矿井回采工作面瓦斯积聚的不确定性分析

论文摘要

本文在分析了我国煤矿瓦斯灾害发生原因及防治方法的基础上,选定矿井工作面的瓦斯积聚不确定性规律分析作为研究方向。通过对国内、外相关矿井回采工作面瓦斯积聚的原因分析及防治技术的文献调研,认为在回采工作面对于瓦斯涌出流动基本性规律的分析研究仍显不足。在对各种瓦斯积聚危险性分析方法进行评述的基础上,本文以铜川陈家山煤矿416综放工作面瓦斯积聚危险为研究对象,采取了对其巷道系统中瓦斯涌出以及通风变化综合分析的手段。首先研究了416综放工作面及其采空区瓦斯涌出的统计规律,并针对陈家山矿416工作面的瓦斯抽放情况、分析了瓦斯抽放条件下工作面瓦斯涌出的规律性。其次,针对日常工作中记录的风量数据较少的状况,结合回采过程中风量变化统计特征,运用蒙特卡罗方法模拟与瓦斯样本相同条件下的统计特征,从而得到工作面瓦斯积聚变化规律分析的基础数据。最后,引入了信息熵作为回采工作面瓦斯积聚不确定性的特征指标,提出了巷道瓦斯流量及风量的信息熵计算方法,建立了以信息熵为基础研究通风巷道瓦斯积聚不确定性的理论体系。本论文研究成果综合矿井通风安全技术、计算数学理论以及安全监测信息技术所提出的安全分析方法,提供了煤矿瓦斯灾害防治新的理论基础和方法手段,具有重要的应用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 瓦斯积聚不确定性分析的问题提出及其意义
• 1.2.1 瓦斯灾害的类型及危害
• 1.2.2 瓦斯灾害的防治措施
• 1.2.3 课题的提出及其意义
• 1.3 瓦斯积聚不确定性分析的国内外研究现状
• 1.3.1 国外瓦斯积聚的分析与评价
• 1.3.2 国内瓦斯积聚的分析与评价
• 1.4 本文主要研究内容
• 1.4.1 研究内容
• 1.4.2 研究路线
• 1.5 本章小结
• 2 瓦斯积聚不确定性分析模型的基础理论
• 2.1 引言
• 2.2 通风巷道瓦斯浓度的变化特点
• 2.2.1 通风巷道瓦斯浓度的动态性
• 2.2.2 通风巷道瓦斯浓度的随机性和不确定性
• 2.2.3 通风巷道瓦斯浓度的相关性
• 2.2.4 通风巷道瓦斯浓度状态的常规性和偶然性
• 2.3 不确定性分析的基本方法
• 2.3.1 概率统计方法
• 2.3.2 模糊综合评判方法
• 2.3.3 灰色系统理论
• 2.3.4 蒙特卡罗法
• 2.4 瓦斯涌出量的统计及不确定性分析
• 2.4.1 巷道瓦斯涌出量的确定
• 2.4.2 瓦斯涌出量的计算
• 2.5 巷道风量的统计及不确定性分析
• 2.6 不确定性的信息熵表示
• 2.7 本章小结
• 3 工作面及其采空区瓦斯涌出规律
• 3.1 影响高瓦斯综采工作面及其采空区瓦斯涌出的因素
• 3.2 矿井概况及416 工作面自然生产条件
• 3.3 工作面瓦斯分布规律分析
• 3.3.1 瓦斯运移的基本形式分析
• 3.3.2 陈家山矿416 工作面瓦斯分布测定
• 3.3.3 高瓦斯综采工作面瓦斯分布规律分析
• 3.4 采空区瓦斯分布规律分析
• 3.4.1 采空区瓦斯涌出有效长度的测定
• 3.4.2 采空区瓦斯浓度分布规律
• 3.5 本章小结
• 4 运用蒙特卡罗法模拟巷道风量的不确定性
• 4.1 运用蒙特卡罗法模拟巷道风量不确定性的可行性
• 4.2 蒙特卡罗方法的基本思想和解题过程
• 4.3 矿井风流的特点及其影响因素
• 4.4 巷道风量的统计及不确定性分析
• 4.4.1 原始数据的获得及其处理
• 4.4.2 研究巷道风量不确定性的基本方法
• 4.4.3 通风巷道风量不确定性指标的确定
• 4.5 巷道风量不确定性分析的应用
• 4.5.1 416 回采工作面风量变化情况
• 4.5.2 蒙特卡罗法研究巷道风量的不确定性
• 4.6 本章小结
• 5 瓦斯在通风系统积聚不确定性的综合分析
• 5.1 基于信息熵的瓦斯积聚不确定性表示模型
• 5.2 工作面瓦斯涌出量的统计分析
• 5.3 瓦斯积聚不确定性信息熵的计算
• 5.3.1 巷道瓦斯涌出量的信息熵计算
• 5.3.2 巷道风量的信息熵计算
• 5.3.3 瓦斯积聚不确定性信息熵计算
• 5.4 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录