立的快速计算煤层瓦斯含量的方法，采用式（10）计算了测定地点的瓦斯含量。用煤样的解吸规律和相关的煤样解吸理论估算煤层的残存量在3.20~5.85cm3/g，平均值4.35cm3/g，该值与实验室测定值对比可知，估算值全部位于实验室测定值的值域内，说明估算的残存量是可靠的。运用相关数据计算的实验地点煤样120min的解吸量为3.93~7.45cm3/g，平均值5.10cm3/g。计算的煤层瓦斯含量为7.13~13.05cm3/g，平均值9.45cm3/g。通过对数据的分析可知，以平均值计算，残存量占全部瓦斯量的46%，这说明残存的计算即使不太准确，但其对测定煤层瓦斯含量来说，计算煤层瓦斯含量的误差与计算残存量的误差相比，误差将下降到原来的50%以下。表2瓦斯含量快速测定和实验室测定结果对比表2是快速测定的煤层瓦斯含量值与实验室按相关标准测定的煤层瓦斯含量值的对比，从表2中可以看出，按标准测定的煤层瓦斯含量值为7.71~11.87cm3/g，平均值9.53cm3/g。快速的煤层瓦斯含量为7.13~13.05cm3/g，平均值9.45cm3/g。测定的绝对误差为0.08~1.66cm3/g，平均值0.73cm3/g；测定的相对误差为1.0%~14.6%，平均值7.7%。从数据的对比可看出，快速测定的煤层瓦斯含量精度是较高的。从现场测定的瓦斯含量来看，测定的最大相对误差不超过15%。从测定情况来看，该测定方法测定值较好地反映了煤层瓦斯的分布情况，可以满足矿井安全生产的需要。需要说明的是，由于实验室进行实验的模型是纯甲烷，故瓦斯含量快速测定的模型主要应用于瓦斯带的煤层瓦斯含量测定，对于瓦斯带以浅煤层瓦斯含量的测定是不适用的。3结语通过理论分析、实验室测定和现场验证，建立了煤层瓦斯含量测定模型，实现了煤层瓦斯含量快速测定（在1h内）的便捷技术。煤层瓦斯快速测定的模型为Q＝3.071（Q30+Qs）-12.276Q0-5-9.703Q20-30+10.385×e-7.207a-68.7691a×b×e2.3671×A!"快速测定的误差率为1%~14.6%，准确率达到85%以上。说明该方法可用于矿井瓦斯含量的快速获取。参考文献：［1］国家安全生产监督管理总局，国家煤矿安全监察局.防治煤与瓦斯突出细则［M］.北京：煤炭工业出版社，2009.［2］安丰华，程远平，吴冬梅，等.基于瓦斯解吸特性推算煤层瓦斯压力的方法［J］.采矿与安全工程学报，2011，28（1）：81－85，89.作者简介：白三锋（1988－），河南洛阳人，硕士，研究方向：瓦斯灾害防治，电子信箱：362320913@qq.com.责任编辑：张欣收稿日期：2014－04－23煤样编号123456789快速测定值/cm3·g－113.059.377.137.589.069.257.7911.6210.21瓦斯含量值/cm3·g－111.399.257.857.9910.2910.287.7111.879.14绝对误差/cm3·g－11.660.120.720.411.231.030.080.251.07相对误差/%14.61.39.25.112.012.01.02.111.7基于灰色GM（2，1）模型的工作面瓦斯涌出量预测吕坤坤，吕品，张文庆（安徽理工大学，安徽淮南232001）摘要：利用灰色GM（2,1）模型理论建立了数学模型，对国投新集刘庄煤矿171302工作面进行了瓦斯涌出量预测。结果表明预测值与实际值之间的最大相对误差为8%，最小相对误差为0.09%，平均相对误差为4.64%，精度较高，可以应用于煤矿安全生产管理，减少煤矿瓦斯事故的发生。关键词：GM（2，1）模型；瓦斯涌出量；灰色理论中图分类号：TD712文献标志码：A文章编号：1008－8725（2014）08－0030－03StudyonPredictionofGasGushingAmountBasedonGreyGM（2，1）ModelLYUKun-kun，LYU-Pin，ZHANGWen-qing（AnhuiUniversityofScienceandTechnology,Huainan232001,China）Abstract:UsingthetheoryofgrayGM（2，1）modeltoestablishthemathematicalmodeloftheinvestmentXinjiliuzhuangcoalmine171302facegasemissionprediction.Resultsshowthatthepredictionaccuracyishigher,canbeusedinthecoalminesafetyproductionmanagement,reducethehappeningofcoalminegasaccident.Keywords:GM（2，1）model;gasemission;greytheory煤炭技术CoalTechnologyVol.33No.08Aug.2014第33卷第08期2014年08月#############################################doi:10.13301/j.cnki.ct.2014.08.013′′′30中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

第33卷第08期Vol.33No.08基于灰色GM（2，1）模型的工作面瓦斯涌出量预测———吕坤坤，等0引言我国预测瓦斯涌出量的几种主要方法中，矿山统计法与分源预测法都是静态预测，而煤矿瓦斯涌出是一个动态的过程，因此目前而言，较为有效的预测方法为神经网络法和灰色方法。通过瓦斯涌出量的实际数据可以看出，瓦斯涌出量并不是单调的，它随着工作面的推进程度、煤层瓦斯含量等因素时而大时而小，因此运用灰色理论中的GM（1，1）模型预测，前期预测精度可能比较可靠，但随着时间的推进，精度可能越来越低。因为GM（1，1）模型的预测值是单调的，可以用来预测非单调性的波动序列，因此采用灰色GM（2，1）建模理论建立数学模型，用来预测工作面瓦斯涌出量，以保持长期的预测精度。1灰色GM（2，1）模型建模理论设原始序列X=（x0（1），x0（2），…，x0（n）），且其为非负数据序列，对其进行一次累加和一次累减生成，分别记为X（1）=（x（1）（1），x（1）（2），…，x（1）（n））（1）α（1）X（0）=（α（1）x（0）（1），α（1）x（0）（2），…，α（1）x（0）（n））（2）其中α（1）X（0）=x（0）（k）-x（0）（k-1），k=2，3，…，n，X（1）的紧邻均值生成序列为Z（1）=（z（1）（2），z（1）（3），…，z（1）（n））（3）则称α（1）x（0）（k）+a1x（0）（k）+a2z（1）（k）=b为GM（2，1）模型，其白化方程为d2x（1）dt2+a1dx（1）dt+a2x（1）=b（4）则GM（2，1）参数列α=[a1，a2，b]T的最小二乘估计为α=[a1，a2，b]T=（BTB）-1BTY（5）其中B＝－x（0）（2）－z（1）（2）1－x（0）（3）－z（1）（3）1－x（0）（n）－z（1）（n）!""""""""""""#$%%%%%%%%%%%%&1Y＝α（1）x（0）（2）α（1）x（0）（3）α（1）x（0）（n!""""""""""""#$%%%%%%%%%%%%&）=x（0）（2）－x（0）（1）x（0）（3）－x（0）（2）x（0）（n）－x（0）（n-1!""""""""""""#$%%%%%%%%%%%%&）关于GM（2，1）白化方程的解有以下结论：（1）若X（1）*是d2x（1）dt2+a1dx（1）dt+a2x（1）＝b的特解，X（1）是对应齐次方程d2x（1）dt2+a1dx（1）dt+a2x（1）=0的通解，则X（1）*+X（1）是GM（2，1）白化方程的通解。（2）齐次方程的通解有以下3种情况：①当特征方程r2+a1r+a2=0有2个不相等的实根r1，r2时X（1）=c1er1t+c2er2t（6）②当特征方程有重根r时，X（1）=ert（c1+c2t）（7）③当特征方程有一对共轭复根ri=α+iβ，r2=α-iβ时X（1）=eαt（c1cosβt+c2sinβt）（8）（3）白化方程的特解有以下3种情况：①当0不是特征方程的根时，X（1）*=C（9）②当0是特征方程的单根时，X（1）*=Cx（10）③当0是特征方程的重根时，X（1）*=Cx2（11）2应用实例2.1国投新集刘庄煤矿171302工作面是七采区第4个回采工作面，该工作面东临171301工作面采空区,西临171303工作面采空区,南临西三13-1煤集中大巷,北临F18断层。本工作面为倾向长壁工作面，轨道顺槽可采长度为759.0m，开采标高约为-680.7～-589.5m（煤层底板）；带式输送机顺槽可采长度为756.0m，开采标高约为-678.3～-590.2m（煤层底板）；本工作面对应地表平均标高为+26.12m，工作面切眼长度约为100.0m（净煤壁）；工作面可采面积为75101m2，现根据此工作面的瓦斯涌出量基础参数表（见表1），对其进行瓦斯涌出量预测。表1刘庄矿171302工作面瓦斯涌出量表2.2建立GM（2，1）模型令X=（22.94，21.20，20.58，19.52，20.97，23.19，22.65），根据式（1）~式（5）得X（1）=（22.94，44.14，64.72，84.24，105.21，128.40，151.05）α（1）X（0）=（0，-1.74，-0.62，-1.06，1.45，2.22，-0.54）Z（1）＝（33.54，54.43，74.48，94.725，116.805，133.9275）B=-21.20-33.541-20.58-54.431-19.52-74.481-20.97-94.7251-23.19－116.8051-22.65-133.9275!""""""""""""""""""#$%%%%%%%%%%%%%%%%%%&1Y＝（-1.74，-0.62，-1.06，1.45，2.22，-0.54）通过计算解得a^=a1a2!""""""""#$%%%%%%%%&b＝（BTB）－1BTY＝-0.1076-0.0220-4.313!""""""""#$%%%%%%%%&8故得GM（2，1）白化方程为d2x（1）dt2-0.1076dx（1）dt-0.0220x1=-4.3138，根据式（6）～式（11）得……………日期2013-04-012013-04-022013-04-032013-04-042013-04-052013-04-062013-04-07绝对瓦斯涌出量/m3·min-122.9421.2020.5819.5220.9723.1922.6531中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net

x（1）（t）=c1e0.2118t+c2e-0.1042t＋196.08（12）设x（0）（0）=23.20，将x（0）（0），x（0）（1）分别代入式（12）解得c1=9.9956，c2＝－183.1374，所以x（1）（t）=9.9956e0.2118t-183.1374e-0.1042t+196.08，于是GM（2，1）时间响应式为x（1）（k+1）=9.9956e0.2118t-183.1374e-0.1042t+196.08，经计算预测结果如表2所示。表2刘庄矿171302工作面瓦斯涌出量预测表由表2可以得出工作面瓦斯涌出量的实际值与预测值的对比图，如图1所示。图1瓦斯涌出量实际值与预测值对比图1.实际值2.预测值3结语通过灰色GM（2，1）模型理论建立了数学模型，该模型的预测值呈现波动性变化，由表2可以看出瓦斯涌出量实际值与预测值之间的相对误差最大达到8%，最小为0.09%，预测精度均达到90%以上，由瓦斯涌出量实际值与预测值对比图可看出预测值的变化趋势大致与实际值的变化趋势相符，因此可以用来进行长期预测矿井工作面瓦斯涌出量的大小，减少瓦斯事故的发生。参考文献：［1］王魁军.矿井瓦斯防治技术优选［M］.徐州：中国矿业大学出版社，2008.［2］刘思峰.灰色系统理论及应用［M］.北京：科学出版社，2010.［3］夏红春，程远平，李顺峰．基于最小二乘法的矿井深部区域瓦斯涌出量预测［J］.矿业安全与环保，2002，29（4）：13-14，16.［4］高保彬，李回贵，于水军.灰色马尔可夫模型在瓦斯涌出量预测中的应用［J］.煤炭工程，2013，45（12）：84-87.［5］刘新喜，赵云胜．用灰色建模法预测矿井瓦斯涌出量［J］.中国安全科学学报，2000，10（4）：52-54.［6］邓聚龙．灰色系统基本方法［M］.武汉：华中理工大学出版社，1987．［7］张兴华，李德洋，尚作铁，等．高产高效工作面的瓦斯涌出量预测方法及其应用［J］.煤矿安全，2001，4（4）：35-37.［8］王丰，朱立凯，等.任家庄煤矿首采工作面瓦斯涌出量预测［J］.煤矿技术，2012，31（3）：114-115.［9］王文波，惠小健.基于改进的GM（1，1）模型的瓦斯涌出量预测研究［J］.煤炭技术，2010，29（6）：123-125.［10］魏春荣，徐敏强，李艳霞，等.基于灰色新陈代谢模型的煤矿瓦斯涌出量预测［J］.湖南科技大学学报：自然科学版，2012，27（3）：16-21.作者简介：吕坤坤（1991-），安徽淮北人，硕士研究生，研究方向：瓦斯灾害治理与防治.责任编辑：张欣收稿日期：2014－04－06序号1234567时间2013-04-012013-04-022013-04-032013-04-042013-04-052013-04-062013-04-07实际数据/m3·min-122.9421.0220.5819.5220.9723.1922.65预测数据/m3·min-122.9422.6021.6521.1020.9921.3522.24残差0-1.58-1.07-1.58-0.021.240.41相对误差/%07.5%5.2%8%0.09%5.3%1.8%!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!高瓦斯矿井煤层群综采工作面瓦斯综合治理技术张飞1，陈绍祥1，张宝峰2，林俊森1（1.内蒙古科技大学矿业研究院，内蒙古包头014010；2.神华乌海能源五虎山矿业公司，内蒙古乌海016040）摘要：针对高瓦斯矿井煤层群开采的特点，对010907综采工作面采取了本煤层预抽、底板穿层钻孔邻近层预抽、专用瓦斯治理巷等相结合的综合治理技术，取得了较为明显的效果，解决了回采时工作面瓦斯超限的问题，也为本煤层其他未采工作面提供了相对稳定的瓦斯治理模式。关键词：高瓦斯；煤层群；瓦斯抽放；专用瓦斯治理巷中图分类号：TD712文献标志码：A文章编号：1008－8725（2014）08－0032－03ComprehensiveTreatmentTechnologyofGasinHighGasMineGroupofFullyMechanizedMiningFaceZHANGFei1，CHENShao-xiang1，ZHANGBao-feng2，LINJun-sen1（1.MiningResearchInstitute,InnerMongoliaUniversityofScienceandTechnology,Baotou014010,China;2.WuhushanCoalMineofShenhuaGroupWuhaiEnergyCompany,Wuhai016040,China）Abstract:Accordingtothecharacteristicsofthegascoalseamgroupmining,thecoalseamdrainagein010907fullymechanizedcoalface,bottomwearlayerdrillingdrainageinadjacentlayer,gaslanededicatedcombinationofcomprehensivetreatmenttechnology,achievedsignificanteffect,solvedtheminingworkingfacegasoverrunproblem,alsoprovidedtheothercoalminingfaceisrelativelystablepatternofgascontrol.Keywords:highgassy;coalseams;gasdrainage;gaslanededicated煤炭技术CoalTechnologyVol.33No.08Aug.2014第33卷第08期2014年08月doi:10.13301/j.cnki.ct.2014.08.014日期序号瓦斯涌出量/m3·min-1121234567242220181632中国煤炭期刊网 www.chinacaj.net