基于多因素概率预测的瓦斯突出预警方法研究

摘要

煤矿安全是当前安全生产工作的重中之重，而煤与瓦斯突出是煤矿中一种极其复杂的动力现象，是威胁煤矿生产的严重自然灾害之一。鉴于其影响因素众多而突出机理尚未彻底研究清楚、突出灾害却日益加剧的现实状况，论文从瓦斯地质学理论入手，深入研究煤体的物理力学特征与煤层瓦斯的赋存状态，较系统的论述了煤对瓦斯的吸附作用、煤层瓦斯含量的影响因素以及煤层瓦斯渗流与运移的基本规律，然后结合目前大家普遍接受的综合假说，即煤与瓦斯突出是地应力、瓦斯压力和煤的物理力学特征综合作用的结果，系统分析了控制和影响煤与瓦斯突出的各种因素，并通过对煤与瓦斯突出的发生条件和规律分析，建立了涉及煤体煤层结构、瓦斯参数、地质构造及作业方式等多方面的一系列瓦斯突出危险性等级评价指标体系。并对该指标体系中的几种非常见指标因素的确定方法或计算公式进行解释。最后在理论分析和查明淮南煤矿潘一井田多个突出影响因素与突出危险性之间的内在联系的基础上，根据所收集的煤体瓦斯与地质构造历史数据建立了井田13-1煤层的评价指标，采用模糊综合评判数学方法，借助MatlabLogic Tools对智能控制和模糊数学的支持，建立了包括煤层厚度、瓦斯放散初速度、煤的坚固性系数等隶属函数，并用其对该煤层中的几个工作面进行了工程验证，证明了该方法的有效性和准确性，从而为煤与瓦斯突出的预测与预警提供一定的参考和新的途径。但对定性化的不易量化评价指标简单确定了与其定性评价结果相对应的隶属度，因此建议在实际应用中对于这些指标因素，要尽量多地吸取多位长期从事地质灾害评价的专家意见，进行取值，使其隶属度及其对应结果更具有可信性和准确度。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1引言

1.2国内外煤与瓦斯突出概况

1.2.1国外煤与瓦斯突出概况

1.2.2国内煤与瓦斯突出概况

1.3国内外现有研究成果综述

1.3.1煤与瓦斯突出机理研究概述

1.3.2煤与瓦斯突出危险性预测研究

1.3.3煤与瓦斯突出防治措施研究概况

1.4存在问题

1.5主要研究内容思路及成果

1.5.1主要研究内容

1.5.2技术思路及成果

第2章煤体的物理力学性质及煤层瓦斯的吸附运移规律

2.1煤的形成及其特征

2.1.1煤的形成

2.1.2煤的结构特征

2.1.3煤的构造特征

2.2煤的强度性质

2.3煤的吸附理论及煤层瓦斯含量

2.3.1煤中瓦斯的赋存

2.3.2煤的孔隙特征

2.3.3煤的吸附性及瓦斯含量影响因素

2.3.4煤层瓦斯含量的计算

2.4煤层瓦斯的渗流特性及运移规律

2.4.1煤层瓦斯的渗流特性

2.4.2煤层瓦斯的运移规律

第3章煤与瓦斯突出控制和影响因素分析

3.1概述

3.2地质构造

3.2.1地质构造对瓦斯赋存分布的影响

3.2.2地质构造与煤与瓦斯突出的关系

3.3地应力

3.4瓦斯参数

3.5煤体结构及煤质

3.6煤层厚度

3.7其它影响因素

第4章瓦斯突出危险评价指标体系的建立

4.1危险性评价指标设置的原则

4.2危险性评级指标体系的确定

4.2.1煤与瓦斯突出的基本规律

4.2.2危险性指标的选取及建立

4.2.3指标因素的量化研究

4.2.4其它指标的详细描述

第5章模糊数学原理及模糊综合评判模型

5.1模糊数学发展概况及基本原理

5.1.1模糊数学的发展状况

5.1.2模糊数学基本原理

5.2模糊数学综合评判原理及步骤

5.1.1模糊数学综合评判原理

5.1.2模糊数学综合评判步骤

第6章多因素概率预测模拟验证

6.1矿区概况

6.1.1煤与瓦斯突出的数学模型

6.1.2矿区概况

6.2模糊综合评判模型的建立

6.2.1因数集的建立

6.2.2评语集的建立

6.2.3隶属函数的确立

6.2.4权重的确定

6.3实际计算及验证

6.3.1使用加权平均型算子计算评价集

6.3.2使用主因素突出型算子计算评价集

结论与展望

致谢

参考文献