一种煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法

本发明属于煤矿安全作业，具体涉及一种煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法。

背景技术：

1、煤矿瓦斯安全事故是由瓦斯泄漏引发，瓦斯事故在煤矿井下会造成非常严重的后果，因而对瓦斯泄漏的准确、快速预测对于煤矿的安全生产具有重要意义。在瓦斯泄漏事故中，煤与瓦斯突出是短时间内煤块和瓦斯快速向外喷出的一种煤矿事故，具有非常大的破坏力。目前，通过瓦斯浓度分布以及通风数据的监测，预测以及防治瓦斯事故的技术并不完善。

技术实现思路

1、本发明旨在解决现有技术的不足，提出一种煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，通过监测巷道掘进工作面的瓦斯浓度以及通风情况，及时发现瓦斯异常，降低事故发生概率。

2、为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

3、一种煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，包括以下步骤：

4、采集巷道掘进工作面瓦斯浓度数据以及通风数据；

5、基于所述瓦斯浓度数据以及所述通风数据，监测煤矿巷道掘进过程中的瓦斯浓度分布以及通风情况；

6、基于所述瓦斯浓度分布以及所述通风情况，进行巷道掘进工作面的瓦斯防治。

7、优选的，监测所述瓦斯浓度分布的方法为：

8、基于变分模态分解法，对所述瓦斯浓度数据的时间序列进行分解，获得模态分量序列；

9、基于自回归滑动平均模型和门控循环单元，对所述模态分量序列进行预测，建立组合预测模型；基于所述组合预测模型，获得各模态分量序列的瓦斯浓度预测结果；

10、集成各模态分量序列的瓦斯浓度预测结果，计算综合预测误差，当所述综合预测误差达到预设误差范围时，获得最终预测结果；

11、基于所述最终预测结果，获得所述瓦斯浓度分布。

12、优选的，建立组合预测模型的方法为：

13、将所述自回归滑动平均模型和所述门控循环单元作为两个独立的预测模型，分别获得两个预测模型在预设时刻的预测值序列以及预测精度序列；其中，所述预测精度序列为单一预测模型在预设时刻的单一预测值序列相对误差的绝对值；

14、基于诱导广义有序加权函数平均算子，对两个预测模型的所述预测值序列以及所述预测精度序列进行组合，获得初始组合预测值函数；

15、基于所有时刻的初始组合预测值函数，建立诱导型集成算子的初始组合预测模型；

16、基于所述初始组合预测模型，预设约束条件，获得每个预测模型的最优权值；

17、将所述最优权值代入所述初始组合预测值函数，获得最终的所述组合预测模型。

18、优选的，所述通风数据包括风向数据和风速数据；

19、其中，所述风速数据的采集点包括掘进巷道回风流、采区回风巷、一翼回风巷以及总回风巷；

20、所述风速数据的采集点包括掘进工作面进风的分风口处、采区进风巷、一翼进风巷以及总进风巷。

21、优选的，获得所述通风情况的方法为：

22、采集所述风向数据，并建立数据样本；

23、采用拉依达准则对所述数据样本进行预处理，计算所述数据样本的平均值；

24、基于所述平均值，计算残差；基于所述残差，计算标准差；

25、基于数据样本的数学期望以及所述标准差，获得数据样本的正态分布；

26、将所述风向数据中不符合所述正态分布的数据作为干扰数据剔除，获得处理后的通风数据序列值；

27、将所述通风数据的采集点作为节点，建立拓扑图；

28、将所述通风数据序列值与所述拓扑图对应，获得通风数据数值模拟模型；

29、基于所述数值模拟模型，获得所述通风情况。

30、优选的，进行巷道掘进工作面的瓦斯防治的方法包括：

31、基于所述瓦斯浓度分布，进行瓦斯浓度异常预警；

32、基于所述瓦斯浓度异常预警以及瓦斯浓度指标，划分预警等级；

33、基于所述预警等级，采取对应瓦斯稀释措施，并预测事故发生后果。

34、优选的，所述预警等级包括一级预警、二级预警以及三级预警；

35、所述瓦斯稀释措施包括：

36、对于所述一级预警，基于所述瓦斯浓度分布以及所述通风情况，控制通风系统，调整巷道掘进工作面风速以及风向，稀释瓦斯浓度；

37、对于所述二级预警，基于所述瓦斯浓度分布以及所述通风情况，向所述巷道掘进工作面注入氮气，降低瓦斯浓度；

38、对于所述三级预警，基于所述瓦斯浓度分布，布置瓦斯抽放钻孔，控制抽放参数，降低瓦斯浓度。

39、优选的，预测事故发生后果的方法为：

40、收集现有瓦斯爆炸事故表征信息，对所述事故表征信息进行规范化处理；

41、基于规范化处理后的事故表征信息以及案例库编码规则，建立瓦斯爆炸事故案例库；

42、基于所述预警等级，计算瓦斯突出情况的条件属性权重；

43、基于所述瓦斯爆炸事故案例库，计算瓦斯突出情况的案例相似度；

44、基于所述条件属性权重以及所述案例相似度，预测瓦斯爆炸事故发生概率，并划分事故发生后果等级。

45、与现有技术相比，本发明的有益效果为：采集巷道掘进工作面瓦斯浓度数据以及通风数据；本发明不仅采集瓦斯浓度数据，还采集了通风数据，通风数据也能反应工作面的异常情况；基于所述瓦斯浓度数据以及所述通风数据，监测煤矿巷道掘进过程中的瓦斯浓度分布以及通风情况；基于所述瓦斯浓度分布以及所述通风情况，进行巷道掘进工作面的瓦斯防治。通过对关键数据的精准分析，一定程度上预测、预防了瓦斯事故，提高煤矿巷道掘进作业的安全性，为煤矿安全管理提供支持。

技术特征：

1.一种煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，其特征在于，监测所述瓦斯浓度分布的方法为：

3.根据权利要求2所述的煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，其特征在于，建立组合预测模型的方法为：

4.根据权利要求2所述的煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，其特征在于，所述通风数据包括风向数据和风速数据；

5.根据权利要求4所述的煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，其特征在于，获得所述通风情况的方法为：

6.根据权利要求4所述的煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，其特征在于，进行巷道掘进工作面的瓦斯防治的方法包括：

7.根据权利要求6所述的煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，其特征在于，所述预警等级包括一级预警、二级预警以及三级预警；

8.根据权利要求6所述的煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，其特征在于，预测事故发生后果的方法为：

技术总结
本发明公开了一种煤矿巷道掘进过程中的瓦斯防治方法，包括以下步骤：采集巷道掘进工作面瓦斯浓度数据以及通风数据；基于所述瓦斯浓度数据以及所述通风数据，监测煤矿巷道掘进过程中的瓦斯浓度分布以及通风情况；基于所述瓦斯浓度分布以及所述通风情况，进行巷道掘进工作面的瓦斯防治。通过对瓦斯事故的预测，及时采取相应防治措施，确?？缶踩?，降低瓦斯爆炸事故发生概率。

技术研发人员：赵博,年军,邓春生,吕晓波
受?；さ募际跏褂谜撸?/b>太原理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/24