漏报率和虚报率3个指标进行预警效果评价的方法.现场应用结果表明,所提突出预警方法的平均状态预警总准确率为89.1％,平均趋势预警总准确率为92.5％,漏报率为0.%Definition of early warning of coal and gas outburst was given,and difference between the early warning and forecasting was clearly pointed out.The early warning of coal and gas outburst was classified from angle of space,time and index system,and features of the early warning were put forward according to specific characteristics of coal and gas outburstdisaster.System structure and implementation of the early warning were analyzed guided by system theory and accident theory.Steps of the early warning were described from five aspects of detection of risksource,warning sign identification,analysis of warning situation,alert release and early warning response.Method of effect evaluation of the early warning was put forward by using three indicators of initial warning accuracy,false negative rate and false alarm rate.The field application results show that the average accuracy rate of state warning is 89.1％,theaverage accuracy rate of trend warning is 92.5 ％,and the false negative rate is 0.【期刊名称】《工矿自动化》【年(卷),期】2018(044)001【总页数】5页(P6-10)【关键词】煤与瓦斯突出;突出预警;预警分类;平均状态预警总准确率;平均趋势预警总准确率;漏报率【作者】赵旭生;宁小亮;张庆华;马国龙【作者单位】中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆400039;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037;中煤科工集团重庆研究院有限公司,重庆 400039;瓦斯灾害监控与应急技术国家重点实验室,重庆400037【正文语种】中文【中图分类】TD713【编者按】煤与瓦斯突出是煤炭开采过程中产生的瓦斯动力现象，对煤矿安全生产危害很大。

基于异常节点排除的煤与瓦斯突出检测方法研究

图２传感器软件流程图
图１瓦斯传感器节点硬件结构图
２、瓦斯传感器节点软件设计瓦斯传感器节点软件的任务是要处理瓦斯检测浓
收稿日期：２０１３— ０５— ０８
然后，通过采集矿井中的瓦斯数据，再对当时的系统运行情况做出一个整体的分析和二次利用，充分实现对矿井中瓦斯的监控和提前报警。二、基于异常节点排除的煤瓦斯突出检测方法（一）异常节点排除的重要性我国现在保障煤矿安全所主要采用的监控系统是按照规定的必备系统之一，其功能主要体现在检测井下主要环境的指数以及矿井设备运行的情况，以便当发生危急情况时，可以及时地进行预警和判断，自动采取一些有效的应对措施来保障安全。但是，现在的安全监控系统最主要的还是检测矿井瓦斯等参数动态变化，只要参数没有超过所预设的数值，就自动认定为正常，这导致系统可能并不能够做到第一时间发现瓦斯动态的异常变化，更不用说提前采取相应的预警防范措施了，另一个更重要的问题是系统过于依赖数据，一旦所检测的数据中由于各种原因而出现了异常节点，将会影响系统正常的运行。因为矿井下的操作环境交错，设备器具会产生互相之间的干扰，产生各种强烈的电磁信号，这会导致设备器具
ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８— ０１５５．２０１３．０７．０２５

煤与瓦斯突出演化过程模拟实验研究

煤与瓦斯突出演化过程模拟实验研究一、本文概述本文旨在通过模拟实验，深入研究煤与瓦斯突出的演化过程。

煤与瓦斯突出是煤矿生产中常见的地质灾害，对矿工的安全生产和煤矿的经济效益产生严重影响。

因此，深入了解煤与瓦斯突出的演化过程，对于预防和控制这一灾害具有重要的理论价值和现实意义。

本文将首先介绍煤与瓦斯突出的基本概念和特征，阐述其发生的条件和机制。

然后，将详细介绍模拟实验的设计和实施过程，包括实验设备、材料、方法以及实验步骤等。

接着，将重点分析模拟实验的结果，通过数据分析和图像处理等手段，揭示煤与瓦斯突出的演化规律和特征。

本文的创新点在于采用模拟实验的方法，通过控制实验条件，模拟煤与瓦斯突出的实际演化过程，从而更加深入地了解其发生机制和演化规律。

本文还将结合前人研究成果，对模拟实验结果进行验证和对比，以提高研究的准确性和可靠性。

本文旨在通过模拟实验，深入探究煤与瓦斯突出的演化过程，为煤矿安全生产和灾害预防提供理论依据和技术支持。

二、煤与瓦斯突出机理分析煤与瓦斯突出是煤矿生产过程中的一种严重自然灾害，具有突发性强、破坏力大、难以预测等特点。

为了深入了解其发生机理，众多学者进行了大量的现场观测、理论分析和实验研究。

本文将从力学、气体动力学以及物理化学等多个角度，对煤与瓦斯突出的机理进行深入分析。

从力学角度来看，煤与瓦斯突出是在地应力、瓦斯压力和煤体自身强度三者相互作用的结果。

当地应力超过煤体的抗压强度时，煤体发生破坏，形成裂缝和破裂面。

同时，瓦斯压力在裂缝中积聚，当瓦斯压力超过煤体的抗拉强度时，煤体发生突然破裂，瓦斯瞬间释放，形成煤与瓦斯突出。

从气体动力学角度来看，煤与瓦斯突出的发生与瓦斯在煤体中的运移和聚集密切相关。

瓦斯在煤体中的运移受到地应力、煤体孔隙结构、瓦斯压力和温度等多种因素的影响。

当瓦斯在煤体中聚集到一定程度时，形成高压瓦斯包，一旦煤体发生破坏，高压瓦斯包瞬间释放，形成煤与瓦斯突出。

煤与瓦斯突出的发生还与煤体的物理化学性质有关。

第二章煤与瓦斯突出

第二章煤与瓦斯突出2．1 煤与瓦斯突出机理2．1．1 煤与瓦斯突出机理概述煤与瓦斯突出机理，是指煤与瓦斯突出发生的原因、条件及其发生、发展过程。

关于突出机理，迄今尚未得到根本解决，大部分是根据现场统计资料及试验室研究提出的各种假说。

这些假说只能对某些现象给予解释，还不能得出统一的完整的突出理论。

2．1．1．1 煤与瓦斯突出机理的相关假说突出假说归纳起来有下列几种。

1．瓦斯为主导作用的假说（1）瓦斯包说，认为煤层内存在着积聚高压瓦斯空洞，其压力超过煤层强度减弱地区煤的强度极限，当工作面接近这种瓦斯包时，煤壁会发生破坏并抛出煤炭。

（2）粉煤带说，认为因地质构造作用，把煤粉碎成粉状，当巷道接近这一地带时，粉煤在不大的瓦斯压力作用下，与瓦斯一起喷出。

（3）煤透气性不均匀说，认为煤层中有透气性变化剧烈的区域，在这些区域的边缘，瓦斯流动速度变化很大。

如透气性小的煤恰好是坚硬的煤，而透气性大的又是不坚硬的煤，那么当巷道接近这两种煤的边界时，瓦斯的潜能就能将煤喷出。

（4）突出波说，认为瓦斯潜能要比煤的弹性变形潜能大十余倍，当巷道接近煤强度低的地区时，在瓦斯作用下，可产生连续破碎煤体的突出波。

（5）裂缝堵塞说，认为由于均匀排放瓦斯的裂缝系统被封闭和堵塞，在煤层中形成增高的瓦斯压力带，从而引起突出。

（6）闭合孔隙瓦斯释放说，认为近工作面地带，由于煤吸收和解吸瓦斯的周期性，使其强度降低，包含在闭合孔隙中的瓦斯在孔隙壁的闭合面和敞开面之间产生很大压力差，当煤体破坏时，便被解吸瓦斯抛出巷道。

（7）瓦斯膨胀应力说，认为煤层中存在瓦斯含量增高带，因而引起煤体的膨胀应力增高，此处煤层透气性接近于零。

当巷道掘进时，其应力急剧降低，造成煤的破碎和突出。

（8）火山瓦斯说，认为由于火山活动，煤受到二次热力变质，产生热力变质瓦斯和岩浆瓦斯，从而在煤层内、特别在断层部分，形成高压瓦斯区，当进入这些地带采掘时，可能引起突出。

（9）瓦斯解吸说，认为卸压时煤的微孔隙扩张，孔隙吸附潜能降低，吸附瓦斯的内能转化为游离瓦斯压力，使瓦斯压力升高，破坏不坚硬的煤而引起突出。

煤与瓦斯突出的预防（二篇）

煤与瓦斯突出的预防（一）几个案例1．世界上第一次有记载的突出1834年3月22日，法国鲁阿尔煤田伊萨克矿在急倾斜厚煤层平巷掘进工作面发生了突出。

支架工在架设支护时，发现工作面煤壁外移，3个工人赶忙撤离，巷道中瞬时充满煤粉13米长，煤尘弥漫，1人被煤流埋没死亡，1人窒息死亡，只有1人幸免于难。

煤突出后迎头支架倾倒，煤粉散落长度15米。

无瓦斯浓度记录。

2.世界第一次瓦斯与煤猛烈突出18xx4月17日，比利时的阿格拉波2号井，在向上掘进580米至610米水平之间的联络眼时，突然发生瓦斯与煤突出，突出强度420吨煤，瓦斯50万米（立方）以上。

最初瓦斯喷出量高达每分钟3000米（立方）以上。

瓦斯逆风流从入风提升井反冲至地面，距该井口23米处绞车房附近的火炉引燃了瓦斯，火焰高出井口50米，井口附近的地面建筑物烧成一片废墟，2小时后，火焰将要熄灭之时，又连续发生7次瓦斯爆炸，约每隔7分钟爆炸一次，井下209人中死亡121人；井口地面上烧死3人，烧伤11人。

3.世界上迄今强度最大的突出世界上迄今为止强度最大的突出灾害发生在1969年7月13日原苏联加加林煤矿，在深710米水平主要石门揭露仅1.03米薄煤层时，突然发生煤突出14000吨，瓦斯25米（立方）的大灾害。

4.我国有记载的第一次煤与瓦斯突出1950年吉林省辽源矿务局富国西二坑，在垂深280米煤巷掘进时发生突出。

此前约在1938年前后该矿曾发生过突出现象，但无记载。

5.中国迄今强度最大的煤与瓦斯突出1975年8月8日重庆天府矿务局三汇坝一矿主平硐，一次突出演示12780吨，突出煤8000吨，瓦斯140万米（立方）。

这次大灾是主屏硐揭穿6号煤层放震动炮时发生的。

我国属多瓦斯突出矿井的国家之一，在统配煤矿中至上世纪80年代末共有矿井624对，其中有煤和瓦斯突出危险的矿井有293对，占46%。

发生煤与瓦斯突出总次数累计已有9000次左右。

（二）预防煤与瓦斯突出的技术措施1．开采解放层在有煤与瓦斯突出危险的矿井中，在开采煤层群的条件下，矿工们应首先开采没有突出危险，或突出危险性较小的煤层。

煤与瓦斯突出预测方法的研究现状及发展趋势研究

煤与瓦斯突出预测方法的研究现状及发展趋势研究【摘要】煤与瓦斯突出事故是煤矿安全生产过程中严重的危害之一，造成了严重的经济损失且带来了严重的人员伤亡。

通过查阅相关文献，对煤与瓦斯突出预测方法的研究现状进行了分析总结，并对其发展趋势进行了分析。

通过分析发现：动态连续不接触式预测法是煤与瓦斯突出预测方法的发展趋势，进行深入的研究和现场实践建立对煤与瓦斯突出的模式识别技术并开发相应软件势在必行。

【关键词】煤与瓦斯突出预测方法研究现状发展趋势1 引言我国煤与瓦斯突出矿井数量多，分布范围广，并且突出次数频繁，带来了巨大的损失。

煤与瓦斯突出是煤矿井下开采过程中发生的一种煤和瓦斯的突然运动，它是煤矿井下含瓦斯煤体在极短的时间内（多则数分钟，少则数秒或几十秒钟）从煤壁内部以极快的速度与强大的冲击力向采掘空间喷出大量的煤和瓦斯的动力现象。

煤与瓦斯突出严重威胁着煤矿的安全生产，造成埋人、破坏设施，突出的瓦斯会使人窒息或引起瓦斯爆炸，造成严重的人员伤亡和矿井损毁事故。

由于其发生的突然性和强烈的破坏性，不仅危及煤矿安全生产和人身安全，而且制约了矿井生产能力的发挥，影响了矿井的安全效益和社会效益，给社会造成了不良影响。

因此，研究预测煤与瓦斯突出的预测方法具有重要意义。

2 煤与瓦斯突出预测方法的研究现状2.1 预测方法的分类煤层突出危险性预测实质上是用煤与瓦斯突出的前期因子对后期预报对象进行分类预测的问题。

突出预测从预测的范围与时间大致可分为两类：区域预测和局部预测。

前者的任务是确定矿井煤层和煤层区域的危险性，这种预测也可称为长期预测；后者的任务是在前者的基础上，及时预测局部地点即采掘工作面的突出危险性，这种预测又可称为日常预测或工作面预测。

根据突出预测过程及其连续性，日常预测又可分为静态不连续接触式和动态连续不接触式两类预测方法。

静态不连续接触式预测法是指从现场工作面含瓦斯煤体中提取煤体或瓦斯在某一时刻所处状态的某种量化指标而确定危险性的方法。

煤与瓦斯突出的预测及防治措施

煤与瓦斯突出的预测及防治措施学院：能源科学与工程学院专业：采矿本1101学号：321102010113姓名：倪开放煤与瓦斯突出的预测及防治措施摘要:介绍了瓦斯的形成及赋存情况，并总结分析了国内外煤与瓦斯突出机理、突出类型、突出条件、突出一般规律和影响因素的基础上，重点比较分析了煤与瓦斯突出预测的各种方法及针对性防治措施，而且总结出了各种防突的方法的效果的比较。

关键词:煤与瓦斯突出预测防治措施1 概述古代植物在堆积成煤的初期，纤维素和有机质经厌氧菌的作用分解而成。

在高温、高压的环境中，在成煤的同时，由于物理和化学作用，继续生成瓦斯。

煤层中瓦斯总体来说分为两个阶段：一：生物化学成气时期，厌氧微生物分解有机物产生CH4；二：煤化变质作用时期，有机物在高温、高压下，挥发份减少固定碳增多，生成气体主要为CH4和CO2。

瓦斯不助燃也不能维持呼吸，达到一定浓度时，能使人因缺氧而窒息，并能发生燃烧或爆炸。

瓦斯主要的赋存状态主要以游离态、吸附在煤的表面、吸着在煤上以键连在一起。

煤矿地下采掘过程中，在极短的时间内，从煤、岩层内以极快的速度向采掘空间内喷出煤、岩和瓦斯，并伴随有巨响及七郎现象，称为煤与瓦斯突出。

这是煤矿地下开采过程中的一种动力现象。

煤与瓦斯突出是煤矿重大灾难之一，事故时所产生的高速瓦斯流能够摧毁巷道设施，破坏通风系统，甚至造成风流逆转；喷出的瓦斯由几百到几万平方米，能够使巷道充满瓦斯，造成人员窒息；喷出的煤、岩由几千吨到万吨以上，能够造成煤流埋人；动力效应可能导致冒顶和火灾事故的发生，有时伴生瓦斯燃烧或爆炸。

2 煤与瓦斯突出的机理与过程2.1煤与瓦斯突出的机理突出机理是解释煤与瓦斯突出原因和过程的理论见解。

突出是十分复杂的自然现象，假说很多，至今还没有形成共识。

但多数人认为，突出是地应力、瓦斯压力和煤层物理力学性质综合作用的结果。

许多国家对煤与瓦斯突出机理的研究都很重视，并取得了一定成果，但由于突出机理的复杂性及突出现象的多样性，目前对突出机理的认识仍处于假说阶段。

五轮山煤矿“8.1”煤与瓦斯突出事故分析报告9.5讨论修改稿3

贵州能化公司五轮山煤矿“8.1”煤与瓦斯突出事故调查分析报告2013年8月1日23时05分，贵州能化公司五轮山煤矿南翼回风大巷岩石掘进工作面爆破作业时，发生一起煤与瓦斯突出事故，突出煤量612t、瓦斯量74259m3，无人员伤亡。

事故发生后，贵州能化公司组织有关人员对事故进行了调查分析，并于8月21日向集团公司书面报告调查分析情况。

集团公司按照规定，成立由副总经理、安全监察局局长李伟任组长，以安全监察局、总调度室、通防部、地质测量部有关人员和瓦斯治理专家为成员的事故调查组，于8月23日至25日对事故进行了调查分析。

经过现场补充探测，询问有关人员，查阅核实有关技术、管理资料，基本查明了事故经过、原因及性质，提出了防范措施和对有关责任人的责任追究建议。

一、矿井概况五轮山煤矿为在建矿井，2004年7月18日开工建设，设计年生产能力为240万吨，服务年限为114年。

矿井营业执照、采矿许可证、煤矿矿长资格证、矿长安全资格证等证照齐全。

经贵州省能源局批准，于2013年3月22日联合试运转，计划投产时间为2013年9月。

目前已完成基建工程量17650m，剩余工程量2383m。

矿井采用斜井开拓方式，中央并列式通风，主、副斜井进风，回风斜井回风，划分为二个水平共七个盘区开采。

可采及局部可采煤层11层，均为突出危险煤层，煤种为无烟煤，首采8号煤层。

目前开采水平为+1330m，现有1个采煤工作面、7个掘进工作面，采煤工作面为1801首采面，掘进工作面分别为胶带大巷、轨道大巷、南翼回风大巷、8煤集中巷、北翼回风大巷、1802瓦斯抽采进风巷、1802瓦斯抽采回风巷。

矿井配备两台同等能力的轴流对旋式主要通风机，总回风量10978 m3/min，总回风流甲烷浓度稳定在0.17%左右。

装备了KJ90NB型安全监控系统，并与贵州能化公司实现联网，建立了地面永久高低压瓦斯抽采系统，配备高、低负压抽采泵各两台（一用、一备）。

2013年1～8月份共抽采瓦斯1800万m3，矿井瓦斯抽采率60%。

煤与瓦斯突出连续动态监测综合预警技术

E max 和脉冲 N max 指标满足表 4 中的各指标临界值时，就可以对工作面突出危险性进行综合判识。 4 结论（ 1 ）通过采用煤与瓦斯突出的声发射、电磁辐射连续监测预警技术对新义矿业公司 11011 综采工作面煤与瓦斯突出危险性进行了研究，得出了工作面声发射、电磁辐射与工作面突出危险性的耦合关系，并现场检验了耦合关系的准确性。（ 2 ）研究结果表明：当工作面采用的预测指标声发电磁辐射脉射振铃计数 N8 ≥200 个或能量 E8 ≥500mv、冲 N max ≥80Hz 或强度 E max ≥60mv 时，工作面有突出危险性；当工作面采用的预测指标声发射振铃计数 N8 ＜ 200 个且能量 E8 ＜ 500mv、电磁辐射脉冲 N max ＜ 80Hz 且强度 E max ＜ 60mv 时，工作面无突出危险性。
图1
工作面声发射系统布置示意图
1． 2 声发射敏感指标的选取本试验在数据分析过程中，沿用此分析方法及所用特征参数指标来进行工作面灾害危险性判识预警。 1． 3 声发射敏感指标及临界值确定通过第一阶段的考察阶段和第二阶段的扩大性试验阶段，历时 5 个月，跟踪工作面 118m，采集声发射信 300 G ， AE 13 ，号余其中监测循环个工作面常规预测循环 21 个，最终确定了煤与瓦斯突出的 AE 声发射敏感指标及临界值，如表 1 所示。
马晓东吕玉磊杨常伟（义马煤业集团股份有限公司，河南三门峡 472300 ）
煤与瓦斯突出连续动态监测综合预警技术研究
摘要：本文通过采用声发射、电磁辐射连续监测综合预警技术对义煤集团新义矿业公司 11011 综采工作面煤与瓦斯突出危险性进行了研究，得出了工作面声发射、电磁辐射与工作面突出危险性的耦合关系及判定原则。关键词：突出预警；AE 声发射；电磁辐射 doi： 10． 3969 / j． issn． 1008 － 0155． 2012． 11． 019 中图分类号： F424． 6 ； TD713 文献标志码： A 文章编号： 1008 － 0155 （ 2012 ） 11 － 0032 － 02