基于瓦斯含量法的煤與瓦斯突出預(yù)測關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、煤與瓦斯突出是一種嚴(yán)重的煤礦動力災(zāi)害，準(zhǔn)確進(jìn)行突出預(yù)測是防治煤與瓦斯突出的關(guān)鍵，目前國內(nèi)外用于突出預(yù)測的方法很多，但這些方法有一定的局限性，預(yù)測頻繁，準(zhǔn)確性有待提高，制約了煤礦的安全高效生產(chǎn)。本文針對瓦斯含量計算準(zhǔn)確性、采樣方法與裝備、智能預(yù)測算法等幾項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了研究，改進(jìn)了現(xiàn)有瓦斯含量法預(yù)測煤與瓦斯突出的含量測定精度和預(yù)測效果。
　　對6次煤與瓦斯突出事故實例的能量進(jìn)行了計算，分別對煤體彈性能、游離瓦斯內(nèi)能和解吸瓦斯內(nèi)能在有

2、效潛能中的占比進(jìn)行了分析，得到突出能量來源主要是瓦斯內(nèi)能，彈性能所占比例很小，解吸瓦斯內(nèi)能占比達(dá)到53.73％，瓦斯含量的大小是解吸瓦斯內(nèi)能大小的直接體現(xiàn)。因此，將瓦斯含量作為預(yù)測突出的主要指標(biāo)。突出過程中的瓦斯解吸要配合煤體結(jié)構(gòu)物理力學(xué)性質(zhì)等其他參數(shù)指標(biāo)才能滿足突出發(fā)展的能量要求，通過分析確定將瓦斯壓力、孔隙率、煤層堅固性系數(shù)和瓦斯放散初速度作為突出預(yù)測的輔助指標(biāo)。
　　結(jié)合實驗，對直接法測定瓦斯含量誤差產(chǎn)生因素進(jìn)行了分析，給出

3、了降低測定誤差的對策，編制了一套瓦斯含量計算軟件，操作人員僅需輸入相關(guān)參數(shù)即可，操作方便，軟件可實現(xiàn)使用煤礦的數(shù)據(jù)匯總，為將來建立煤礦安全大數(shù)據(jù)提供了技術(shù)支持。為了降低煤樣采集環(huán)節(jié)的瓦斯損失量，自主研制雙管正壓逆流采樣裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)快速定點取樣，同時完成了定點控制采樣方法與裝備的設(shè)計，并對其無線數(shù)據(jù)傳輸和采集倉門驅(qū)動電機兩項關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了實驗研究。
　　針對煤與瓦斯突出事故數(shù)據(jù)缺失的問題，提出采用多重填補(MI)算法進(jìn)行缺失數(shù)據(jù)填

4、補，豐富事故數(shù)據(jù)集，提高機器學(xué)習(xí)算法預(yù)測的準(zhǔn)確性。分別選用填補前和填補后的事故數(shù)據(jù)集進(jìn)行預(yù)測算法學(xué)習(xí)，算法的識別率得到了提升，特別是對事故數(shù)據(jù)的識別率得到了大幅提升，驗證了采用數(shù)據(jù)填補的可行性。選用隨機森林(RF)算法對煤與瓦斯突出進(jìn)行預(yù)測，通過與決策樹(DT)、K最近鄰(KNN)、支持向量機(SVM)算法比較，得到RF的預(yù)測平均識別率最高。為了提高煤與瓦斯突出預(yù)測率，在現(xiàn)有數(shù)據(jù)集中優(yōu)化，選擇數(shù)據(jù)，建立了事故識別率100％的預(yù)測模型。<