回采工作面瓦斯涌出动态特征研究

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1、全日制硕士学位论文回采工作面瓦斯涌出动态特征研究申请人姓名：陈莲芳指导教师：崔洪庆教授学位类别：工学硕士专业名称：安全科学与工程研究方向：瓦斯地质理论与应用河南理工大学安全科学与工程学院二○一五年六月河南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文：回采工作面瓦斯涌出动态特征研究，是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。论文中除了特别加以标注和致谢的地方外，不包含任何其他个人或集体已经公开发表或撰写过的研究成果。其他同志对本研究的启发和所做的贡献均已在论文中作了明确的声明并表示了谢意。本人愿意承

2、担因本学位论文引发的一切相关责任。学位论文作者签名:年月日河南理工大学学位论文使用授权声明本学位论文作者及导师完全了解河南理工大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留和向有关部门、机构或单位送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅，允许将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索和传播，允许采用任何方式公布论文内容，并可以采用影印、缩印、扫描或其他手段保存、汇编、出版本学位论文。保密的学位论文在解密后适用本授权。学位论文作者签名：导师签名：年月日年月日中图分类号：TD712密级：公开UDC：622

3、单位代码：10460回采工作面瓦斯涌出动态特征研究StudyontheDynamicCharacteristicsofGasEmissioninWorkingFace申请人姓名陈莲芳学位类别工学硕士专业名称安全科学与工程研究方向瓦斯地质理论与应用导师崔洪庆职称教授提交日期2015年04月答辩日期2015年06月河南理工大学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

4、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

5、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

6、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IAbstractGasemissioninworkingfaceisthemainsourceofminegasemission.A

7、bnormalgasemissioncanleadtothedisasterofgasexplosionhappenbesidestheothertragicaccidents.Moststudyofcoalminemonitoringdataisconcentratedonthedataitselfatpresent.Thestudyisnotwellcombinedwiththeactualproductioninmines,whichcannotmakefulluseofthedata.Therefore,kno

8、wandmasterthegasemissiondynamiccharacteristicsintheprocessofextractionandtoforecastgasemissionaccuratelyisofgreattheoreticalandpracticalsignificancetoimproveminesafet