【正文】 網(wǎng)絡分析的輸入樣本類型，即為含有多個地應力、瓦斯參數(shù)以及物理力學因素的 一組數(shù)據(jù)。工作面煤與瓦斯突出是多種因素綜合作用的結(jié)果 ， 對于因素集的選取應盡可能全面 ， 以便確定合理的突出危險性等級。但不論哪種方法都必須遵循以下原則 ， 即主導因子對危險度的影響最大 ， 故權(quán)重亦最大 ， 其它因子若與主導因子相關(guān)性越大 ，對危險度的影響也較大 ， 相應其權(quán)重亦大。煤與瓦斯突出影響因素有很多，依據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》和礦實際情況，瓦斯因素包括 ： 煤層瓦斯壓力 p、瓦斯含量 W； 地質(zhì)因素包括 ： 斷層、陷落柱、煤層厚度等因素。轉(zhuǎn)換前，首先要保證． dwg文件為 AutoCAD2022 或以前版本格式 ； 隨后，將． dwg 文件導入 SuperMap 以數(shù)據(jù)集保存。 （ 2） 評價結(jié)果 依據(jù)上 述評價方法 的運行過程模型，利用 SuperMap 軟件的空間分析分析功能自動繪制礦煤與瓦斯突出危險性綜合評價圖，評價值的大小反映了研究單元煤與瓦斯突出危險性級別的大小，其評價值越高，反映該研究單元突出幾率越大。 對于突發(fā)性事件采取科學的預警技術(shù)是采取預防措施的關(guān)鍵 。在煤與瓦斯突出前 ， 由于煤體中瓦斯解吸 ， 普遍出現(xiàn)煤壁變涼、工作面氣溫降低等異?，F(xiàn)象 ， 導致煤壁溫度降低 。 當 Qi 超過 Q 臨界值時開始計時 ， 小于該值時為零 ?？v觀相關(guān)文獻 ， 有關(guān)煤與瓦斯突出預警的研究多是在現(xiàn)有的煤與瓦斯預測理論及技術(shù)基礎上進行的 ， 主要集中在 2 個方面 ： 一是煤與瓦斯突出預測的敏感指標與臨界值確定方法上 ， 由于地應力、煤和瓦斯的物理力學性質(zhì)等直接反映煤與瓦斯突出因素的參數(shù)在現(xiàn)場難以準確測定。通過對影響煤與瓦斯突出的先 天因素與后天因素進行綜合分析 ， 采用既能處理定性數(shù)據(jù)又能處理定量數(shù)據(jù)的數(shù)量化理論 （ Ⅰ ）為建模工具 ， 建立“預警模型” ， 通過預測煤與瓦斯突出發(fā)生、發(fā)展的可能性 ，并適時發(fā)出警報 ， 為安全管理部門提供決策參考 [15]。一般將煤與瓦斯突出危險 性程度指標 （ IND） 作為基準變量。具體分析如下： （ 1） 自然歷史因素決定著煤與瓦斯存在的地質(zhì)環(huán)境與地質(zhì)構(gòu)造。因此，從時間維度來看，研究警源指標、警兆指標以及反映警情程度的預警指標 (又稱為警情指標 )，是實現(xiàn)預警的前提和基礎。警源是產(chǎn)生警情的根源，煤與瓦斯突出危險性預警的警源是決定煤與瓦斯突出危險性狀況和影響煤與瓦斯突出危險性狀況變動的那些因素。根據(jù)對警兆的獲取方式不同，警兆指標值有的可以自動通過監(jiān)控系統(tǒng)獲取，有的必須通過人工的方式獲取。根據(jù)收集到的資料情況或?qū)嶋H需要情況進行預警指標的選擇，實現(xiàn)動態(tài)煤與瓦斯突出預警指標體系的構(gòu)建。 多元化預警數(shù)據(jù)流程 多元化綜合預警是對安全信息進行采集、整理、分析以及發(fā)布的過程，根據(jù)煤礦企業(yè)生產(chǎn)特點相關(guān)資料信息分布在不同的實體部門，如地測科生產(chǎn)科、防突科、通風部門以及調(diào)度室等。 具體組成與功能 煤與瓦斯突出綜合預警系統(tǒng)主要包括瓦斯地質(zhì)分析系統(tǒng)、瓦斯涌出分析系統(tǒng)、動態(tài)防突管理與分析系統(tǒng)和地質(zhì)測量信息管理系統(tǒng)。任何一項突出預測技術(shù)的研究原理，都是通過采用不同的手段測定或預測工作面前方煤體瓦斯含量、地應力、煤體結(jié)構(gòu)三大突出影響因素的發(fā)展狀態(tài)或趨勢，并以此對工作面進行突出危險性預測或評價。只有通過這三種信息的綜合驗證，才能有效地說明瓦斯涌出特指標的可靠性。 （ 4） 采掘進度過程監(jiān)控 根據(jù)歷年來國內(nèi)外多起突出事故分析結(jié)果表明，在措施執(zhí)行有效、預測指標不超標的情況下，由于采掘進尺超出了安全保護屏障范圍，導致了突出事故的發(fā)生，因此，實時動態(tài)監(jiān)控采 掘進度，嚴格控制施工進尺是非常必要的。沒有足夠瓦斯，就沒有足夠的瓦斯膨脹能，突出就不容易發(fā)生。 預測步驟 （ 1）待鉆機在煤壁中鉆進到指定深度前 1m，用風壓將鉆孔內(nèi)的鉆屑吹出保證所取鉆屑為指定位置的煤樣，然后接新鉆桿鉆進，當新鉆桿鉆進至 0． 4～ 0． 5 m 時迅速將煤樣罐放到鉆孔開口處接鉆屑，并同時用秒表計時，測定 Q（ Q20或 Q30）。然后稱取煤重，將前 20min 解吸量與煤重的比值記作鉆屑瓦斯解吸指標 Q20，單位 mL/hg； 前 30min 解吸量與煤重的比值記作鉆屑瓦斯解吸指標 Q30，單位 mL/hg。在遵循《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》的基礎上，對準確、快速的評判防突措施 有效性預測方法和指標方面進行分析 [19]。突出是不均衡的，突出區(qū)域的面積僅占突出煤層的 10％～ 20％，具有分區(qū)分帶的特點，并總結(jié)出了瓦斯富集區(qū)和構(gòu)造軟煤發(fā)育區(qū)對突出分區(qū)分帶的控制作用，日常預測指標的測定值反映了工作面突出危險性的大小，日常預測超標點應具有區(qū)域分布性。通過對這兩種情況的分析，可以建立以瓦斯涌出量為基礎的 A 指標，以及與瓦斯解吸初始量為基礎 的B 指標來反映工作面煤體瓦斯含量、煤體物理力學性質(zhì)的發(fā)展狀態(tài)與趨勢。煤與瓦斯突出事故的發(fā)生不是偶然的，從煤與瓦斯突出能量機理的角度研究，煤與瓦斯突出事故的發(fā)生是煤體內(nèi)部能量不斷積累或增加的必然 結(jié)果。 綜合預警技術(shù) 綜合預警技術(shù)的原理 煤與瓦斯突出綜合預警技術(shù)是以災害防治理論為指導，以突出事故發(fā)生規(guī)律為基礎，通過現(xiàn)代計算機技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、傳感技術(shù)等的綜合分析，對煤礦作業(yè)中各種危險預兆進行評價，以確定工作面所處的危險等級及其發(fā)展趨勢，為采掘工作的決策提供準確、科學的技術(shù)支持。首先對煤層區(qū)域瓦斯賦存情況進行動態(tài)分析，根據(jù)區(qū)域防突措施效果 (包括保護層開采情況、區(qū)域抽采效果 )及時對瓦斯賦存變化情況進行分析，在防突工作面采掘過程中，針對區(qū)域驗證結(jié)果、預測 (效檢 )指標信息、地質(zhì)構(gòu)造信息、局部防突措施執(zhí)行效果及瓦斯涌出規(guī)律特征指標信息，建立多元化綜合預警指標體系，對采掘工作當前突出危險 l 生狀態(tài)及發(fā)展趨勢進行多級評價，并將預警結(jié)果通過各種方式進行發(fā)布，以便技術(shù)人員采取有針對性的防突措施，防患事故于未然。因此，考慮預警指標實用性，建立動態(tài)預警指標體系就顯得十分必要。區(qū)分兩類指標的意義在于在指標的實際應用中給予這些指標不同的權(quán)重，在煤與瓦斯突出危險性推理時給予這些指標不同的優(yōu)先級。警兆指標體系是在警源指標體系、警情指標體系中尋找對煤與瓦斯突出危險性影響較大的指標，所尋找的指標走勢和煤與瓦斯突出危險性狀況的變化密切相關(guān)，對煤與瓦斯突出的敏感性較強，而不是對警情 指標體系和警源指標體系的簡單羅列。 （ 3） 實時影響因素包括落煤、打鉆 、修正工作面煤壁等人為因素激發(fā)突出，往往表現(xiàn)為警兆現(xiàn)象或警兆指標值的變化，如鉆孔變形、垮孔頂鉆、夾鉆桿等現(xiàn)象，以及瓦斯涌出初速度增大、瓦斯?jié)舛群龃蠛鲂〉瓤梢詼y量的指標值上。 基于時間維度的煤與瓦斯突出預警指標體系的構(gòu)建 基于時間維度的煤與瓦斯突出危險性因素分析 災害有其孕育、發(fā)生、發(fā)展、轉(zhuǎn)化的時間與空間維度，從時間維度考察，雖然災害信息各種各樣，但其數(shù)據(jù)的成因仍在自然歷史、技術(shù)發(fā)展和實時作業(yè)范疇之內(nèi)。 第 3 步 ： 基準變量的選取。而對指導生產(chǎn)的煤與瓦斯突出預測又只是將其歸結(jié)為“自然災害” ， 未能從安全系統(tǒng)理論將“人的因素”與“環(huán)境的因素”考慮 ； 采用回歸分析、因子分析、聚類分析等處理定量數(shù)據(jù)的方法 ， 處理既有定性變量又有定量變量的煤與瓦斯突出影響因素 ， 準確性不高。如果煤體溫度降低值越大 ， 則發(fā)生煤體動力現(xiàn)象的可能性越大 ， 瓦斯涌出量也越大 ， 瓦斯?jié)舛仍隽烤痛?， 發(fā)生煤與瓦斯突出危險性越大 。 如果瓦斯?jié)舛群兔后w溫度值穩(wěn)定 ， 瓦斯涌出相對穩(wěn)定 ， 發(fā)生瓦斯突出的可能性較小 ； 如果 Q 值變化大 ， 發(fā)生瓦斯突出的可能性性增大 。 （ 2） 煤體溫度 。 關(guān)于煤與瓦斯突出預測預警已進行了大量的研究工作 。根據(jù)研究區(qū)實際情況，利用 SuperMap Deskpro 5． 2 軟件，按 50 m 50 m 方格，將研究區(qū)劃分為 20862 個單元，利用以上得出的隸屬函數(shù)分別求出每個評價因素在各單元的隸屬度。第一類圖形數(shù)據(jù)可從煤礦采掘工程平面圖中獲得。借助 GIS 軟件 SuperMap Deskpro 的空間分析功能對礦煤與瓦斯突出危險性進行定量評價，為瓦斯突出與防治提供準確依據(jù) [12]。通過建立各因素的隸屬函數(shù) ， 可以求出其相應的隸屬度 ， 本文中所選取的隸屬函數(shù)是在對各因素分析基礎上的半梯形分布 ，這里的Ⅰ為一般突出危險、Ⅱ為中等突出危險、Ⅲ為嚴重突出危險。 按照最大隸屬度原則 ， 即可得到模糊綜合評判結(jié)果。神經(jīng)網(wǎng)絡框架的確定一般分為以 下幾個步驟 ： 1） 神經(jīng)網(wǎng)絡結(jié)構(gòu)的設計 ； 2） 神經(jīng)元個數(shù)的確定 ； 3） 神經(jīng)網(wǎng)絡層次確定，包括輸入層、隱含層和輸出層節(jié)點數(shù)的確定 ； 4） 網(wǎng)絡單元的連接 ； 5） 神經(jīng)網(wǎng)絡能量函數(shù)和閉值的確定。 （ 2） 能力特征一自學習、自組織與自適應性。它通過模仿腦神經(jīng)系統(tǒng)的組織結(jié)構(gòu)以及某些活動機理，人工神經(jīng)網(wǎng)絡可呈現(xiàn)出人腦的許多特征。 三角模糊數(shù)綜合評判步驟 根據(jù)三角模糊綜合評判的基本原理，在實際應用中可分為以下幾個步驟 ： （ 1） 根據(jù)評價問題的總目標，建立系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)圖。 （ 4） 模糊數(shù)學、神經(jīng)網(wǎng)絡理論綜合運用預測法 ： 影響瓦斯突出的主要因素是不確定的，突出危險性預測可視為一個多因素決定的模糊事件。最近幾年在煤礦，以高分辨率三維地震為主的地面綜合探測技術(shù)已基本成熟，能夠查明落差小至5m 左右的斷 層和直徑 30m 左右的陷落柱、沖刷無煤區(qū)等，并逐步往更細致的 方面發(fā)展。 ② 瓦斯項綜合指標 瓦斯綜合指標是煤與瓦斯突出非線性動力前兆信息表現(xiàn)的評價標準，以往的瓦斯評價停留在瓦斯曲線分析，通常通過觀察的方式來實現(xiàn)，即通過瓦斯?jié)舛绕x平均值的程度和偏離幅度值的大小來觀察，瓦斯涌出變化模型中的偏差和方差就是這兩項內(nèi)容的體現(xiàn)，所以以此為基礎，通過數(shù)據(jù)分析及函數(shù)構(gòu)造建立瓦斯綜合指標的評價模型。 偏差：一組數(shù)據(jù)偏離其平均數(shù)的值，對于不同的礦井 ， 在使用滑動平均線判斷突出發(fā)生的過程中即使曲線趨勢是一致的 ， 但礦井的煤層瓦斯含量、煤層滲透性系數(shù)等不一樣，監(jiān)控系統(tǒng)所測得的瓦斯?jié)舛纫矔嬖谥顒e。 A 指數(shù)平滑預測模型 a 模型的建立 趨勢類指標通過瓦斯?jié)舛仍谝欢〞r期內(nèi)的變化狀況 （ 上升、水平走向、下降 ） ，來反映煤層中影響煤與瓦斯突出的各因素與突出的相互關(guān)系。德國研究表明，如果 V30 值達到崩落煤可解析瓦斯量的 40%，則說明存在突出可能性，如果達到 60%，則表示有突出危險。煤與瓦斯突出的發(fā)生是由地應力、高壓瓦斯、煤的結(jié)構(gòu)性能、地質(zhì)構(gòu)造、煤厚變化、煤體結(jié)構(gòu)及圍巖特征等諸多因素決定的。 在俄羅斯，以地震聲學方法為主的彈性波技術(shù)在煤與瓦斯突出危險性預測領域中的研究與應用已有半個多世紀的歷程， 1965 年地震聲學預測方法的判斷準則問世，該方法隨即成為標準的預測方法并迅速得到廣泛的應用。研究表明 ， 煤和圍巖受力破壞過程中 ， 會發(fā)生破裂和震動。 （ 5） 利用電磁輻射強度進行煤與瓦斯突出危險性預測。氡氣 [4,5]的超強擴散能力和易于被檢測的特點 ， 將成為采掘工作面預測煤與瓦斯突出最有發(fā)展前景的預測方法 ， 而 HDC 連續(xù)測氡儀可以實現(xiàn)對其的在線檢測。該技術(shù)在韓城、南桐、陽泉、平頂山等礦務局應用中 ， 多次發(fā)現(xiàn)無線電波透視圈定的斷層、褶曲、產(chǎn)狀變化、力學性質(zhì)變化等地質(zhì)異常帶是煤與瓦斯突出多發(fā)地帶。聲發(fā)射技術(shù)用于礦井已有幾十年的歷史 ， 其在巖爆監(jiān)測方面已取得一些成果 ， 盡管很多人認為聲發(fā)射突出預測系統(tǒng)是一種很有發(fā)展前途的預測方法 ， 各國都投入了大量的人力物力進行了廣泛的研究 ， 但目前其突出預測的可靠程度與生產(chǎn)實際的需要還有差距 ， 隨著大容量、 高速度計算機系統(tǒng)的引入和聲接收技術(shù)的發(fā)展 ， 用聲發(fā)射技術(shù)進行突出預測可望獲得突破。研究表明 ， 裂隙的產(chǎn)生和擴展都將以彈性應力波的形式產(chǎn)生能量輻射 ， 這就是聲發(fā)射。 接觸式預測 我國從 20 世紀 70 年代末開始對工作面突出危險性預測進行研究，至 20 世7 紀 80 年代后期基本形成了以鉆屑量、鉆孔瓦斯涌出初速度和鉆屑瓦斯解析特征等指標進行工作面預測的方法，另外也有利用鉆屑溫度、鉆孔內(nèi)壁溫度和鉆孔涌出瓦斯中 He、 Ar 同位素含量等參數(shù)預測的方法，但應用不太廣泛。 （ 9） 煤的強度或強度綜合指標預測法 ： 蘇聯(lián)、保加利亞、日本等國采用煤的強度系數(shù) （ 按普氏指標或插針插入深度 ） 。法國、波蘭、日本、羅馬尼亞、捷克、澳大利亞等國家都采用此法。在其它產(chǎn)煤大國如捷克、日本、英國等國家都根據(jù)鉆孔瓦斯自噴壓力來預報突出。 多因素綜合預測法 多因素綜合預測法是在礦井條件已知或可知情況下，應用數(shù)學地質(zhì)理論和方 法來預測煤與瓦斯突出。 14 式中 f13 用粒度為 13mm 煤樣測出的煤堅固性系數(shù)值 k = ?p/f 式中 k煤層突出危險性綜合指數(shù)之一 ； ?p煤層軟分層的瓦斯放散初速度指標 。各種指標的突出危險臨界值應根據(jù)實測資料確定，無實測資料可參考下表 所列。 我國將突出危險性預測只分為區(qū)域突出危險性預測和工作面突出危險性預測兩類。 表 綜合指標 D 和 K 預測煤層突出危險性臨界值 D K 突出危險性 無突出危險 ≥ 15 無突出危險 ≥ ≥15 突出危險 用綜合指標 D 和 K 預測煤與瓦斯突出危險的核心技術(shù)是瓦斯放散初速度指標 （ ?P） 、煤的堅固性系數(shù) （ f） 和煤層瓦斯壓力 （ p） 的測定。因此，各礦區(qū)可根據(jù)己采區(qū)域主要控制突出的地質(zhì)構(gòu)造因素，來預測未