|
|
Mine Engineering 2026
瓦斯突出因素与风险预测方法对比
|
Abstract:
瓦斯安全是煤矿安全生产的核心议题,直接关系到矿工生命安全和煤炭工业的可持续发展。随着开采深度增加,高瓦斯矿井比例上升,瓦斯压力增大,灾害风险加剧,瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等事故频发,成为制约煤炭行业发展的关键瓶颈。进行瓦斯突出风险预测有很大必要。本文主要讨论有关预防瓦斯突出方法:反向传播神经网络,改进自适应动态甲虫优化–反向传播神经网络,支持向量机,随机森林,卷积神经网络等,比对它们的优势和局限性,为瓦斯突出风险进行防范。
Gas safety constitutes the cornerstone of safe coal production, directly affecting the lives of miners and the sustainable development of the coal industry. With increasing mining depth, the proportion of high-gas mines continues to rise, leading to elevated gas pressures and intensified disaster risks. Consequently, gas explosions and coal-gas outbursts occur frequently, constituting a critical bottleneck that constrains the development of the coal sector. Therefore, accurate prediction of coal-gas outburst risk is of great necessity. This paper systematically compares state-of-the-art prediction methods, including Back-Propagation neural networks (BP), Modified Self-Adaptive Dynamic Beetle Optimization-Back-Propagation neural networks (MSADBO-BP), Support Vector Machines (SVM), Random Forest (RF), and Convolutional Neural Networks (CNN). The advantages and limitations of these approaches are analyzed to provide a theoretical basis for the prevention and control of coal-gas outburst risks.
| [1] | 杜振东, 袁磊, 王振军. 煤矿瓦斯安全监测监控系统优化应用策略研究[J]. 内蒙古煤炭经济, 2025(18): 94-96. |
| [2] | 马跃晋. 基于BP神经网络的矿井瓦斯通风网络风流密度预测方法与应用[J]. 山西化工, 2025, 45(7): 229-231. |
| [3] | 明相林, 田紫微, 吴华, 等. 基于主成分分析的瓦斯突出危险性评价研究[J]. 科技创新与应用, 2025, 15(29): 97-101+105. |
| [4] | 张建林, 赵志刚, 李强. 瓦斯压力与埋深关系及突出危险性分析[J]. 煤炭科学技术, 2018, 46(5): 101-107. |
| [5] | 王鹏, 刘军, 陈思. 深部煤层瓦斯压力梯度变化规律及防突阈值研究[J]. 煤矿安全, 2021, 52(2): 23-29. |
| [6] | 刘军, 张凯, 张浩. 煤层瓦斯压力与突出临界值探讨——以平顶山矿区为例[J]. 煤炭学报, 2020, 45(9): 3127-3135. |
| [7] | 刘志刚, 陈伟, 赵永强. 瓦斯含量对突出倾向的影响规律研究[J]. 煤炭科学技术, 2019, 47(9): 76-83. |
| [8] | 李强, 王旭东, 张志军. 贵州织金矿区瓦斯含量变化特征及其防突意义[J]. 煤矿安全, 2021, 52(12): 65-71. |
| [9] | 陈海龙, 王利民, 张晓辉. 瓦斯放散初速度与突出危险性的相关性研究[J]. 煤炭学报, 2019, 44(11): 3415-3423. |
| [10] | 王晓宇, 刘峰, 赵强. 不同煤体结构下瓦斯放散特征及防突指标优化[J]. 煤矿安全, 2021, 52(6): 108-114. |
| [11] | 张涛, 孙伟, 郝建国. 煤体坚固系数与瓦斯突出关系研究[J]. 煤矿安全, 2017, 48(10): 59-64. |
| [12] | 吴昊, 陈磊, 宋天. 构造煤煤体强度特征及其防突意义[J]. 煤炭科学技术, 2020, 48(11): 142-149. |
| [13] | 赵志刚, 李俊, 王健. 不同结构煤瓦斯赋存与突出危险性对比研究[J]. 煤炭学报, 2019, 44(5): 1638-1646. |
| [14] | 陈飞, 郭鹏, 刘昊. 构造煤瓦斯解吸破坏行为及能量释放规律[J]. 煤矿安全, 2021, 52(10): 43-50. |
| [15] | 张丽娜. 煤与瓦斯突出风险识别与评价方法研究[D]: [硕士学位论文]. 廊坊: 华北科技学院, 2025. |
| [16] | 李俊峰, 王涛, 陈海龙. 煤层厚度变化对瓦斯突出危险性的影响研究[J]. 煤炭科学技术, 2018, 46(9): 130-136. |
| [17] | 刘宏伟, 赵欣, 郭旭. 煤厚与裂隙发育对瓦斯压力分布的耦合影响[J]. 煤矿安全, 2020, 51(5): 92-99. |
| [18] | 李军, 张涛, 王鹏. 深部煤层埋深与瓦斯突出危险性关系研究[J]. 煤炭学报, 2019, 44(6): 1981-1988. |
| [19] | 陈飞, 郭晓东, 赵辉. 埋深条件下煤层瓦斯压力与含量耦合特征[J]. 煤炭科学技术, 2021, 49(3): 173-180. |
| [20] | 黄良, 李希建, 刘钰, 等. 黔西矿区软硬分层煤温度-压力耦合影响瓦斯解吸试验[J]. 工矿自动化, 2025, 51(1): 156-162+170. |
| [21] | 王鹏, 刘伟, 赵俊. 煤层软分层结构特征与瓦斯突出关系研究[J]. 煤炭科学技术, 2022, 50(7): 135-142. |
| [22] | 刘志远, 陈飞, 王宇. 平顶山矿区软分层厚度对瓦斯突出影响[J]. 煤矿安全, 2020, 51(10): 62-68. |
| [23] | 鹏飞. 基于应力和损伤演化特征的煤与瓦斯突出防治措施研究[J]. 陕西煤炭, 2025, 44(6): 104-108. |
| [24] | 王志强, 李伟, 陈鹏. 深部煤层主应力特征及瓦斯突出响应研究[J]. 煤矿安全, 2020, 51(3): 88-94. |
| [25] | 张浩, 刘军, 王翔. 不同煤级条件下最大主应力阈值与煤体屈服特征[J]. 煤炭科学技术, 2021, 49(5): 121-128. |
| [26] | 李志伟, 周宇, 张浩. 围岩组合类型对瓦斯突出影响的实测研究[J]. 煤炭学报, 2020, 45(8): 2683-2691. |
| [27] | 孙亮, 赵建国, 刘天. 不同顶底板组合条件下煤层应力分布特征研究[J]. 煤炭科学技术, 2021, 49(9): 181-188. |
| [28] | 唐巨鹏, 黄磊, 潘一山, 等. 煤体倾角突变对煤与瓦斯突出及冲击演化特征影响[J]. 采矿与岩层控制工程学报, 2025, 7(3): 22-36. |
| [29] | 张林, 王立, 韩磊. 煤层倾角与瓦斯封存特征关系研究[J]. 煤炭学报, 2019, 44(3): 1025-1033. |
| [30] | 赵凯, 李博, 郝鑫. 倾角与构造叠加对煤层突出风险的影响[J]. 煤矿安全, 2021, 52(8): 73-80. |
| [31] | 杨雁桥. 基于改进BP神经网络的煤矿瓦斯浓度预测模型研究[J]. 煤矿机械, 2025, 46(10): 216-220. |
| [32] | 杨宝琳, 刘杰, 娄来宗. 基于粒子群算法优化BP神经网络及SVM的瓦斯超限预测预警方法[J]. 科学技术与工程, 2025, 25(26): 11098-11106. |
| [33] | 张清清. 基于FOA-RF模型下煤与瓦斯突出智能预警系统研究[J]. 陕西煤炭, 2024, 43(7): 152-155+161. |
| [34] | 梁漪. 多源数据驱动的瓦斯突出预测研究[D]: [硕士学位论文]. 阜新: 辽宁工程技术大学, 2019. |