回采工作面瓦斯涌出动态特征研究

发布时间：2017-05-04 06:02

  本文关键词：回采工作面瓦斯涌出动态特征研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：回采工作面瓦斯涌出是全矿井瓦斯涌出的主要来源,异常涌出会引起瓦斯爆炸等灾害性事故。目前,对煤矿监测数据的研究大部分集中在数据本身,没有很好的结合矿山实际生产,数据得不到充分利用。因此,对瓦斯数据进行处理,认识和掌握回采过程中瓦斯涌出的动态特征并进行准确预测,对改善矿山安全生产状况具有重要的理论及现实意义。首先,利用灰色关联度分析煤层瓦斯含量、开采深度、煤厚、倾角、开采强度等瓦斯涌出量影响因素参数,得出古汉山矿回采工作面瓦斯涌出量的主要影响因素为煤层瓦斯含量和开采深度,对开采深度及对应的瓦斯涌出量数据进行数学函数模型拟合,得出它们之间比较符合幂函数规律,能在一定程度上对瓦斯涌出量进行预测。其次,利用MATLAB对收集、整理的通风、抽采、监测等现场瓦斯数据进行分析,得出具体回采工作面瓦斯涌出量动态变化特征,包括从回采开始到结束呈“M”形态变化;与累计进尺呈幂指函数关系;正常回采时采煤班瓦斯涌出量总体大于准采班,但准采班波动较大;打钻时瓦斯涌出量波动较大,预测及打排放孔时涌出量大但波动较小,放松动炮时会突然增大;每个班次的瓦斯涌出会出现峰值特征并呈现一定的规律性。然后,基于动态特征将瓦斯浓度样本分为连续两天、准采班和采煤班三类,对样本求功率谱指数值符合1/f分布;利用C-C算法及G-P算法对样本进行相空间重构,求出样本时间延迟和嵌入维;样本的关联维数均为分数且最大Lyapunov指数均大于零,定性、定量的说明了古汉山矿瓦斯涌出系统具有混沌耦合特征。最后,利用R/S分析法求样本的Hurst指数并计算出有效关联长度;利用最大Lyapunov指数的倒数求出的最大可预报尺度;利用加权零阶局域预测法、加权一阶局域预测法及基于最大Lyapunov指数预测法对瓦斯浓度时间序列进行预测,分析绝对误差,得出基于最大Lyapunov指数预测法的预测效果较好。
【关键词】：回采工作面 瓦斯涌出 瓦斯监测数据 MATLAB 动态特征 混沌预测
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 1 引言10-22
• 1.1 选题的目的及意义10-11
• 1.2 瓦斯涌出机理及来源分析11-14
• 1.2.1 瓦斯涌出量的概念11-12
• 1.2.2 瓦斯涌出机理12-13
• 1.2.3 瓦斯涌出来源分析13-14
• 1.3 瓦斯涌出研究现状14-18
• 1.3.1 瓦斯涌出规律研究现状14-15
• 1.3.2 瓦斯涌出量预测研究现状15-18
• 1.4 本文的主要研究内容及研究路线18-22
• 1.4.1 主要研究内容18-19
• 1.4.2 本文研究路线19-22
• 2 瓦斯涌出量的影响因素分析22-34
• 2.1 回采工作面瓦斯涌出量的影响因素22-26
• 2.1.1 地质因素22-23
• 2.1.2 开采因素23-24
• 2.1.3 其它因素24-26
• 2.2 灰色关联度理论26-29
• 2.3 古汉山矿瓦斯涌出量的影响因素分析29-31
• 2.3.1 古汉山矿煤层及瓦斯赋存的地质因素29-30
• 2.3.2 回采工作面瓦斯涌出量主要影响因素30-31
• 2.4 古汉山矿瓦斯涌出量与开采深度的关系31-32
• 2.5 本章小结32-34
• 3 回采工作面瓦斯涌出的动态特征分析34-48
• 3.1 瓦斯涌出时间序列的获取34-36
• 3.1.1 回采工作面原始数据获取34-35
• 3.1.2 预处理瓦斯浓度监测数据35-36
• 3.2 回采工作面瓦斯涌出的分源特征36-38
• 3.3 瓦斯涌出的动态特征38-47
• 3.3.1 回采过程中整体变化特征38-39
• 3.3.2 随工作面累计进尺变化特征39-40
• 3.3.3 不同生产班瓦斯涌出变化特征40-42
• 3.3.4 不同作业工艺瓦斯涌出特征42-45
• 3.3.5 不同生产工序瓦斯涌出特征45
• 3.3.6 瓦斯涌出的峰值特征45-47
• 3.3.7 过断层瓦斯涌出特征47
• 3.4 本章小结47-48
• 4 瓦斯涌出系统的混沌耦合特征48-68
• 4.1 混沌理论48-49
• 4.2 瓦斯涌出时间序列的相空间重构49-56
• 4.2.1 C-C方法原理51-52
• 4.2.2 G-P算法原理52-56
• 4.3 瓦斯涌出时间序列混沌特征判别56-66
• 4.3.1 功率谱法57-60
• 4.3.2 瓦斯涌出时间序列的时间延迟60-62
• 4.3.3 瓦斯涌出时间序列的嵌入维及关联维数62-64
• 4.3.4 Lyapunov指数法64-66
• 4.4 本章小结66-68
• 5 回采工作面瓦斯涌出的非线性预测68-82
• 5.1 Hurst指数68-70
• 5.2 瓦斯涌出的最大可预报尺度70-71
• 5.3 瓦斯涌出时间序列的混沌预测71-80
• 5.3.1 全域预测法72-73
• 5.3.2 局域预测法73
• 5.3.3 加权零阶局域预测法73-76
• 5.3.4 加权一阶局域预测法76-78
• 5.3.5 基于最大Lyapunov指数预测法78-80
• 5.4 本章小结80-82
• 6 结论82-84
• 6.1 主要结论82-83
• 6.2 创新点83
• 6.3 展望83-84
• 参考文献84-90
• 作者简历90-91
• 学位论文数据集91

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本文编号：344491