煤与瓦斯突出早期辨识与实时预警技术研究

摘要

煤与瓦斯突出是威胁煤矿安全生产的严重自然灾害之一，突出事故时有发生。突出预警是防治突出灾害的重要防线之一，可有效减少事故发生和降低人员伤亡。
　　 针对煤与瓦斯突出防治这一技术难题，论文采用理论分析、现场测试和计算机信息融合技术对煤与瓦斯突出的预警技术进行了研究，主要取得了以下几方面的研究成果和结论：
　　 以事故致因理论为基础，根据突出发展的时间序列和突出事故内在联系，建立了防治煤与瓦斯突出的预测、预防、预警和应急处理的“四道防线”防控体系，提出了准确预测和在突出萌芽阶段采取多重防控措施，能及时、有效降低突出危害。
　　 通过实例分析发现，多数突出孕育阶段瓦斯涌出时间序列（简称G序列）具有异常性和趋势性。运用系统科学理论、决策理论及安全科学理论等相关理论，构建了煤与瓦斯突出预警的理论构架，建立了反映突出机理的实时信息与基本信息相结合、动态征兆与静态参数相结合、瓦斯涌出与突出指标相结合的多因素、多层次预警指标体系。开展了突出预警的理论分析和实证研究，建立了基于星空图、G线图及移动平均线的煤与瓦斯突出预警数学模型。实例证明，该预警模型能够实现煤与瓦斯突出预警。正常生产时期，星空图中点的疏密度较小，且分布均匀；G线表现为一字线或十字线，实体小；移动平均线呈现水平状，波动幅度小，无明显变化趋势，移动平均线的偏离值近似不变；振幅变动量、频次变动率均较稳定。突出孕育阶段，星空图中点子云加密，疏密度增大，并逐渐偏离趋势线；G线整体呈上扬趋势，阳阴实体变大，多次出现连拉“三阳线”；移动平均线多次发出相互穿越和多头排列等有效信号，均线遭到G线图触及的次数增加；振幅变动量较大，频次变动率忽高忽低，总体上呈增大趋势，突出前频次可增大为正常时期的7倍左右。
　　 利用Microsoft SQL Server2000和Microsoft Visual Basic6.0，设计了煤与瓦斯突出早期辨识与实时预警系统，软件具有较好的操作性和实用性。