高瓦斯易自燃煤层采空区煤自燃与瓦斯灾害并存,采空区遗煤自燃会引发采空区残余瓦斯燃烧,当采空区瓦斯浓度在爆炸极限内时,甚至会引发瓦斯爆炸,给煤矿的安全生产带来极大威胁。本文通过实验、智能计算和理论分析相结合的方法,分析了瓦斯对煤自燃特性的影响,建立了高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃危险性评价模型,确定了高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃预警指标,并采用多指标综合预警方法建立了采空区遗煤自燃预警模型,开发出采空区遗煤自燃预警系统。取得的主要研究成果如下:(1)采用程序升温实验系统,分析了瓦斯对松散煤体自燃特性的影响。结果表明,混合气流中CH4体积分数相同时,O2体积分数减少,则煤样的交叉点温度与临界温度增高,同等温度时出现的氧化产物越少;混合气流中02体积分数相同时,CH4体积分数增加,则煤样的交叉点温度与临界温度增高,同等温度时出现的氧化产物减少。此外,煤样内吸附的瓦斯含量增加,其交叉点温度与临界温度增高,同等温度时出现的主要氧化产物CO减少。在进行高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃预警时,不能仅以新鲜风流条件下煤自燃特性为依据,需综合不同气体组分混合气流条件下的实验结果。(2)通过文献调查、现场调研与专家访谈,分析得到21个采空区遗煤自燃影响因素,将直觉模糊集理论融入DEMATEL&ISM分析模型,对高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃影响因素进行分析,根据分析结果,建立评价指标体系,提出基于模糊DEMATEL&ISM分析、专家评定法、熵权法的指标权重计算模型,并采用变权理论对该模型进行修正,得到高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃危险性评价指标的综合权重计算模型,在此基础上,建立了基于未确知测度的评价模型。(3)通过实验及文献分析,研究得出了高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃动态预警指标与区域预警指标,确定了高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤特征信息的采集方法及采集点的布置参数;将退火算法与粒子群算法融合入支持向量机分类模型中,建立了基于退火-粒子群-支持向量机的高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃动态预警模型;根据高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃区域预警指标,对高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤厚度分布、氮氧比分布、氧浓度场、温度场、瓦斯浓度场进行耦合,确定采空区区域预警模型;采用多指标预警方法,建立高瓦斯易自燃煤层采空区遗煤自燃综合预警模型。(4)根据高瓦斯易自燃煤层遗煤自燃危险性评价模型与综合预警模型,开发了采空区遗煤自燃预警系统软件。该软件集成了采空区遗煤自燃评价、采空区遗煤自燃危险区域划分与采空区遗煤自燃动态预警三项功能,可从总体上把握采空区遗煤自燃的危险情况,可了解采空区遗煤自燃危险区域,也可实现对采空区遗煤自燃危险的实时预警。在刘庄矿151305工作面采空区布置信息采集点,用该软件对采集点数据进行分析,结果表明,该软件运行稳定,软件中的采空区遗煤自燃评价、采空区遗煤自燃危险区域划分与采空区遗煤自燃动态预警均达到了预期效果。本研究成果具有重要的理论与实践价值,对采空区遗煤自燃预防技术的发展具有重要的促进作用。图[51]表[53]参[210]