【導讀】17Km，井田東起F165斷層，西至F303斷層。南以煤層露頭和老窯開。采為界，北部以煤層底板等高線為界。井田走向長，傾斜寬。年7月改制而成。始建于1969年，1978年簡易投產。向性為三類不易自燃。根據20xx年瓦斯等級鑒定結果，龍山煤礦為煤與瓦斯突出礦井，相對瓦斯涌出量為，絕對瓦斯涌出量為。礦井水文地質簡單，正常涌水量180m3/h。下共布置4個采區(qū)，11、23采區(qū)為生產采區(qū)，21、25采區(qū)為接替采區(qū)，采煤方法為走向長壁傾斜采煤法，回采工藝為炮采。目前實際生產能力為40萬噸/年。用斜井開拓，走向長壁采煤法，放炮落煤，全部垮落法頂板管理。自建礦以來累計開采了萬噸，礦山平均回采率為75％。為分區(qū)獨立通風，主副斜井進風，天喜鎮(zhèn)風井和馮家洞風井回風。目前各礦均建成有井下瓦斯抽放系統(tǒng)，井下瓦斯。抽放系統(tǒng)運行正常，20xx年集團公司共抽放純瓦斯847萬m3。并已形成部標，在我國廣泛應用。2h后，將裝有煤樣的煤樣罐送到試驗室進行脫氣和氣體分析。

　　

【正文】 預測效果，因此建議 除了繼續(xù)采用 單項指標法 對工作面進行預測、綜合指標進行區(qū)域預測外，還應該加強瓦斯地質研究，采用瓦斯地質法綜合預測。 瓦斯地質 法 國內外大量突出事例的統(tǒng)計分析表明， 煤與瓦斯突出 在井田內的分布 是不均衡的，往往比較集中地 分布在某些 區(qū)域，這 種不均衡分布與地質條件有密切的聯(lián)系，地質條件對煤與瓦斯突出的區(qū)域性分布起控制作用。 區(qū)域預測的目的就是預先找出這些具有突出危險和突出威脅的區(qū)域，為煤與瓦斯突出防治提供決策依據。 煤與瓦斯突出的綜合假說認為，突出是地應力、高壓瓦斯和煤的物理力學性質等三個因素綜合作用的結果。瓦斯是突出發(fā)生的基本能源之一，較高的瓦斯壓力和瓦斯含量是突出發(fā)生的必要條件。因此，根據瓦斯含量和瓦斯壓力，選取瓦斯含量為 8m3/t、瓦斯壓力為 等值線為界劃分出 安陽礦區(qū)二 1 煤層瓦斯 突出威脅區(qū)和突出危險區(qū)（見圖 91安陽礦區(qū)二 1煤層 瓦斯地質分區(qū)圖， 圖 92龍山煤礦二 1煤層瓦斯地質分區(qū)圖 ） 。 30 圖 91 安陽礦區(qū)二 1 煤層瓦斯地質分區(qū)圖 31 圖 92 龍山煤礦 二 1 煤層瓦斯地質分區(qū)圖 32 預測模型法 除了瓦斯地質法之外， 本課題 嘗試將灰色理論 —— 神經網絡方法應用于研究區(qū)的煤與瓦斯突出預測中。利 用灰色系統(tǒng)理論之核心 —— 灰色關聯(lián)分析法確定控制礦井煤與瓦斯突出的主控因素，并對煤與瓦斯突出主控因素進行篩選，建立煤與瓦斯突出危險性預測人工神經網絡的數學模型和系統(tǒng)結構，并利用該模型對礦井進行煤與瓦斯突出的預測工作。 控制 煤與瓦斯突出的主要因素 （ 1）地質構造因素 地質構造是控制瓦斯突出發(fā)生的主導地質因素，地質構造類型、規(guī)模、性質、疏密程度、排列組合以及構造部位等的差異，對瓦斯突出均有不同程度的影響。安陽礦區(qū)的龍山、大眾兩礦井大多數突出都發(fā)生在地質構造帶，尤其是向斜構造及壓性、壓扭性正斷層所組成的地塹、以及同向正斷層的下降盤和反向正斷層的上升盤。 （ 2）煤層因素 煤層因素包括煤層厚度、煤層開采深度等，煤層開采越深，煤層越厚特別是軟分層越厚突出越頻繁，突出次數和突出強度也同時增多。龍山、大眾兩煤礦較大型突出發(fā)生在煤層厚度 變化煤層，尤其是軟分層變化煤層。強烈破壞的松軟煤層，由于強度低，極易發(fā)生煤與瓦斯突出。 （ 3）瓦斯因素 煤與瓦斯突出前總是伴隨著一些特征，這些特征是預測煤與瓦斯突出的依據之一。突出特征主要有巷道頂板來壓、掉渣、片幫、響煤炮、瓦斯壓力增大、噴孔、卡鉆等。發(fā)生突出前并非所有特征同時出現 ， 往往出現其中一種或某幾種預兆。 確定煤與瓦斯突出危險指標 灰色系統(tǒng)理論是指既含已知信息、又含未知信息的分析方法，它以“部分”信息為已知，“部分”信息為未知的“小樣本”、“貧信息”的不確定性系統(tǒng)為研究對象，主要通過對“部分”已 知信息的生成開發(fā)，提取有價值的信息，實現對系統(tǒng)的正確認識和有效控制?；疑到y(tǒng)理論是在經典控制理論、現代控制理論（包括大系統(tǒng)理論）、模糊控制理論（即白色控制理論）的基礎上，針對要求高而又難于用傳統(tǒng)方法建模的系統(tǒng)發(fā)展起來的新方法。 （ 1） 灰色關聯(lián)模型 對一個抽象系統(tǒng)進行系統(tǒng)分析，首先要選準系統(tǒng)行為特征的映射量（反映系統(tǒng)行為特征的數據系列），進一步明確影響系統(tǒng)行為的有效因素。在量化分析研究中，要對系統(tǒng)行為特征映射量和各有效因素進行適當處理，通過算子作用，使之轉化為無量綱數據， 33 并將負相關因素轉化為正相關因素。 ① 灰色關聯(lián)系數 設煤的突出強度為母因素 ( Y0 , 參考序列 ) ,各影響因素為子因素 ( Yi , 比較序列 )。 母因素的觀測值為 ? ?)(,),(,),2(),1( 00000 nykyyyY ??? （ 91） 子因素的觀測值為 ? ?)(,),(,),2(),1( nykyyyY iiiii ??? （ 92） 其中： i = 1， 2，?， m； 由于在實際工作當中，數據的量綱可能不一致，即使有的量綱一樣，但絕對值大小差別會很大，因此，需要進行原始數據的 無量綱化處理，以獲得可以進行比較的數據列。將母因素觀測值進行無量綱化計算，得 ? ?)(,),(,),2(),1( 00000 nxkxxxX ??? （ 93） 式中：??? nt tynkykx1 000)(1)()( ? ?)(,),(,),2(),1( nxkxxxX iiiii ??? （ 94） 式中 ：??? nt iiitynkykx1)(1)()( ， i = 1， 2，?， m 消除各因素觀測值在量綱上的差異對計算結果 所產生的影響后，計算同一觀測點各自因素與母因素之間的絕對差值及其極值，計算公式如下： ( m a x ))( ( m a x )( m in))(,0 jj jjj Ki Ki ???? ??????， )1,0(?K （ 95） 其中： |)()(|m inm in( m in)0 iXiX jijj ??? |)()(|m a xm a x( m a x ) 0 iXiX jijj ??? |)()(|)( 0 iXiXi jj ??? 34 式中： j =1， 2，?， m； i =1， 2，?， n。 ξ 0 ,j (i)為第 i 時刻比較序列 Xj 與參考序列 X0的相對差值，即 Xj 對 X0 在 i 時刻的關聯(lián)系數； K 為分辨系數 ， K取值不同， ξ 0 ,j (i)也不同，從而關聯(lián)度 r0， j 也不同。 由于各指標的平等性，取 K=。 ② 灰色關聯(lián)度 關聯(lián)度由關聯(lián)系數演變而來，由于關系系數 ξ 0 ,j (i)數目很多，信息不集中，不便于比較，為此，一般將 x0 與 xj 的 m 個關聯(lián)系數取平均值 rj， rj 定義為 xj 序列與 x0 序列之間的關聯(lián)度，即 ??? ni jj inr 1 ,0,0 )(1 ? （ 96） （ 2） 煤與瓦斯突出控制因素的確定 ① 定量 和定性指標的確定 以突出強度大小值為母因素，這里對突出強度按定性指標給出，評分標準見表 94。定量指標 ( 變量 ) 包括開采深度、煤層厚度、煤層傾角；定性指標（變量） 包括地質構造、煤層松軟（體現出煤體結構的變化），突出預兆中的響煤炮、噴孔夾鉆、瓦斯變化。其中定量指標值以其瓦斯突出前的測試值為標準，定性指標值依據數量化理論轉化為二態(tài)變量，即用“ ” 和“ 1” 來表示某個定性指標的“不存在”和“存在”。共選用龍山煤礦以往瓦斯突出資料中的 23 個樣本作為研究對象，突出指標 數據見表 95。 表 94. 突出 危險程度評分等級 突出危險程度 未突出 有突出傾向 小型突出G10t/次 中型突出G=10~99t/次 次大 型突出G=100~499t/次 大 型突出G=500~999t/次 特大 型突出G1000t/次 評分 0 10 20 40 60 80 100 35 結 論 與 建 議 在安陽鑫龍煤業(yè)（集團）公司和河南工程學院課題組人員的共同努力下，本項研究完成了項目立項書制定的研究任務，得出以下主要結論和認識： （ 1） 首次 對 龍山 礦區(qū) 進行 了 全 礦區(qū) 范圍的瓦斯地質 背景 調查 ，系統(tǒng)收集整理了各煤礦的瓦斯地質 資料。 （ 2）對 龍山 礦區(qū)區(qū)域構造演化、古構造應力場、現代應力場、煤層埋藏史、煤生烴史、煤變質作用方式做了詳細分析研究，運用礦區(qū)周邊 大量的應力測試、震源機制解、單臺小震綜合斷層面解揭示了研究區(qū)內現今應力場 主壓應力為 SENW 的特征 ；通過對鏡質組最大反射率和揮發(fā)分與埋深關系研究，認為該區(qū)煤變質以區(qū)域巖漿熱變質演化作用為主導，屬熱動力變質煤。 （ 3）從瓦斯抽采角度深入研究了煤層特征，全面分析煤層空間展布、形態(tài)、煤質、煤體結構、煤孔隙和煤吸附特征，為煤層瓦斯抽采提供了 地質 依據。 （ 4） 對 不同時期地質勘查階段鉆孔 的 煤 層瓦斯含量 資料 進行了評價和校正 ， 利用得到的 72 個 可用煤層鉆孔瓦斯含量點繪制了 安陽礦區(qū)二 1 煤層瓦斯含量等值線圖 ， 分析了瓦斯分布規(guī)律，并結合反演的瓦斯壓力做了 瓦斯地質區(qū)劃。 （ 5）研究了 影響 龍山 礦區(qū)二 1 煤層瓦斯賦存的 主要地質 因素 ， 認為區(qū)域構造 運動控制煤層變質、埋藏和生烴歷史，煤層埋深、地質構造、變質程度和煤孔隙特征是影響 煤層瓦斯賦存、運移 和 分布的主 控 因素 。 （ 6） 分析了 龍山煤礦煤與瓦斯 突出的分布 特征、 分布規(guī)律和 突出條件 ， 重點 探索了 突出礦井煤與 瓦斯突出 機理，認為 地質構造 控制了煤層的變形和構造煤的分布， 現代地應力與 地質構造 對 煤與瓦斯突出 起 控制作用 。 （ 7）在上述研究基礎上，建立了基于灰色理論 和神經 網絡的瓦斯地質預測模型，提出安陽礦區(qū)瓦斯治理技術和綜合防突措施。 本項目研究成果對 安陽礦區(qū)安全生產、提高達產能力和 可持續(xù)發(fā)展 具有理論和實際意義。建議在此項目基礎上，進一步對突出礦井構造應力與突出關系、構造煤分布規(guī)律、綜合防突技術運用，尤其是煤巷快速掘進技術與保障措施做深入研究與實踐。