大采高超长工作面放顶煤开采瓦斯涌出多源预测研究

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瓦斯作为威胁工作人员健康,影响安全生产的第一杀手,严重制约煤矿安全生产和妨碍绿色安全开采推行。因此开展工作面瓦斯赋存规律研究,统计瓦斯涌出来源及涌出量,总结瓦斯涌出量预测模型对工作面瓦斯的治理有着重要意义。本文主要以山西某矿12322工作面为研究对象,对该大采高超长工作面的瓦斯赋存规律、瓦斯涌出来源及瓦斯涌出量进行分析,结合因子分析法、BP神经网络及卡尔曼滤波对工作面的瓦斯涌出量进行预测,并得到如下结论:用直接法测定2号煤层瓦斯含量,可解吸量最大值1.97ml/g,最小值1.30ml/g;瓦斯含量最大值3.64m3/t,最小值2.94m3/t,平均值3.15m3/t;通过定性、定量分析,得到地质因素等对煤层瓦斯含量总体趋势虽有影响但影响程度有所差异;研究结果显示煤层埋深是影响瓦斯赋存主要因素。利用单元分析法对工作面瓦斯分布进行三维空间测定,经过理论分析和计算得到该工作面瓦斯涌出比例:煤壁占75.17%,采空区占24.83%。并将采煤工作面瓦斯涌出划分为5个来源。其中工作面绝对瓦斯涌出总量为11.15m3/min,来自采空区的瓦斯涌出量占总涌出量的一半以上。根据山西某矿2号煤层瓦斯含量特征,以及矿井按设计年产量正常生产时产量等参数,采用分源预测法对该矿2号煤层不同埋藏深度条件下,回采工作面瓦斯涌出量进行预测;通过统计量与实测量进行对比可知,采用该方法进行预测的最大预测误差为8.6%,最小预测误差为0.21%,平均预测误差为2.81%,与直接采用BP神经网络预测结果相比,平均误差减小30.62%;且因子分析+BP-ANN+卡尔曼滤波预测法所得到的的预测值与真实值最为接近。通过对山西某矿12322工作面瓦斯赋存规律及瓦斯涌出量来源和规律的研究,研究结果对瓦斯事故防控提供了基础,具有一定的实践应用意义,保证了矿井的安全生产。也为临近矿井的建设和瓦斯防治提供了理论依据和指导。
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