矿井瓦斯评价与预测的构造动力学方法

通过对矿井瓦斯赋存的构造控制、构造应力场演化及构造煤结构演化与瓦斯特性耦合机理的综合分析,认为当前在矿井瓦斯赋存、分布规律及突出危险区带的有效预测方面的研究还有待深入。在汲取前人研究成果的基础上,提出矿井瓦斯突出的构造动力学评价与预测的思路及方法,即以区域构造-矿井构造-煤层变形-构造煤结构-瓦斯特性及其相互作用机理分析为总体思路．将现代构造地质学理论和方法引入矿井构造研究,并与模糊综合评判、灰色系统、分形理论、数值模拟和计算机技术相结合,以揭示构造煤发育、分布规律及其构造动力学控制机理,系统进行不同类型构造煤瓦斯特性研究,探讨不同结构构造煤的含气性、透气性和气体赋存状态,以构造煤分布特征作为瓦斯突出危险性评价与预测的基础,建立矿井瓦斯突出预测预报的构造动力学评价方法体系。     

基于灰色关联-遗传神经网络的煤与瓦斯突出预测模型

在综合分析影响煤与瓦斯突出的各种评价指标的基础上,基于人工神经网络极强的非线性逼真能力,建立了煤与瓦斯突出强度预测的遗传神经网络模型。模型采用灰色关联理论完成了评价指标的优化,并利用遗传算法对BP网络初始权值和阈值的确定进行了优化。以重庆南桐矿区砚石台矿为例,对煤与瓦斯突出强度进行了预测,结果表明,采用本模型的预测结果与矿井实际突出状况一致,模型可靠,具有一定的理论与实际意义。     

基于模糊聚类分析和模糊模式识别的煤与瓦斯突出预测

煤与瓦斯突出发生的内在机理复杂,突出影响因素与突出事件之间的相关规律具不精确性和模糊性,使得基于经验的传统预测方法和基于数学建模的统计预测方法的应用受到很大限制。提出了采用模糊聚类分析与模糊模式识别方法相结合的煤与瓦斯突出区域预测方法。首先采用模糊聚类分析对煤与瓦斯突出的样本集合进行分类,建立不同程度的模糊模式,然后对待预测样本进行模糊模式识别,以此来预测待测样本的煤与瓦斯突出危险程度。实例验证表明,本法预测可靠。      

煤与瓦斯突出数学地质模型研究

在焦作中马村矿应用研究结果表明:由于煤与瓦斯突出的分区分带主要受地质条件控制,运用数量化理论Ⅱ,可以借助已知瓦斯突出类型的若干地质变量,建立该矿井煤与瓦斯突出的数学地质模型,并预测未知区的瓦斯突出,这可提高瓦斯突出预测的准确性和可靠性。      

煤与瓦斯突出预测的距离判别分析方法

以煤与瓦斯突出预测为研究对象,选取地质构造、采深、瓦斯放散初速度等10个因素作为预测指标,应用距离判别分析方法建立了煤与瓦斯突出预测模型;结合实际数据,对预测模型进行训练和检验;将该模型用于实际,预测结果符合实际情况。      

常村煤矿3~#煤层煤与瓦斯突出危险区地球物理预测方法

国内煤与瓦斯突出矿井的瓦斯地质调查与研究成果表明:构造煤的存在是瓦斯富集及产生煤与瓦斯突出的一个必要条件。山西潞安常村煤矿就属高瓦斯矿井,其煤层瓦斯的富集具有较大的致灾性,对煤矿安全生产构成严重威胁。根据该矿区的地质、钻孔资料,运用电阻率测井联合地震反演技术及叠前AVO技术,综合测区内构造煤发育与煤层瓦斯富集的地球物理响应特征,对测区煤与瓦斯突出危险区进行预测。结果表明:1煤与瓦斯突出危险区主要分布在老军庄向斜、姬村向斜及背向斜结合部位,与构造煤范围一致;2构造煤主要受控于应力集中带;3电阻率测井对构造煤反应敏感,应用电阻率反演技术预测构造煤分布特征结果较可靠。     

煤与瓦斯突出预报的模糊聚类相似分析法

影响煤与瓦斯突出的因素多数是定性的或是模糊相似，采用模糊聚类分析方法对煤炭与瓦斯突出程度进行分析，建立模糊模式；应用模糊相似选择原理进行评价，以模糊模式为评价对象，以待预报样本为参考对象，根据模糊模式与以待预报样本的相似程度进行预测预报。哪一模式与预报样本最相近，等待预报样本即属于那一突出类型。采用模糊聚类及模糊相似原理2种方法结合分析预测，不仅克服了模糊聚类单一分析方法的不确定性，使定性预报转为定量预报，而且提高了预报效果的准确程度。实例分析表明，这是预报煤与瓦斯突出危险程度的一种较好的方法。     

潘三矿C13-1煤层煤与瓦斯突出机理探讨

淮南矿务局潘三矿自建井以来共发生十多次煤及瓦斯突出,给煤矿生产造成严重危害,通过对典型实例的描述、结合矿井地质资料的分析,认为媒矿及瓦斯突出与矿区的地质构造带有直接的关系,且分布范围局限,建议对地质构造应力较为集中的地带进行监控、分析、预测。     

勘探阶段矿井瓦斯涌出量预测方法探讨

矿井瓦斯是当前影响煤矿安全生产的主要灾害因素,如何在矿井设计、建设前,建立一个比较可靠的矿井瓦斯涌出量预测方法,较准确地预测矿井瓦斯涌出量是一项重要工作。基于分源预测法,结合多年工作实践,建立了勘查阶段结束时,从整个井田及井田历史角度出发的矿井瓦斯涌出预测方法。根据瓦斯地质来源将其划分为邻近层瓦斯涌出、采出煤瓦斯涌出、井下残留煤瓦斯涌出、围岩瓦斯涌出、井田周围煤层瓦斯涌出等5类瓦斯源,并分别建立了相对应的预测公式。通过实例应用,证明该方法有一定的可靠性。     

潘一矿8煤层煤体结构特征及煤与瓦斯突出区域性预测

长期以来，煤与瓦斯突出一直是困扰煤矿安全生产的一大问题。安徽煤田地质局勘查研究院开展的《两淮煤田煤层气储层特征研究》、《煤体结构判识技术在煤矿煤与瓦斯突出预测工作中的应用研究》等课题，在利用钻孔测井曲线判识煤体结构方面取得了突破性进展，并成功地将此技术应用于煤矿安全生产，预测矿井未开拓区域内主要煤层的煤体结构分布，进而为煤与瓦斯突出区域性预测提供了新的手段。     

煤油气共生矿井的采面瓦斯涌出预测

以煤系含油气的陈家山煤矿综采工作面瓦斯地质资料为依据,应用灰色系统理论中的关联分析方法,在研究影响采面瓦斯涌出量主控地质与生产因素的基础上,借助人工神经网络理论中的BP网络方法,建立了综采工作面瓦斯涌出量预测的BP网络模型。通过误差分析及实际应用,证明将关联分析与BP网络结合起来开展采面瓦斯涌出量预测是一种可行的方法。      

煤田地质勘探钻孔瓦斯突出危险性评价

基于灰色关联分析法和模糊综合评判理论,综合考虑煤体结构、瓦斯压力和含量、地质构造、煤层埋深以及煤厚等因素,利用勘探钻孔所测瓦斯资料,建立了勘探钻孔煤层瓦斯突出危险性评价模型,并以重庆松藻矿区为例,对矿区勘探钻孔附近煤层瓦斯突出危险性进行了评价。结果表明:模型评判结果与矿井实际生产揭露情况一致,评判结果可靠。该模型避免了以往勘探阶段仅利用单项指标或简单综合指标进行突出危险评价的不足,使评价指标更全面,评判结果更可靠。      

煤与瓦斯突出的激发和发生条件

从影响煤与瓦斯突出的地应力、瓦斯、煤岩物理力学性质和地质构造因素出发,提出把煤与瓦斯突出的过程划分为突出源的形成发展、突出的激发和发生三个阶段。以南桐煤矿典型突出事故为例,用演绎法探讨了突出激发与发生的条件。结果表明,一切由振动产生的岩体裂隙和冲击载荷是导致煤与瓦斯突出的激发条件,并根据充瓦斯煤的损伤蠕变方程,得到了预测延期突出的时间。根据突出过程中的能量转换关系,得到了突出的起动速度和瓦斯临界压力表达式,对煤与瓦斯突出发生涉及的几个难点问题进行了讨论。揭示了煤与瓦斯突出的主要能量是瓦斯膨胀能,突出时喷出的瓦斯由多个来源的瓦斯组成,且地质构造区在采矿过程中容易形成有利于突出的源。     

防治矿井煤和瓦斯突出数据管理系统

煤矿防治煤和瓦斯突出是一项极其复杂的系统工程,人们逐步探索煤与瓦斯突出规律,人工计算已不能适应大量数据处理与分析之需要,将计算机数据库及计算机绘图功能运用于防突工作中,能较好地处理防突数据,提高防突预测预报的针对性和准确性,使之更好地为矿井安全生产服务。      

安阳矿区瓦斯赋存规律的地质因素分析

安阳矿区多为高瓦斯和煤与突出瓦斯矿井。通过钻孔和矿井瓦斯资料分析,认为区内二1煤层瓦斯含量高,最高可达41.72m3/t。区内瓦斯赋存规律明显,具有南北分带、北低南高的分布特征,其展布规律主要受地质构造、煤层埋深、围岩、煤厚、变质程度、水文地质条件等因素的影响,而地质构造中的地垒、地堑造成的断块抬升、下降,断层的多期构造应力作用及其对煤层的剪切作用,褶曲等构造因素是造成矿区瓦斯分布不均衡的主要原因。     

地应力和瓦斯压力作用下深部煤与瓦斯突出试验

基于目前煤与瓦斯突出模拟试验均为人为控制突出口打开的实际情况,自主研制了可改变轴压、围压和孔隙压,实现突出口自行打开的煤与瓦斯突出模拟仪。以典型高瓦斯矿井-阜新孙家湾矿为例,试验模拟了煤层开采深度分别为900、 1 100、1 300 m时,突出煤层临近工作面区域在地应力和瓦斯压力共同作用下诱导发生煤与瓦斯突出全过程。试验利用轴压、围压模拟地应力作用,孔隙压模拟瓦斯压力作用。经相似理论计算确定了3种开采深度下轴压和围压值、孔隙压逐级增加得到了突出时瓦斯压力,并拟合了关系曲线。研究结果表明：开采深度、轴压、围压、瓦斯压力与突出距离、突出强度间均呈幂指数增加规律。随深度增加,地应力与瓦斯压力对突出影响增量逐渐减小。瓦斯压力对突出影响作用存在3阶段特征,分别为急剧影响增加阶段、稳定影响增加阶段和缓慢影响增加阶段,确定了瓦斯压力对突出影响变化率最大值,即瓦斯压力变化异常区与稳定区分界点为0.75 MPa,对应开采深度为350 m,与前人理论分析结果基本吻合。由此可以推断,随深部开采,地应力与瓦斯压力共同作用下煤与瓦斯突出频度将增加,但强度和破坏程度增加率将趋于平缓。所得结论对该矿深部煤与瓦斯突出机制认识和预测防治具有参考意义。     

Coal and gas outburst hazard in Zonguldak Coal Basin of Turkey,and association with geological parameters

Coal and gas outbursts have been a major geological hazard to underground coal mining for over 150 years and continue to cause serious problems in all over the world. In order to have a better understanding of the phenomenon, it is worthwhile making a historical review of the occurrences and a combat of the events. Many investigations and researches have been done to characterize and prevent the outburst occurrences in the worldwide, but there has been no detailed investigation about coal and gas outburst occurrences in Turkey. This paper presents the outburst data of coal mines in Turkey since 1969. Based on the observation of outburst occurrence in Turkey in the period from 1969 to 2012 as well as mining and geological conditions, detailed analysis of the possible causes of outburst accidents is conducted. The influences of some geological parameters such as the depth of occurrence, thickness and inclination of coal seams, the amount of ejected material (coal and gas), and tectonic disturbances on coal and gas outburst occurrences have been statistically investigated. The outburst occurrences throughout the world were reviewed and compared with the Turkish outburst experiences. Suggestions are put forward on future studies that could be of interest to government agencies regarding strategic policies, proper technical management practice, identification of outburst-prone coal seams, as well as prevention and control measures.