基本信息
- 項目名稱：
- 煤與瓦斯突出危險性多元信息耦合預(yù)測技術(shù)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(jù)煤與瓦斯突出機理建立了瓦斯型、地應(yīng)力型和延期型突出危險性預(yù)測模型，將煤層基本參數(shù)和采動影響相結(jié)合，接觸式和非接觸式指標相結(jié)合，實現(xiàn)了多模型、多層次、多指標的突出危險性耦合預(yù)測，同時開發(fā)了多元信息耦合預(yù)測儀，可實現(xiàn)智能化自動化煤與瓦斯突出危險性預(yù)測，并提供專家建議。本技術(shù)克服了目前單指標捕集信息不全的缺點，預(yù)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(nèi)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(zāi)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(yù)測是防治事故發(fā)生的主要措施之一。由于煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，煤與瓦斯突出危險性影響因素多，有些突出受地應(yīng)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(yù)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(yù)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(yīng)力型和延期型突出預(yù)測模型和臨界判據(jù)，共同進行突出危險性預(yù)測，實現(xiàn)了“煤體采前基礎(chǔ)參數(shù)-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(yù)測模式，并可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果對現(xiàn)場施工提供專家建議，確保煤礦安全生產(chǎn)。為實現(xiàn)預(yù)測的智能化和自動化，開發(fā)了多元信息耦合預(yù)測軟件和硬件，在不增加現(xiàn)場工作量的情況下，僅需要將常規(guī)預(yù)測指標輸入儀器就可以自動實現(xiàn)多元信息耦合預(yù)測，并可根據(jù)預(yù)測結(jié)果提供專家建議，確保施工安全。 現(xiàn)場應(yīng)用表明，多元信息耦合預(yù)測技術(shù)預(yù)測準確性較單指標預(yù)測提高了40%，達到了92%。本預(yù)測方法和儀器首次實現(xiàn)了多元信息耦合預(yù)測，并實現(xiàn)了智能化，填補了國內(nèi)外空白，將推動煤與瓦斯突出危險性的準確預(yù)測。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 設(shè)計、發(fā)明目的：為準確預(yù)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(yù)測準確性不高的缺點，建立多元信息耦合預(yù)測模型并開發(fā)配套裝備，實現(xiàn)多指標智能化耦合預(yù)測，充分捕集信息量、提高預(yù)測準確性，為煤礦安全生產(chǎn)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(yù)測模型和臨界判據(jù)，將常規(guī)突出危險性預(yù)測指標帶入預(yù)測模型進行突出危險性預(yù)測；為實現(xiàn)智能化，開發(fā)多元信息耦合預(yù)測儀器，完成軟件和硬件設(shè)計、開發(fā)。 創(chuàng)新點： 1.根據(jù)煤礦地質(zhì)條件差異，分別建立瓦斯型、地應(yīng)力型和延期型突出模型和臨界判據(jù)； 2.實現(xiàn)了突出危險性多元信息耦合預(yù)測，可進行“采前煤體基本參數(shù)-采動影響”相耦合、“接觸式-非接觸式”相耦合，捕集信息量大，預(yù)測準確性高； 3.開發(fā)多元信息耦合預(yù)測儀器，能實現(xiàn)多元信息耦合預(yù)測，并動態(tài)采集巷道瓦斯?jié)舛?，實現(xiàn)突出危險性動態(tài)預(yù)測，并根據(jù)預(yù)測結(jié)果提供專家智能輔助防突設(shè)計，確保作業(yè)安全。 技術(shù)關(guān)鍵： 1.工作面采掘過程中煤與瓦斯突出機理和臨界判據(jù)； 2.采掘工作面突出危險性多元信息耦合預(yù)測技術(shù)及預(yù)測模型； 3.煤與瓦斯突出危險性多元信息耦合預(yù)測儀器研制。 主要技術(shù)指標：突出危險性多元信息耦合預(yù)測技術(shù)建立在煤與瓦斯突出機理上，預(yù)測過程結(jié)合礦井實際條件，較常規(guī)預(yù)測捕集信息更全面，更智能化、更客觀，預(yù)測準確率提高了40%，達到了92%，并可以根據(jù)預(yù)測結(jié)果為采掘過程提供專家智能輔助設(shè)計，確保生產(chǎn)安全。
科學(xué)性、先進性
- 我國煤礦平均采深大于500m，地質(zhì)條件復(fù)雜，并隨采掘動態(tài)變化，煤與瓦斯突出危險性預(yù)測難度大。目前，主要采用鉆孔接觸式預(yù)測，預(yù)測指標單一，并受預(yù)測鉆孔數(shù)量限制，形成的“抽樣檢驗”的“點”預(yù)測模式不能全面捕集突出危險信息；而目前非接觸式預(yù)測方法不成熟，一般不能作為主要預(yù)測方法。 本作品研制的多元信息耦合預(yù)測技術(shù)及儀器，在煤與瓦斯突出機理不完全清楚情況下，根據(jù)不同地質(zhì)條件建立了瓦斯型、應(yīng)力型和延期型突出預(yù)測模型和臨界判據(jù)，在敏感指標預(yù)測基礎(chǔ)上同時進行多元信息耦合預(yù)測。將“采前煤體物理參數(shù)-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(yīng)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(yù)測捕集信息量不全的缺點，預(yù)測結(jié)果更準確；通過開發(fā)多元信息耦合預(yù)測儀器，實現(xiàn)了預(yù)測過程智能化，有利于推廣應(yīng)用；最后能在預(yù)測結(jié)果的基礎(chǔ)上提供專家建議，確保作業(yè)安全。本作品填補了國內(nèi)外突出危險性多元信息耦合預(yù)測的空白，為煤礦突出危險性預(yù)測和采掘作業(yè)設(shè)計提供重要技術(shù)和裝備支持。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 無
作品所處階段
- 中試階段，預(yù)測方法已在現(xiàn)場應(yīng)用，預(yù)測儀器正在申請煤安認證。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 有償技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 模型，圖紙，圖片，樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明，本技術(shù)主要使用步驟如下： 1.測試煤層瓦斯壓力P、原始三向應(yīng)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(shù)； 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(jié)果、對應(yīng)位置和擬掘進尺寸輸入儀器，進行多元信息耦合預(yù)測； 5.給出預(yù)測結(jié)果和專家建議； 6.重復(fù)3~5進行下一施工循環(huán)。 技術(shù)特點和優(yōu)勢：本作品在不增加日常預(yù)測工作量的條件下，首次實現(xiàn)了煤與瓦斯突出危險性多元信息耦合預(yù)測，捕集信息量齊全，預(yù)測準確；預(yù)測儀器實現(xiàn)智能化預(yù)測，降低操作難度，容易推廣；預(yù)測結(jié)果可以給出專家建議，輔助礦井安全生產(chǎn)。 適用范圍與推廣前景：本作品捕集突出危險性信息齊全、預(yù)測準確性高、智能化，適合所有突出礦井預(yù)測。由于煤炭是我國的主體能源，占一次生產(chǎn)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(yīng)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(yù)測技術(shù)等都進行過大量研究。 在煤礦瓦斯動力災(zāi)害研究方面： 目前普遍認為：煤與瓦斯突出是地應(yīng)力，瓦斯壓力及煤的力學(xué)性質(zhì)綜合作用的結(jié)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(lián)學(xué)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(xué)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(xué)秋教授（1990）則根據(jù)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(yīng)力、瓦斯、煤的物理力學(xué)性質(zhì)和卸壓帶相互作用模型。 因為煤礦地質(zhì)條件復(fù)雜，目前突出機理還不成熟，依據(jù)單一的機理進行突出危險性預(yù)測不科學(xué)。本次研究基于復(fù)雜地質(zhì)條件建立了瓦斯型、地應(yīng)力型和延期型突出模型，并確定了臨界判據(jù)，可進行多模型、多層次預(yù)測，捕集信息充分、預(yù)測結(jié)果更準確。 在煤與瓦斯突出危險性預(yù)測方面： 采掘過程中采用的煤與瓦斯的突出危險性預(yù)測方法主要可分為接觸式和非接觸式預(yù)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(fù)合指標法、R值指標法等都基于鉆孔進行預(yù)測，受到鉆孔數(shù)量和布孔位置等因素限制，捕集信息不全。 國內(nèi)外的學(xué)者還開展了相應(yīng)的研究，有些學(xué)者認為，地質(zhì)構(gòu)造控制了煤與瓦斯突出，通過研究地質(zhì)構(gòu)造對煤與瓦斯突出進行預(yù)測；蘇聯(lián)學(xué)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(xué)法預(yù)測突出危險性，并制定了判斷準則；有些學(xué)者利用計算機技術(shù)進行數(shù)據(jù)挖掘，進行突出危險性預(yù)測；不少學(xué)者將物探技術(shù)用于煤與瓦斯突出危險性預(yù)測，也研制出了相關(guān)產(chǎn)品，如重慶煤科院MTT-92型探測儀、中國礦業(yè)大學(xué)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(yù)測技術(shù)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(fù)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(xiàn)多元信息耦合預(yù)測，充分捕集突出危險信息。目前這種預(yù)測技術(shù)在國內(nèi)外還未見報道，本作品正填補了這方面的空白。
