本文在分析我国煤矿瓦斯灾害发生原因及治理措施的基础上,选定造成瓦斯灾害的基本条件之一——矿井通风巷道瓦斯积聚作为研究方向,由此提出了“基于概率统计的通风巷道瓦斯积聚危险性分析研究”的研究课题。该选题面向我国煤矿生产安全实际,从现场基础资料入手进行定量化分析探讨,建立起矿井瓦斯危险性分析方法,为现场瓦斯防治提供指导。 论文研究对于国内外有关矿井瓦斯积聚防治技术进行了广泛的文献调研。煤矿瓦斯灾害防治历来是备受关注的重大科研领域,其中基于概率统计、风险评价、可靠性分析、安全评估等理论与方法的研究在我国已有广泛的基础,但往往对于专家的主观判断提出了过高的要求。煤矿的地质条件、生产系统、回采工艺、设备选型等均各有显著区别,过于强调专家的一般性经验,往往造成判断具体矿井瓦斯规律的重大误差。在这一领域,对于基础性的客观量化分析方法的研究目前仍显不足。 本文在分析矿井巷道系统中瓦斯涌出与运移表现特性的基础上,建立起整个矿井瓦斯涌出量(流量)分布模型,进而采用概率统计的量化模型建立起矿井通风巷道瓦斯积聚危险性分析的理论架构。论文研究了矿井瓦斯涌出的统计规律,建立起应用Monte Carlo模拟计算法进行矿井瓦斯涌出预测及不确定性模拟分析模型;对于风量的影响,则以矿井通风系统稳定性分析为手段,探讨了井下角联巷道通风及风流对于通风网络变化的敏感性问题,得出了基于网络解算模型的通风系统稳定性评价指标;建立了瓦斯流经巷道区域的计算模型,以及瓦斯流经区域每一条巷道的瓦斯流量的计算方法:在此基础上,对于得到的矿井瓦斯积聚危险区域,讨论了矿井通风系统内瓦斯流量的分布特征及其相关性问题。为了定量分析瓦斯积聚危险性,论文研究引入了信息熵作为瓦斯积聚危险特征指标,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危险性的理论体系。论文以韩城象山矿作为实例,应用所建立的瓦斯积聚危险性分析方法,完成了瓦斯积聚危险性信息熵的计算,依据信息熵的排序客观得出该矿瓦斯积聚危险规律。实例计算验证了本研究方法的可行性。 本论文研究成果综合矿井通风安全技术、计算数学理论、计算机技术以及安全监测