煤矿瓦斯突出事故的成因分类研究

为有效遏制特别重大瓦斯爆炸事故发生，本研究统计分析了 2000 年至 2017 年间发生的 49 起特别重大瓦斯爆炸事故损失情况及其发生规律。 基于事故致因“2-4”模型理论，本研究深入分析了 242 次不安全动作，其中违章动作高达 232 次，并将其细分为 7 大类进行统计分析。 同时，研究还分析了与事故相关的不安全物态，发现不安全物态的产生与不安全动作密切相关。 基于以上分析，本研究提出了针对性的特别重大瓦斯爆炸事故预防策略，确定了瓦斯爆炸安全培训基本知识，并创新性地提出了事故案例培训和问卷培训两种培训方法。

通过对88起重特大事故分析,识别出122种不安全动作。分类为违章操作、指挥、行动,不违章四类,频次最高的是违章行动(43%)、操作(35%)、指挥(21%)。涉及事故比例最高的是违章操作(99%)和行动(99%)。违章指挥随时间和瓦斯等级变化而变。分析了各违章类型的主要不安全动作的发生原因并提出了相应的控制措施。

煤矿瓦斯事故防治是煤矿安全工作的首要任务。利用Matlab软件对2008年至2012年我国煤矿瓦斯事故数据进行详细统计分析，结果显示，我国煤矿瓦斯事故数量总体呈现下降趋势。事故主要集中在上午9点至下午8点期间，尤其是上午10点至下午1点发生事故次数最多。造成重大人员伤亡的事故多发生于早班和下午班。煤矿瓦斯事故在地域分布上表现为南方多于北方，且南方事故严重程度较高。

通过对201起重特大瓦斯爆炸事故的统计分析，找出主要不安全动作原因，并制定针对性培训内容。增加员工安全知识，减少或消除不安全动作，从而预防瓦斯爆炸事故。

煤与瓦斯突出的物理相似模拟实验是深入研究其机理的重要手段。目前，针对大尺寸实验装置的力学加载要求，研究者普遍采用多组液压缸分布加载或提高加载系统刚度及液压缸能力等方式进行优化。此外，利用COMSOL模拟软件的固体力学模块分析了不同压板结构对煤体应力变形的影响，结果显示，梯形结构压板能够提高加载系统施加应力的均匀性。

本系统利用煤矿安全生产大数据，采用组合数据挖掘方法，建立了煤矿事故预测信息系统。详细阐述了系统需求分析与设计流程。

中梁山南矿煤与瓦斯突出问题严重。基于该矿瓦斯地质实测数据，结合区域及井田构造演化规律，分析了煤与瓦斯突出特征及主控因素。 研究表明，中梁山南矿煤与瓦斯突出以中小型和倾出为主，突出强度随煤层埋深增加而增大。突出多发生于石门及工作面平巷，断层影响带为突出易发区域，其中K1、K10煤层突出最为严重，西翼煤层亦具有较高突出危险性。 通过分析煤层埋深、顶底板岩性、煤厚及其变化、软分层、地质构造等因素对煤与瓦斯突出的影响，发现断层构造和煤层厚度及其变化是该矿煤与瓦斯突出的主要控制因素。

从潘一矿13-1煤层煤与瓦斯突出特征出发，探讨了突出机理，认为该煤层的突出是构造应力主导的倾出和压出类型。针对这种类型的煤与瓦斯突出，从突出的各种控制因素和预测方法的工程可行性角度进行了讨论。指出煤和顶底板岩石物理力学性质的异常是构造应力主导的倾出和压出型突出危险区的基本特征和共性，并提出了侧重分析煤物理力学性质和瓦斯信息，对勘探和测井资料进行充分的数据挖掘。结合支持向量机等先进的分类算法，提出了基于多因素模式识别的区域预测方法，既有理论基础，又具有工程实用性和操作性。

针对煤矿矿震分类缺乏定量化指标、矿震传播规律不明确、危险性矿震难以识别等问题，综合运用数值模拟、理论分析及现场实测方法，对煤矿矿震进行了分类。通过UDEC数值模拟模拟了震动波在节理岩体中的传播过程，并结合微震监测数据，统计分析了矿震震动波传播过程中质点峰值速度和震动波能量的衰减规律，初步探讨了危险性矿震的判别方法。研究结果显示：煤矿矿震可分为采动破裂型、巨厚覆岩型和高能矿震型3种，其中高能矿震型可进一步分为煤体内爆型、顶板失稳型和断层活化型。根据矿震对井下人员或设备造成的影响，可将矿震分为正常矿震和危险性矿震两大类。矿震震动波传播受多种因素影响，特别是在煤岩体中，不连续面对震动波传播起着显著作用。研究揭示了不连续面对震动波应力传递的阻断机制：当震动波传递的应力超过不连续面强度时，不连续面发生破坏，介质的不连续性阻断了震动波应力的传播。质点峰值速度与震动波能量在传播距离上呈负指数关系，这在实测中得到了验证：某矿区实体煤区域和采空区域的质点震动速度吸收系数分别为0.00375和0.0076，震动波能量吸收系数分别为0.0075和0.015。