矿井为开采区瓦斯涌出量的预测.pdf

I S S N 1 6 7 1一2 9 0 0 C N 4 3一1 3 4 7 / T D 采矿技术第6 卷第1 期 M i n i n g T e c h n o l o g y , V o l . 6 , N o . 1 2 0 0 6 年3月 Ma r . 2 0 0 6 矿井未开采区瓦斯涌出量的预测 武海涛 武汉理工大学资源与环境工程学院， 湖北 武汉 4 3 0 0 7 0 摘要 利用某井田的一个采区分层回采时实测的绝对瓦斯涌出量数据和采区内1 0 个钻 孔的原始数据， 用数值分析方法对已 有的瓦斯涌出 量、 深度、 煤层厚度的离 散数据分别进 行一元线性回归和二元线性回归， 从而寻找出了 精度较高的拟合函数， 可用来对未开采区 瓦斯涌出量进行预测。 关键词 瓦斯涌出量; 数值分析; 线性回归; 预测 、，声‘、，‘产 2凡﹂ 了.、.了‘、、 .叉习.Eil 2.。b yi X .万习 叉曰，b 瓦斯事故具有极强的破坏性和巨大的危害性， 是危害煤矿并下安全生产的最大障碍。瓦斯事故虽 然破坏力极强， 危害性极大， 但瓦斯防治是有规律可 循的。 结合工程实测数据， 运用数值分析方法预测未 开采区瓦斯涌出量， 可为煤矿安全管理、 瓦斯综合治 理提供依据。 ， .a F 口 b 可得 和a 解得 a5 . 3 3 Y ‘ 一 a一 b x ; 二 ‘ 0 几 a 几 ‘n b ‘T x z 表 1 二一8 7 7 . 0 7 ， 求出a 某采区钻孔实测数据 4 2 0 5 . 4 7 。 1 数学模型的原理 对于遵循一定变化规律的一组或几组离散数 据， 从理论上讲Y二 f X I , x 2 是客观的， 但在实际 中， 仅由 离散数据不可能得到f 二 的精确表达式， 然而可以 通过离散数据进行曲线拟合， 寻找到一个 近似表达式来代替Y f 二 9 x 2 . . . ， 这就是离散数 据进行曲线拟合的基本思想。 根据这一基本思想要 得到Y f x i . x 2 . . . 的近似表达式需要解决两个问 题 一是建立数学模型， 二是对选定的数学模型， 确 定其中的待定参数。 数学模型中的待定参数可通过最小二乘法来确 定。 以 下将介绍两种方法来寻找f x 1 1 X 2 - - - 的近似 表达式。 2 一元线性回归分析 从表I 中可以看出， 瓦斯涌出量与煤层埋藏深 度呈指数型变化， 忽略煤层埋藏深度这一组离散数 据， 确 定 模型 为q 二 ae bl ota e， 两 边取 对数l n q In a b / n ， 设Y二I n q , a二l n a , x1 / n ， 则Ya b x ， 依 据最小二乘法的思想， 则 钻孔名称 瓦斯涌出 量 m 3 / m i n 煤层埋藏 深度 m 煤层厚度 m 8.469.588.96ll.46l5.73l5.2l15.78l3.3821.514.oo 314340362379.5扔417428445479508 1 2 . 6 1 5 . 6 b 1 7 . 8 1 2 0 . 6 2 2 . 1 2 5 . 9 2 6 . 4 2 8 . 4 3 2 . 5 3 6 . 2 1二曰、︺﹃Jl、J，.1，‘‘、︸，‘内J‘、︸ 50504040303030202010 3 多元线性回归分析 根据实际工程的经验， 瓦斯涌出量与煤层厚度 之间有一定的关系， 于是建立二元线性回归模型为 y 二 a b x , c x 2 x ， 煤 层 埋 藏深 度， x 2 煤 层 厚 度 ， 式 中a 为常数， b , 。 为待定参数。 确定系数a , b , 。 的原则是根据最小二乘法原理 使剩余差平方和最小， 可求得 、.产、、户下 勺﹃6 了.、了.、 S b S , 2 Cs l y S 2 , b 几Cs 2 y a 二 y 一 三 b kx k 由 萝二 2 _, y ‘ 一 * 一 * ‘ 二 。 1 口仁 笼。 二I其 中 “ 二 Sil S12S21 S22 武海涛 矿井未开来区瓦斯涌出 量的预测 D 表2 某采区瓦斯涌出且实测与预测结果对比 瓦斯绝对涌出量绝对差的平方 B 二 实测值 一元回归的 二元回归的 Y ; 预侧值 ， ‘ 预测值 r 1 S D 二B; s 一 1 B 由 5 ， 6 式可得 C Y二一 2 5 . 9 0 4 , b0 . 1 2 2 , c0 . 0 1 3 则回归方程为 r一 2 5 . 9 0 40 . 1 2 2 x , 0 . 0 1 3 x 2 显著性检验 1 2 . 6 1 5 . 6 6 1 7 . 8 1 2 0 . 6 2 2 . 1 1 2 . 6 3 6 1 5 . 6 5 1 1 8 . 3 1 2 1 2 . 5 1 1 5. 7 l二 山曰‘sly气D 1 8 . 2 8 2 0 . 5 4 2 2 . 4 9 2 5 . 1 8 ， ‘ 一 ， i 2 Y ; 一 r 1 2 0 . 0 0 1 3 0 . 0 0 8 1 0 . 0 0 0 1 0 . 0 0 1 6 0 . 2 5 1 6 0 . 2 2 0 9 0 . 0 1 7 1 0 . 0 0 3 6 0 . 的2 7 0 . 1 5 2 1 0 . 4 9 2 0 0 . 5 1 8 4 0 . 0 4 2 7 0 . 0 1 4 4 0 . 1 3 4 6 0 . 0 2 5 6 0 . 0 0 6 8 0 . 的 6 1 470404199607767582 202225262832 0 . 2 6 0 1 0 . 2︸0..ilj ﹄、︸尸1︶002 26283236 3 6 . 7 1 0矛44lj2 .. ﹃j6OO，‘夕0 ，山22内，︶八﹂ 、11、，1 7n八︸ 了.、了.、 10艺110艺间 s y 一 y 25 0 9 . 9 9 8 艺1 . 2 9 9艺1 . 0 4 3 3 0 0 2 5 . 04 3 3 “ 开 二 y 一 y ’ 5 0 3 . 9 7 4 Q a S一u R6 . 0 2 3 9 1 0 5 结语 从而 F U R A Q , I n一 k 一1 2 9 2 . 8 4 8 1 l 对显著性水平a二0 . 0 5 ， 查 F分布表得临界值 F o . 9 5 k , n 一 k 一 1 F o . 9 5 2 , 7 4 . 4 7 2 9 2 . 8 4 8 ， 计算结果表明， 回归方程为高显著。 4 某采区两种回归方法的检验与比较 根据回 归方程 q 2 0 5 . 4 7 e - 77-07“n ,y 一 2 5 . 9 0 4 0 . 1 2 2 x , 0 . 0 1 3 x 2 ， 及某采区钻孔资料， 对该区瓦斯涌出量进行回 归预测， 结果对比 见表2 0 由表2 可知， 二元线性回归的显著性高于一元 线性回归， 说明瓦斯涌出量与煤层厚度有一定关系。 用数值分析方法寻找出精度相对较高的瓦斯涌 出量与深度、 煤层厚度的函数关系后， 能够对未开采 区瓦斯涌出量进行预测， 这是计算机已得到了广泛 应用， 有许多专用软件可以方便的选用多种线型进 行拟合分析， 选择出一种精度较高的曲线。 参考文献 [ 1 ] 童恒庆. 济回归模型及计算划 【 M ] . 武汉 湖北科学技术出 版社， 1 9 9 9 . [ 2 l汪荣鑫. 数理统计〔 M ] . 西安 交通大学出 版社， 1 9 8 7 . [ 3 〕王沫然. M A L T L A B 与数理统计【 M ] . 北京 电子工业出版社， 2 0 0 3 . [ 4 ]赵平原. 用回 归分析法评价E 2 煤层的影响因素[ i l . 煤田 地 质与 勘探， 1 9 9 2 , 2 0 4 1 6 一 1 8 . 收稿日 期 2 0 0 5 - 0 5 - 3 1 上接第4 1 页 力、 高强度、 大间排距” 锚杆以及锚杆加锚索支护体 系， 大力发展煤巷锚杆支护技术， 探索适合我国 具体 条件的组合锚杆、 预应力锚杆、 锚注锚杆、 小直径钻 头、 小直径药卷、 小直径锚杆。 4 由于锚杆支护是一项隐蔽工程， 必须加强 煤巷锚杆施工质量的管理， 在巷道安装多点位移计 和离层仪监测巷道围岩内部岩层的位移情况， 同时 对巷道的表面位移加以监测， 发现失效锚杆要及时 补打锚杆加强支护， 维护巷道的稳定。 5 为了确保煤巷锚杆支护安全， 改善锚杆支 护的效果， 必须加强巷道顶板动态检测监控， 利用反 馈信息指导锚杆支护参数的优化设计。 参考文献 [ 1 ] s里文， 等. 煤矿锚杆支护技术进展〔 i l . 中国煤炭， 1 9 9 9 , 8 . 2 崔光华、 王金华. 我国 煤巷锚杆支护技术的基本特点〔 J ] . 煤 矿开采， 1 9 9 9 , 1 2 . [ 3 ]漆泰岳. 锚杆与围岩相互作用的 数值模拟【 M ] . 北京 中国矿 业大 学出 版 社， 2 0 0 2 . [ 4 郭 颂. 美国煤巷锚杆支护技术概况[ i l . 煤炭科学技术， 1 9 9 8 , 4 . 收稿日 期 2 0 0 5 - 0 9 - 0 1 作者简 介 杨德传 1 9 7 1 一 ， 男， 硕士， 讲师， 安徽全椒人， 主 要从事犷井安全、 围岩支护与控制等研究工作。