第25卷第9期东北大学学报(自然科学版)Vo1．25．No．92004年9月JournalofNonheastemUniversity(NaturalScience)Sep．2004文章编号：1005—3026(2004)09—0903—04基于模式识别的煤与瓦斯突出区域预测南存全，冯夏庭(东北大学资源与土木工程学院，辽宁沈阳110004)摘要：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的突出．针对该类型的煤与瓦斯突出，从突出的诸控制因素和预测方法的工程可行性等层面讨论了区域预测思想和具体的方法．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必然共性，并提出了侧重分析煤物理力学性质和瓦斯信息，对勘探资料和测井资料进行充分的数据挖掘，并结合支持向量机先进的分类算法的多因素模式识别区域预测方法，它既有理论基础，又具有工程实用性和可操作性．用这一方法对潘一矿13—1煤层煤与瓦斯突出的区域进行预测，得到的突出危险区与实际发生的突出点分布范围相吻合．关键词：煤与瓦斯突出；区域预测；模式识别；支持向量机中图分类号：TD713文献标识码：A煤与瓦斯突出是一种迅速而强烈的动力现象，淡，软分层厚度增大，围岩节理发育，结构破碎，次常表现为在瞬间将大量的煤从煤体中抛向巷道或级褶皱发育，也有煤层厚度剧变的现象．突出与小工作面空间，并伴有大量瓦斯涌出．突出给矿井带断层也有一定关系．突出地点的顶底板岩性以粘来极大威胁和经济损失．据估算使吨煤成本增加土岩为主，少数为泥岩或砂质泥岩．突出前常有响l5％以上．但大量的实践表明煤与瓦斯突出危险区煤炮、煤壁颤动、巷道中煤尘增大、支架压力增大常有分区或分带性，据原苏联马凯耶夫煤矿安全科而“嘎嘎”作响、瓦斯涌出量增大等前兆．13—1煤学研究所的研究，在顿巴斯煤田的各个矿井煤层层的突出均发生在掘进工作面端头，常因放炮或中，突出危险区只占有突出危险煤层总面积的5％其他形式落煤时诱发．突出空洞位置以前上方顶-7％左右u』．在我国也有相似的情况．对于区域预煤为主，下部次之，无底板突出．突出空洞深度一测的非突出危险区不采取防突出措施可给矿井带般不大，突出空洞口朝向规律性不明显．突出物粒来巨大经济利益．度分选性不明显．1潘一矿煤与瓦斯突出概况2突出机理探讨潘一矿的煤与瓦斯突出大多发生在13—1煤潘一矿13—1煤层的突出以倾出和压出类型层，自建矿以来共发生20次，该煤层被定为高度为主．对于这两种煤与瓦斯突出类型，人们普遍危险突出煤层．13—1煤层大部厚度在3．5～5．5m认为起主导作用的因素是异常的地应力．异常的之间，局部有变薄带和增厚区，大部倾角为7。～地应力主要是由于构造应力和(或)采场或掘进工l2。，浅部局部达25。．13—1煤层含于二叠系上统上作面周围二次应力引起．13—1煤层有相当部分的石盒子组，顶底板以灰～深灰色砂质泥岩、粘土岩突出发生在断层破坏带(尤其是小断层)或次级褶为主，局部见粉砂岩或细砂岩．一次突出煤量最大曲构造和煤厚变化处，这是这种观点的有力证据．达70t，突出瓦斯最多达223661TI3．突出类型以煤但是，实际情况要比这复杂得多．从已开采的经体倾出和压出为主，并伴有大量甲烷涌出．突出地验看，13—1煤层的突出只发生在井田中部的一个点煤层常层理紊乱、结构破碎或呈粉沫状，光泽暗小范围中，这说明地质构造不等同于构造应力．构收稿日期：2003一l2—0l基金项目：国家重点基础研究发展规划项目(2002CB412708)；国家“十五”科技攻关项目(2001BA803B0404)．作者简介：南存全(1962一)，男，内蒙古察右中旗人，东北大学博士研究生，辽宁工程技术大学副教授；冯夏庭(1964一)，男，安徽潜山人，东北大学教授，博士生导师．904东北大学学报(自然科学版)第25卷造应力的大小分布特点除了与地质构造的性状有点防突的范围大大缩小．关外，还受煤及顶底板岩石物理力学性质的影响，随着神经网络、专家推理机、支持向量机等算而构造应力对煤及顶底板岩石物理力学又有反作法的完善[4-5j，采用多因素的综合指标方法越来用．此外，瓦斯能够聚集不易散失，含量高，压力越受到重视，效果也优于单指标法．由于支持向大，因此需要煤有较大的孔隙率，煤层和顶底板有量机在处理小样本、非线性问题方面具有一些独较低的透气性．因此瓦斯的性状也与煤和顶底板特优点【6J，因此，对潘一矿13—1煤层的突出区域岩石物理力学性质紧密相联．生产实践也表明，预测采用了基于支持向量机的多因素模式识别方几乎在所有的突出地点，煤物理力学性质