基本信息
- 項目名稱：
- 煤與瓦斯突出危險性多元信息耦合預測技術及儀器
- 小類：
- 能源化工
- 大類：
- 科技發(fā)明制作A類
- 簡介：
- 本項目根據煤與瓦斯突出機理建立了瓦斯型、地應力型和延期型突出危險性預測模型，將煤層基本參數和采動影響相結合，接觸式和非接觸式指標相結合，實現了多模型、多層次、多指標的突出危險性耦合預測，同時開發(fā)了多元信息耦合預測儀，可實現智能化自動化煤與瓦斯突出危險性預測，并提供專家建議。本技術克服了目前單指標捕集信息不全的缺點，預測準確率提高了1.7倍以上，本儀器操作方便、簡單，填補了國內外空白。
- 詳細介紹：
- 煤與瓦斯突出是造成礦井群死群傷事故的首要災害，一次死亡10人以上特大事故中瓦斯事故超70%，煤與瓦斯突出危險性預測是防治事故發(fā)生的主要措施之一。由于煤礦地質條件復雜，煤與瓦斯突出危險性影響因素多，有些突出受地應力影響顯著，而有些情況下受瓦斯壓力影響顯著。目前主要采用單指標進行突出危險性預測，只能片面反映突出的影響因素，不能反映礦井的實際條件和采動影響，不能充分捕集突出危險性信息，預測準確性不高，常發(fā)生低指標突出事故。 本項目通過深入研究煤與瓦斯突出機理，針對不同狀況建立了瓦斯型、地應力型和延期型突出預測模型和臨界判據，共同進行突出危險性預測，實現了“煤體采前基礎參數-采動影響”相耦合，“接觸式-非接觸式”相耦合的多指標、多模型、多層次的多元信息耦合預測模式，并可以根據預測結果對現場施工提供專家建議，確保煤礦安全生產。為實現預測的智能化和自動化，開發(fā)了多元信息耦合預測軟件和硬件，在不增加現場工作量的情況下，僅需要將常規(guī)預測指標輸入儀器就可以自動實現多元信息耦合預測，并可根據預測結果提供專家建議，確保施工安全。 現場應用表明，多元信息耦合預測技術預測準確性較單指標預測提高了40%，達到了92%。本預測方法和儀器首次實現了多元信息耦合預測，并實現了智能化，填補了國內外空白，將推動煤與瓦斯突出危險性的準確預測。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術關鍵和主要技術指標
- 設計、發(fā)明目的：為準確預測煤與瓦斯突出危險性，克服目前單一指標捕集信息量不全、預測準確性不高的缺點，建立多元信息耦合預測模型并開發(fā)配套裝備，實現多指標智能化耦合預測，充分捕集信息量、提高預測準確性，為煤礦安全生產保駕護航。 基本思路：進一步深入研究煤與瓦斯突出機理，并建立突出危險性預測模型和臨界判據，將常規(guī)突出危險性預測指標帶入預測模型進行突出危險性預測；為實現智能化，開發(fā)多元信息耦合預測儀器，完成軟件和硬件設計、開發(fā)。 創(chuàng)新點： 1.根據煤礦地質條件差異，分別建立瓦斯型、地應力型和延期型突出模型和臨界判據； 2.實現了突出危險性多元信息耦合預測，可進行“采前煤體基本參數-采動影響”相耦合、“接觸式-非接觸式”相耦合，捕集信息量大，預測準確性高； 3.開發(fā)多元信息耦合預測儀器，能實現多元信息耦合預測，并動態(tài)采集巷道瓦斯?jié)舛龋瑢崿F突出危險性動態(tài)預測，并根據預測結果提供專家智能輔助防突設計，確保作業(yè)安全。 技術關鍵： 1.工作面采掘過程中煤與瓦斯突出機理和臨界判據； 2.采掘工作面突出危險性多元信息耦合預測技術及預測模型； 3.煤與瓦斯突出危險性多元信息耦合預測儀器研制。 主要技術指標：突出危險性多元信息耦合預測技術建立在煤與瓦斯突出機理上，預測過程結合礦井實際條件，較常規(guī)預測捕集信息更全面，更智能化、更客觀，預測準確率提高了40%，達到了92%，并可以根據預測結果為采掘過程提供專家智能輔助設計，確保生產安全。
科學性、先進性
- 我國煤礦平均采深大于500m，地質條件復雜，并隨采掘動態(tài)變化，煤與瓦斯突出危險性預測難度大。目前，主要采用鉆孔接觸式預測，預測指標單一，并受預測鉆孔數量限制，形成的“抽樣檢驗”的“點”預測模式不能全面捕集突出危險信息；而目前非接觸式預測方法不成熟，一般不能作為主要預測方法。 本作品研制的多元信息耦合預測技術及儀器，在煤與瓦斯突出機理不完全清楚情況下，根據不同地質條件建立了瓦斯型、應力型和延期型突出預測模型和臨界判據，在敏感指標預測基礎上同時進行多元信息耦合預測。將“采前煤體物理參數-采動影響”相耦合，充分捕集礦井的個性信息和采動影響，適應范圍廣泛；通過將“接觸式-非接觸式”相耦合，克服了“抽樣檢驗”預測捕集信息量不全的缺點，預測結果更準確；通過開發(fā)多元信息耦合預測儀器，實現了預測過程智能化，有利于推廣應用；最后能在預測結果的基礎上提供專家建議，確保作業(yè)安全。本作品填補了國內外突出危險性多元信息耦合預測的空白，為煤礦突出危險性預測和采掘作業(yè)設計提供重要技術和裝備支持。
獲獎情況及鑒定結果
- 無
作品所處階段
- 中試階段，預測方法已在現場應用，預測儀器正在申請煤安認證。
技術轉讓方式
- 有償技術轉讓。
作品可展示的形式
- 模型，圖紙，圖片，樣品
使用說明,技術特點和優(yōu)勢,適應范圍,推廣前景的技術性說明,市場分析,經濟效益預測
- 使用說明，本技術主要使用步驟如下： 1.測試煤層瓦斯壓力P、原始三向應力σ，煤樣抗壓強度C和臨界瓦斯壓力P界，將測試值輸入本作品作為初始參數； 2.開啟瓦斯?jié)舛葌鞲衅?，自動連續(xù)采集瓦斯?jié)舛龋? 3.按照《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》測鉆屑量S，解吸指標K1等； 4.將測試結果、對應位置和擬掘進尺寸輸入儀器，進行多元信息耦合預測； 5.給出預測結果和專家建議； 6.重復3~5進行下一施工循環(huán)。 技術特點和優(yōu)勢：本作品在不增加日常預測工作量的條件下，首次實現了煤與瓦斯突出危險性多元信息耦合預測，捕集信息量齊全，預測準確；預測儀器實現智能化預測，降低操作難度，容易推廣；預測結果可以給出專家建議，輔助礦井安全生產。 適用范圍與推廣前景：本作品捕集突出危險性信息齊全、預測準確性高、智能化，適合所有突出礦井預測。由于煤炭是我國的主體能源，占一次生產能源的76%，具有煤與瓦斯突出危險性的礦井占44%，因此本作品具有廣泛的推廣應用前景。
同類課題研究水平概述
- 世界主要采煤國家針對煤與瓦斯突出機理、預測技術等都進行過大量研究。 在煤礦瓦斯動力災害研究方面： 目前普遍認為：煤與瓦斯突出是地應力，瓦斯壓力及煤的力學性質綜合作用的結果，但這些因素作用過程認識還不全面。 20世紀60年代，前蘇聯學者B.B霍多特（1965）建立了突出的能量方程；20世紀50-70年代，我國學者周世寧院士、俞啟香教授等人(1979)統(tǒng)計得出了煤與瓦斯突出規(guī)律；鄭哲敏院士（1983）通過量綱分析和能量對比，指出發(fā)生突出的能量主要來自煤體中瓦斯能；周世寧院士、何學秋教授（1990）則根據煤體蠕變特性，提出了煤與瓦斯突出流變假說；林柏泉教授等（1992）建立了煤與瓦斯突出過程中地應力、瓦斯、煤的物理力學性質和卸壓帶相互作用模型。 因為煤礦地質條件復雜，目前突出機理還不成熟，依據單一的機理進行突出危險性預測不科學。本次研究基于復雜地質條件建立了瓦斯型、地應力型和延期型突出模型，并確定了臨界判據，可進行多模型、多層次預測，捕集信息充分、預測結果更準確。 在煤與瓦斯突出危險性預測方面： 采掘過程中采用的煤與瓦斯的突出危險性預測方法主要可分為接觸式和非接觸式預測。 我國《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》第74~78條規(guī)定的鉆屑指標法、復合指標法、R值指標法等都基于鉆孔進行預測，受到鉆孔數量和布孔位置等因素限制，捕集信息不全。 國內外的學者還開展了相應的研究，有些學者認為，地質構造控制了煤與瓦斯突出，通過研究地質構造對煤與瓦斯突出進行預測；蘇聯學者斯闊琴斯基院士和卡姆布爾柴夫院士倡議采用地震聲學法預測突出危險性，并制定了判斷準則；有些學者利用計算機技術進行數據挖掘，進行突出危險性預測；不少學者將物探技術用于煤與瓦斯突出危險性預測，也研制出了相關產品，如重慶煤科院MTT-92型探測儀、中國礦業(yè)大學研制的KDB9電磁輻射監(jiān)測儀等。 雖然煤與瓦斯突出機理及危險性預測技術不斷成熟，但由于煤與瓦斯突出涉及因素多，并且隨采掘活動動態(tài)變化，加之不同礦區(qū)煤層賦存條件復雜多變，任何單一指標都難以反映突出危險性的綜合特性，需要綜合考慮多種因素的作用。本作品在不增加過多工作量的前提下，實現多元信息耦合預測，充分捕集突出危險信息。目前這種預測技術在國內外還未見報道，本作品正填補了這方面的空白。
