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致 谢
本论文是在导师余明高教授的悉心指导下完成的。在此,我要向他表达我最
诚挚的感谢,感谢他给予我无私的指导和帮助。入学三年来,在学习上,他严格
的要求我们,能帮我们解决学习中遇到的困难。在生活中,他给予了我们无尽的
关怀。三年来,在导师的指导下,我不断的克服人生路上的一个个的困难,并在
克服与磨练中不断的锻炼自己,无论是在学习上还是在生活上都养成了吃苦耐劳
的习惯。在此,谨以无比感激的心情,向他致以由衷的感谢和无比的敬意!
感谢安全科学与工程学院对我近三年的培养。感谢贾海林老师、于水军教授、
路长副教授、潘荣锟老师在学习上给予的帮助和指导,在此表示深深地感谢。同
时也感谢学校给我们提供了舒适的学习、生活环境!
感谢我的父母兄弟姊妹多年来对我的理解、鼓励和支持。能够让我在研究生
学习期间得以安心学习,无后顾之忧!
感谢实验室的师兄弟姐妹们,论文的撰写得到了他们的大力相助。
感谢本文所引用参考文献的所有作者们。
感谢各位专家、教授在百忙之中评阅本文,对论文中的不足之处提出批评、
建议;最后感谢参加我论文答辩的各位评委。
I
摘 要
近年来,在煤矿开采的过程中,每年由于自燃造成的直接和间接经济损失达
数百亿元。随着开采深度的增加,地压现象对煤矿开采的影响日渐突出,地压可
以对保护煤体造成破坏,保护煤体被破坏后会造成采空区以及被保护煤体的漏风
增加,从而当自燃条件满足后,会造成煤的自然发火。综采工作面煤采出率比较
高,但煤矿地质条件复杂多变,当条件合适时,综采面的采空区也会发生自燃。
因此,在提高采出率和开采速度的同时,也应该对综采面的采空区的自燃特性进
行研究。
本文首次把未确知测度理论用于综采面采空区火灾危险性评价研究,基于
MATLAB 建立了 16 个影响综采面火灾危险性因素的未确知测度函数,利用
MATLAB 的绘图功能和未确知测度函数绘出了各个影响因素的测度函数图,从而
形象的表示出了各个影响因素对采空区火灾危险性的影响规律。在实践上,利用
未确知测度函数计算得出寺河二号井 XV1301 工作面采空区的火灾危险性等级,
从而有利于本煤层的防灭火工作的开展。首次基于最小二乘法对工作面的上隅角
瓦斯气体进行了拟合,结合气体相关系数进行了分析。这种方法基于日常观测数
据进行分析,不需要另外进行试验,判断结果有利于采空区防漏风措施的开展。
沿寺河二号井 XV1301 工作面倾向埋管进行自燃“三带”观测,得到采空区 O
2
、CH
4
、
和 CO 浓度数据,首次运用 MATLAB 的差分功能对观测数据进行分析,这种分析
方法可以分析采空区内气体的整体分布变化,然后基于氧浓度的变化,分析得出
采空区的自燃“三带”范围,这种方法对于地质条件复杂的矿井非常有用。基于
MATLAB 的自燃“三带”分析可以分析稀疏数据的“三带”分布,利用三角形为基础
的三次方程内插方法可以较好的得出数据的变化趋势。最后,基于自燃“三带”范围
和煤的最短自燃发火期,计算得出了该工作面的最小开采速度,从而对该工作面
的防灭火工作具有指导作用。
关键词:采空区;自燃“三带”;MATLAB;未确知测度;最小二乘法
II
III
Abstract
In recent years, during the process of coal mining, hundreds of billion yuan
economic losses owing to spontaneous combustion is caused every year by direct and
indirect reasons. With the increase of mining depth, underground pressure phenomenon
on the impact of coal mining has become increasingly prominent. Protection coal may
be damaged by the underground pressure. Ventilation leakage of goaf and being
protected coal seam can be caused by the damaged protection coal. Thus when the
spontaneous combustion condition is met, coal’s spontaneous combustion will be
caused. Mining rate of the fully mechanized face is relatively high. Whereas because of
complex and changefully geological conditions of coal mine, when the condition is
suitable, spontaneous combustion can also be occurred in the fully mechanized face’s
goaf. Therefore, under increasing the mining rate and mining velocity, at the same time,
research of spontaneous combustion characteristics in the fully mechanized face’s goaf
should also be studied.
In this article, evalution of fully mechanized face based on uncertainty
measurement theory is researched in the first time. Uncertainty measurement function
of 16 factors that influence the fire risk of fully mechanized face is built by using
MATLAB. Uncertainty measurement function picture of various factors is built by
using MATLAB’s drawing function and uncertainty measurement function. Thereby,
influence law of fire risk in the goaf of various factors is visual expressed. In the
practice, fire risk grade of Sihe Erhao mine XV1301 face’s goaf is calculated by using
uncertainty measurement function. The result is beneficial to develop fire prevention
and extinguishing in this seam. Fitting of upper corner gas of face is studied in the first
time and analysis is studied by combining gas’s related coefficient. This method is
analyzed by the daily observation datum and does not need to do another experiment.
The result is beneficial to develop goaf’s ventilation leakage. The method of whole line
layout observation points along Sihe Erhao mine XV1301 face is used and datum of
O
2
、CH
4
、and CO concentration are obtained. Analysis of observation datum is used in
the first time by MATLAB’s differential function. This method can be used to analyse
gas’s integral distribution in the goaf. Then, basing on the change of O
2
concentration,
range of spontaneous combustion “three-zone” in the goaf is obtained. This method is
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