【精编】参考基于多元线性回归的瓦斯含量预测程序开发.pdf

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1、文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.基于多元线性回归的瓦斯含量预测程序开发摘要：本设计结合平顶山天安煤业股份有限公司十矿的具体情况，考虑影响瓦斯含量的多方面因素，运用多元线性回归分析的原理，建立数学模型，在Visual C+6.0 平台上开发预测瓦斯含量的应用程序，开发出以人机交互界面为基础的自动化应用软件，实现瓦斯含量预测与计算机技术相结合，充分利用计算机高效、精准的优点，使瓦斯含量的预测更具科学性、精准性，方便煤矿安全生产过程中的数据统计与安全管理。关键词：瓦斯含量多元线性回归计算机应用数据库人机交互The Procedures development for

2、the content of gas which based on the regression by multiple linear Abstract：The design consider the specific circumstances of the tenth coal mining of Pingdingshan Tianan firm,consider many-sided factors at influence of the content of gas.use the theory of the regression by multiple linear.Set up t

3、he mathematical model.Exploit the application about predicting the content of gas by Visual C+6.0.Let the application can be used on computer.Let the content of gas can be predicted by can receive the result quickly and accurate.Facilitate the production of coal mine safety in the process of managem

4、ent and the statistics of the data.Keywords：The content of gas The regression by multiple linear Computer，s application Database Human-Computer Interaction文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.目录1 绪论.错误!未定义书签。1.1 课题目的及意义.错误!未定义书签。1.2 国内外研究现状.错误!未定义书签。1.3 研究内容及技术路线.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。2 煤层瓦斯含量概述.错

5、误!未定义书签。2.1 概述.错误!未定义书签。2.2 瓦斯的成因与赋存.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。2.3 煤层瓦斯含量的影响因素.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。2.4 煤层瓦斯含量测定方法.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。2.5 煤层瓦斯含量地勘测值可靠性分析.错误!未定义书签。2.6 本章小节.错误!未定义书签。3 回归分析理论基础.错误!未定义书签。3.1 回归分析概述.错误!未定义书签。3.2 回归分析

6、的主要内容及其一般模型.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.错误!未定义书签。3.3 建立实际问题回归模型的过程.错误!未定义书签。3.4 一元线性回归分析.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。3.5 多元线性回归分析.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。3.6 本章小节.错误!未定义书签。4 瓦斯含量预测程序的开发.错误!未定义书签。4.1 建立 ODBC 数据源.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.

7、错误!未定义书签。4.2 创建工程项目并连接数据源.错误!未定义书签。4.3 程序设计及其功能实现.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。，实现应用程序的功能.错误!未定义书签。4.4 应用程序主要功能概述.错误!未定义书签。4.5 本章小节.错误!未定义书签。5 瓦斯含量预测程序的应用.错误!未定义书签。5.1 平顶山天安煤业股份有限公司十矿概况.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。5.2 应用程序在瓦斯含量预测方面的运用.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.错误!

8、未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。.错误!未定义书签。5.3 本章小节.错误!未定义书签。6 结论.错误!未定义书签。致谢.错误!未定义书签。参 考 文 献.错误!未定义书签。附录.错误!未定义书签。文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.1 绪论1.1 课题目的及意义煤矿瓦斯是煤层的一种伴生气体。在煤矿开采过程中以不同形式从煤层中涌出，是矿井中一种最常见的有害气体。具体体现在两个方面：瓦斯具有燃烧爆炸的危险，煤与瓦斯突出的危险。而且他们具有难预测的特点。随着煤矿开采不断的往下延伸，煤矿瓦斯的涌出量也随之增大，严重的限制了煤矿的生产进度，并极大的制约了

9、煤矿的安全生产，瓦斯事故的频繁发生，严重的影响了矿井的安全生产，不但造成国家财产和公民生命的巨大损失，而且对人们的身心健康造成了极大的负面影响，严重影响我国的国际声誉。另外，由于煤矿瓦斯是一种有强烈温室效应的气体，其温室效应是CO2的 23倍，对大气臭氧层的破坏能力是CO2的 7 倍，而全世界瓦斯排放量占温室气体总排放量的 16%。所以，煤矿瓦斯直接排放严重地破坏了大气环境。瓦斯是地质作用的产物，瓦斯的生成、储存、富集和运移受地质条件制约。我国于 20 世纪 50 年代开始瓦斯地质研究，并于70 年代创立了瓦斯地质学科，自此以来，瓦斯地质规律研究已成为煤矿瓦斯灾害防治的重要手段。只有掌握了瓦斯

10、地质规律，才能搞清楚矿井瓦斯分布规律；才能清楚地知道矿井瓦斯资源和抽放的必要性；才能清楚地知道矿井煤与瓦斯突出危险性和分区、分带特征；才能预测深部瓦斯的状况。瓦斯含量是反映在瓦斯地质图上的一项重要信息。它是研究煤层瓦斯赋存状况的一个主要参数，是矿井瓦斯涌出量预测、煤与瓦斯突出防治和瓦斯抽放的重要依据，也是矿井通风设计必不可少的资料，关系到矿井开拓系统、通风系统和方式、通风设备、采煤方法、主要巷道布置等一系列问题的合理解决。医学和计算机视觉的研究成果表明：人的大脑所获信息的80%以上是通过直观化的图形、图像方式获得的。对于工程技术人员来讲，情况更是如此，一张图纸能够表达数页文字所不能完全表达的信

11、息。因此，在瓦斯地质图上标明瓦斯含量及预测值，将有助于煤矿工程技术人员分析掌握煤层瓦斯赋存及分布规律，迅速做出可靠的解释。通过计算机实现瓦斯含量的预测，能够充分利用计算机高效、准确等优点。瓦斯含量是一个受诸多地质因素影响的参量。在传统的瓦斯含量预测过文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.程中，研究者统计瓦斯含量数据，分析影响瓦斯含量的各种因素，筛选出主要控制因素，建立相应的预测模型，并对未采区域进行预测。由于瓦斯含量预测涉及数据多，信息量大，所以这种预测过程和预测结果具有四个方面的不足：1）分析预测过程耗费大量的人力和物力，而且由于认识上的不同和主观意识的差异，预测结

12、果会因人而异；2）反映预测条件的瓦斯地质数据随煤矿生产而不断变化，但传统的预测结果是静态的，不能随着瓦斯地质数据的累积而及时更新，所以也就不能及时提供最新、最准确的预测成果；3）预测方法不便于组合不同影响因素以分析其相关性；4）预测过程及结果没有实现自动化。这就需要建立自动化的瓦斯含量预测系统，实现预测过程及预测结果的自动化，最终为工程技术人员提供一个科学、高效、快捷的预测平台。综上所述，研究瓦斯含量自动化预测关键技术，结合瓦斯地质理论及现代信息技术，建立数字化瓦斯预测平台，在开发的平台上实现瓦斯含量预测过程及预测结果的自动化具有重要的意义：1）改革传统瓦斯含量预测的方式，减少工程技术人员的工

13、作量，提高预测结果的准确率及精度，提高管理的现代化水平；2）实时地将各类数据录入系统，并对其进行处理和存储，对各类数据进行查询、编辑和分析；3）为日常瓦斯含量预测、管理及决策提供一个直观、方便的全新方法，提高瓦斯含量预测的效率及决策的科学性，提供快捷、方便、友好的界面，能够被一般煤矿工程技术人员迅速掌握；4）提供一个全新的平台，为人们分析瓦斯地质规律，及早发现安全隐患，进行准确预测和及时处理突发事故提供可靠的支持；5）具有广泛的应用前景和较大的社会经济效益。1.2 国内外研究现状研究和开发实践表明，瓦斯含量的赋存与分布在一定范围内，具有一定的分布规律性。目前，在生产实际过程中，建立瓦斯含量与煤

14、层埋深的定量关系，利用直接梯度法和间接梯度法成为预测深部瓦斯含量的主要方法。这种方法虽然简单、实用，但由于地质构造和盖层岩性等条件的变化往往造成瓦斯含量梯度的显著差异，仅考虑埋深的单因素瓦斯含量预测方法具有严重的应用局限性。鉴于此，一些学者利用统计的方法，建立了多因素瓦斯含量线性预测模文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.型。汤友谊等利用矿井采掘区煤层瓦斯含量实测值，在瓦斯地质定性分析基础上，建立井田未采区适用的煤层瓦斯含量预测公式；王生全应用灰色系统理论的关联分析方法，对影响煤层瓦斯含量的地质因素进行了分析，找出了主要控制因素，构造出了瓦斯含量回归预测模型；钟玲文等

15、建立了接近原地煤层气储集条件（包括温度、压力、水分、灰分、煤变质）综合影响下煤层瓦斯含量预测方法；粱亚林将测井资料中视电阻率及自然伽马与实验室分析出的煤样瓦斯含量进行回归分析，建立回归方程，进而预测出其他煤层瓦斯含量并与实验室分析结果对比等等。许多情况下，煤层瓦斯含量与其影响因素之间的关系复杂，利用线性方程难以表达它们之间的内在联系，这就需要采用非线性的预测方法。叶青、林柏泉应用灰色系统理论，建立了预测煤层瓦斯含量的灰色系统GM（1，1）模型，并用残差模型对预测模型进行了修正，然后在测定煤层瓦斯含量的基础上进行了实际应用；张克树等利用灰色系统理论对影响煤层瓦斯含量的因素进行了关联分析，找出了主

16、要影响因素和次要因素，并利用GM（1，N）灰色预测模型对煤层瓦斯含量进行了多因素影响下的系统预测；崔刚、连承波等建立 BP 神经网络来进行瓦斯含量预测，并证明该方法要优于多元线性回归的方法；吴财芳、曾勇将神经网络与遗传算法有机地结合起来，以神经网络理论为基础，利用遗传算法优化隐含层神经元个数和网络中的连接权值，建立了瓦斯含量预测模型，等等。虽然多变量非线性瓦斯含量预测模型的预测精度较高，但由于模型复杂，煤矿技术人员难以掌握，在煤矿工程实践中的应用非常少。因此，需要建立一种瓦斯含量预测平台，提供几种多变量瓦斯含量预测数值模型，实现预测过程及预测结果的可视化，最终为煤矿技术人员提供一种方便、快捷、

17、直观、可靠的瓦斯含量预测新手段。1.3 研究内容及技术路线1）瓦斯含量的相关知识，煤层内瓦斯的赋存状态，影响瓦斯含量的因素以及煤层瓦斯含量的确定方法。2）研究可视化理论，vc+6.0 开发平台的运用，以及可视化程序的开发（包括具体的计算机语言）。3）预测瓦斯含量数学模型的建立（多元线性回归法）4）分析影响天安十矿戊9-10煤层瓦斯含量的各类因素，并筛选出主要指文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.标，采用多元线性回归法建立多因素预测模型，在数字化瓦斯含量预测平台上，实现预测过程及预测结果的自动化。针对以上研究内容，本设计采用如图1-1 所示的技术路线。预测瓦斯含量设置

18、指标变量收集整理数据构造理论模型估计模型参数模型检验(N)修改(Y)模型运用（预测瓦斯含量）图 1-1 技术路线图Figure 1-1 The chart of technology line文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.2 煤层瓦斯含量概述2.1 概述矿井瓦斯是严重威胁煤矿安全生产的主要自然因素之一。在近代煤炭开采史上，瓦斯灾害每年都造成许多人员伤亡和巨大的财产损失。因此，预防瓦斯灾害对煤炭工业的健康持续发展，具有重要意义。矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。矿井瓦斯的组成成分及其比例关系因其成因不同而有差别。一般情况下

19、，含有甲烷（可达80%90%）和其他烃类，如乙烷、丙烷，以及CO2和稀有气体。个别煤层内含有H2、CO（如山东新汶矿物局）、H2S（如河南鹤壁四矿）、氡气。瓦斯的化学名称叫甲烷（CH4），是无色，无味，无毒的气体。甲烷分子的直径为 0.3758 109m，可以在微小的煤体孔隙和裂隙里流动。其扩散速度是空气的 1.34倍，从煤岩中涌出的瓦斯会很快扩散到巷道空间。甲烷标准状态是的密度为 0.716kg/m3，比空气轻与空气相比的相对密度为0.554。如果巷道上部有瓦斯涌出源，风速低时，容易在顶板附近形成瓦斯积聚层。瓦斯微溶于水，在 200C 和 0.1013MPa（1 atm）时，100L 水可以

20、溶解 3.31L 甲烷，00C 时可以溶解 5.56L 甲烷。甲烷虽然无毒，但其浓度如果超过57%，能使空气中氧浓度降低至10%以下。瓦斯矿井通风不良或不通风的煤巷，往往积存大量瓦斯。如果未经检查就贸然进入，因缺O2而很快地昏迷、窒息，直至死亡，此类事故在煤矿并不鲜见。瓦斯在适当的浓度能燃烧和爆炸。自1675年英国茅斯汀矿发生第一次大型瓦斯爆炸事故以后（我国最早关于瓦斯爆炸的文献记载见于1603 年），世界各产煤国家都发生过各种损失程度的瓦斯爆炸事故。在煤矿的采掘生产过程中，当条件合适时，会发生瓦斯喷出或煤与瓦斯突出，产生严重的破坏作用，甚至造成巨大的财产损失和人员伤亡。2.2 瓦斯的成因与赋

21、存煤层瓦斯是腐植型有机物（植物）在成煤过程中生成的。成气过程可分文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.为两个阶段。第一阶段为生物化学成气时期，在植物沉积成煤初期的泥炭化过程中，有机物在隔绝外部氧气进入和温度不超过650C 的条件下，被厌氧微生物分解为 CH4、CO2和 H2O。由于这一过程发生于地表附近，上覆盖层不厚且透气性较好，因而生成的气体大部分散失于古大气中。随泥炭层的逐渐下沉和地沉积厚度的增加，压力和温度也随之增加，生物化学作用逐渐减弱并最终停止。第二阶段为煤化变质作用时期，有机物在高温、高压作用下，挥发分减少，固定碳增加，这时生成的气体主要为CH4和 CO2

22、。这个阶段中，瓦斯生成量随着煤的变质程度增高而增多。但在漫长的地质年代中，在地质构造的形成和变化过程中，瓦斯本身在其压力差和浓度差的驱动下进行运移，一部分或大部分瓦斯扩散到大气中，或转移到围岩内。所以不同煤田，甚至同一煤田不同区域煤层的瓦斯含量差别可能很大。煤体是一种复杂的多孔性固体，既有成煤胶结过程中产生的原生孔隙，也有成煤后的构造运动形成的大量孔隙和裂隙，形成了很大的自由空间和孔隙表面。游离状态也叫自由状态，这种状态的瓦斯以自由气体存在，呈现出压力并服从自由气体定律，存在于煤体或围岩的裂隙和较大孔隙（孔径大于0.01um）内，游离瓦斯量的大小与贮存空间的容积和瓦斯压力成正比，与瓦斯温度成反

23、比。吸附状态的瓦斯主要吸附在煤的微孔表面上（吸着瓦斯）和煤的微粒结构内部（吸收瓦斯），吸着状态是在孔隙表面的固体分子引力作用下，瓦斯分子被紧密地吸附于孔隙表面上，形成很薄的吸附层；而吸收状态是瓦斯分子充填到几埃到十几埃的微细孔隙内，占据着煤分子结构的空位和煤分子之间的空间，如同气体溶解于液体中状态。吸附瓦斯量的大小，与煤的性质、空隙结构特点以及瓦斯压力和温度有关。当煤层直达地表或直接为透气性较好的第四系冲积层覆盖时，由于煤层中瓦斯向上运移和地面空气向煤层中渗透，使煤层内的瓦斯呈现出垂直分带特征。掌握本煤田煤层瓦斯垂直分带的特征，是搞好矿井瓦斯涌出量预测和日常瓦斯管理工作的基础。一般将煤层由露头

24、自上向下分为四个带：CO2N2带、N2带、N2CH4带、CH4带，前三个带总称为瓦斯风化带。在近代开采深度内，瓦斯带内煤层的瓦斯含量和涌出量随深度增加而有规律地增大，所以确定瓦斯风化带深度，有重要的现实意义。文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.瓦斯风化带深度决定于煤层的具体条件，变化很大，即使在同一井田有时也相差很大，如开滦矿务局的唐山和赵各庄两矿瓦斯风化带深度下限就相差近 80m。2.3 煤层瓦斯含量的影响因素煤层瓦斯含量是标难状态下单位质量煤中所含的瓦斯体积，单位是m3/t或 mL/g。煤层未受采动影响时的瓦斯含量称为原始（或天然）瓦斯含量，如煤层受采动影响，已

25、部分排放瓦斯，则剩余在煤层中的瓦斯量称谓残存瓦斯含量。煤层瓦斯含量是研究煤层瓦斯赋存状况的一个主要参数，是评价矿井瓦斯资源的重要指标，同时也是预测矿井瓦斯涌出量和煤与瓦斯突出、进行瓦斯抽放防治的重要依据。煤层瓦斯含量也是指导矿井生产和设计必不可少的资料，它关系到一系列问题的合理解决：如矿井开拓系统，通风系统和方式，通风设备采煤方法，主要巷道布置等。煤层瓦斯含量的大小，除与生成瓦斯量的多少有关外，主要取决于煤生成后瓦斯的逸散和运移条件，以及煤保存瓦斯的能力。根据目前的研究成果，认为影响煤层瓦斯含量的主要因素为：成煤有机物沉积以后，直到现今煤化阶段，经历了漫长的地质年代，其间地层多次下降或上升、覆

26、盖层加厚或遭受剥蚀、陆相与海相交替变化、遭受地质构造运动破坏等等。所有这些地质过程及其延续时间的长短都对煤层瓦斯含量的大小产生影响。从沉积环境上看，海陆交替相含煤岩系、聚煤古地理环境属于滨海平原，往往岩性与岩相在横向上比较稳定，沉积物粒度细，这时形成的煤系地层的透气性往往较差；如果其上又遭受长期海侵并被泥岩、灰岩等致密地层覆盖，这种煤层的瓦斯含量有可能很高。反之，对于陆相沉积、内陆环境而言，横向岩性岩相变化大且覆盖层多为粗粒碎屑岩，这类煤系地层往往不利于瓦斯的储存，煤层的瓦斯含量一般都较低。煤层埋藏深度的增加不仅会因地应力增高而使煤层和围岩的透气性降低，而且瓦斯向地表运移的距离也增大，这二者的

27、变化均朝着有利于封存瓦斯，而不利于放散瓦斯的方向发展。因此从理论上分析，在一定深度范围内，煤层瓦斯含量随埋藏深度的增大而增加。M?列文斯基（苏）研究表明：对于处在瓦斯带的烟煤和初期无烟煤来说，可以把甲烷带分为两个亚带，其瓦斯含量随深度变化明显不同。在深度小于500700m 的上亚带中，甲烷含量文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.随着埋深的增大而增大，但梯度逐渐减小，其变化曲线逐渐接近于双曲线；在深度达 1600m 的下亚带中，甲烷含量是稳定的，即甲烷含量接近一个定值，不随埋深的增加而增加，埋深因素的影响接近于零，但局部地质因素可以造成煤层瓦斯含量一些小的变化。顶板基

28、岩厚度是指研究煤层上覆除冲积层之外的所有地层厚度，包括煤层之上的部分含煤地层和煤系上覆的上侏罗纪、早第三系地层。由于不同煤层以上煤系厚度的差异影响，造成顶板基岩厚度在研究区内纵、横向上的变化。在第四系松散厚度较小和横向差异不大的矿区或井田，顶板基岩厚度和埋藏深度的影响基本上是相当的。当地面标高变化不大时，研究煤层底板标高也能较好地表征顶板基岩厚度。顶板基岩厚度是指研究煤层上覆基岩厚度，由于不同煤层以上煤系厚度的差异和上侏罗纪、早第三纪沉积时同沉积构造的影响，造成顶板基岩厚度在研究区内纵、横向上的变化。一般情况下煤的变质程度越高，生成的瓦斯量就越大，因此，在其他条件相同时，其含有的瓦斯量也就越大

29、。同煤田中，煤吸附瓦斯的能力随煤变质程度的提高而增大，因此，在同样的瓦斯压力和温度下，变质程度高的煤往往能保存更多的瓦斯。但是，对于高煤化作用的无烟煤，其煤的结构发生了质的变化，孔隙率和表面积大大减少，其瓦斯含量低，而且与埋深无关。煤层顶板岩性是指与研究煤层直接接触的伪顶或直接顶岩性。一般煤层顶板为砂质泥岩、泥岩类或致密灰岩时有利于瓦斯的保存，顶板岩层的岩性越疏松、颗粒及孔隙越大，则越利于瓦斯的运移和逸散。顶板砂岩比是间接反映煤层围岩透气性的一项瓦斯地质指标，是指煤层顶板一定厚度层段内砂岩厚度与统计厚度的比值。砂岩比在01 之间，砂岩比越大，反映统计层段内砂质岩层厚度大，不利于瓦斯的保存。地质

30、构造是影响煤层瓦斯赋存及含量的重要条件之一。目前总的认为，封闭型地质构造有利于封存瓦斯，开放型地质构造有利于瓦斯排放。1）褶曲构造褶曲类型和褶皱复杂程度对瓦斯赋存均有影响。当围岩的封闭条件较好时，背斜往往有利于瓦斯的储存，是良好的储气构造。但是，在封闭条件差、围岩透气性较好的情况下，上述运移条件被破坏，背斜中的瓦斯容易沿裂隙逸散。在简单的向斜盆地构造的矿区中，煤层瓦斯排放的条件往往是比较困难文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.的。在这种情况下，煤层瓦斯沿垂直地层方向运移十分困难，大部分瓦斯仅能够沿煤田两翼流向地表、故而形成较好的瓦斯赋存条件。但是，在盆地边缘部分，则

31、由于含煤地层暴露面积大，瓦斯易于排放。而在深受侵蚀的褶曲矿区，往往在更大程度上易于瓦斯排放。而复式褶曲或紧闭褶曲且盖层封闭条件良好时，则有利于造成煤层瓦斯赋存分布的不均衡和相对的富集。从构造应力角度来看，褶曲构造属弹塑型变形，可保留一定程度的原始应力状态，在褶曲部位形成相对的高压区和高瓦斯区（简称双高区）。在双高区范围内，不同部位的应力分布和瓦斯分布也不相同。在褶曲的轴部，变形最大，相对而言能量释放最多，应力缓解，压力降低，形成卸压带和低瓦斯区；褶曲轴附近的两翼，应力集中，形成高压带和煤层瓦斯聚积带（高瓦斯区）；由此向外，压力和瓦斯均逐渐降低，形成相对的低压带和低瓦斯区；再向外，则进入正常地带

32、，压力和瓦斯均恢复常值。即双高区比正常区瓦斯高，但其中间（轴部）略低，这就形成了瓦斯在褶曲构造中呈驼峰形曲线分布。2）断裂构造地质构造中的断层不仅破坏了煤层的连续完整性，而且使煤层瓦斯排放条件发生了变化。有的断层有利于煤层瓦斯的排放，也有的断层不利于瓦斯的排放，成为阻挡瓦斯排放的屏障；前者通常称为开放性断层，后者则称为封闭性断层。断层的开放性与封闭性主要取决于如下条件：（1）断层的性质。张性正断层属于开放型断层，而压性或压扭性逆断层则属于封闭条件较好的封闭性断层。（2）断层与地面或冲积层的连通情况。一般情况下，规模大且与地表相通或与松散冲积层相连的断层，瓦斯排放条件好，为开放型断层。（3）煤层

33、与断层另一盘接触的岩层性质，倘若该岩层透气性好，则有利于瓦斯的排放，该断层为开放型断层。（4）断层带的特征。断层带的特征主要反映在断层面的充填情况、断层的紧闭程度以及断层面裂隙发育情况等；由于断层的充填情况、紧闭程度和裂隙发育情况的不同，故而断层的开放性和封闭性也有差别。此外，断层的空间方位对瓦斯的储存、排放也有影响。一般认为，走向断层阻隔了瓦斯沿煤层倾斜方向的排放而有利于瓦斯储存；倾向和斜交断层则把煤层切割成互不联系的块体，而有利于瓦斯排放。总而言之，断层对瓦斯的封闭作用如何，不仅与断层的力学性质有关，文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.而且与煤层的围岩性质、断层

34、上下盘与煤层接触地点岩层的岩性以及断层的充填情况等均有关系。倘若在围岩透气性较好的开放型地区，构造越复杂，裂隙越发育，则该处通道就越多，排气就越快，瓦斯保存就越少。在围岩透气性较差的封闭型地区，岩层多为屏障层，况且即使有较多的张性断裂存在，往往也不易形成瓦斯排放通道，故面瓦斯容易得到保存。地下水活跃的地区裂隙比较发育，而且处于开放状态，这为瓦斯排放提供了通道。此外，地下水在漫长的地质历史时期也可以带走大量的瓦斯，降低煤层瓦斯含量。地下水对矿物质的溶解和侵蚀会造成地层的天然卸压，使得煤层及围岩的透气性大大增强，从而增大瓦斯的散失量。2.4 煤层瓦斯含量测定方法已有的煤层瓦斯含量数据是建立模型进行

35、预测的前提，其数量多少及可靠性将直接影响预测的精度。因此，要尽可能从多种渠道获取可靠的煤层瓦斯含量数据。目前，获取煤层瓦斯含量数据的方法可分为直接法和间接法两类。1）地面勘探钻孔煤岩芯采取器法在地质勘探钻孔中，利用各种形式的特殊煤岩芯采取器（抚研 58 集气式、1883型密闭式）采样测定煤层气含量。（1）密闭式方法工作原理是利用煤芯管上下两端的结构，将含有瓦斯的煤芯的孔底严密封闭在煤芯管内。钻具提至地面后，卸下已装有煤芯的煤芯管，送到实验室进行脱气，得出瓦斯含量。（2）集气式工作原理是在普通煤芯采取器的上部安装带阀门的集气室，收集提钻过程中煤芯泄出的瓦斯。钻具提至地面后，卸下已装有瓦斯及煤芯的

36、带集气室的取样器，保持密闭状态送到实验室进行脱气，得出煤层气含量。在前苏联煤田地质勘探中广泛使用上述两种方法。我国六十年代至七十年代末，使用集气式煤芯采取器方法，此方法在我国应用中存在的主要问题是成功率较低，现已逐渐被淘汰。2）地面勘探钻孔瓦斯解析方法地面勘探钻孔瓦斯解析方法是以测定钻孔中煤芯的瓦斯解吸速度为基础的，直接用于煤层瓦斯含量测定的瓦斯煤样采集方法。它将由普通煤芯管钻文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.取的瓦斯煤样装入密封罐内,在现场用解吸仪测定煤样中瓦斯的解吸量随时间的变化规律,并根据煤样的暴露时间计算在采样过程中损失的瓦斯量,继而将测定了解吸规律的密封

37、罐送到实验室，以测定煤芯中残存的瓦斯量，最后,用解吸瓦斯量（包括解吸量和损失量）与残存瓦斯量之和除以煤芯质量,即可得到煤的瓦斯含量。和早期的煤岩芯采取器法相比，地勘解吸法煤层瓦斯含量测值成功率、可靠性有较大幅度的提高，但是，在钻进和提升时从煤芯中泄出的气体却丝毫未能收集，因此，损失量的计算很难准确把握；而依靠在实验室通过加热来缩短瓦斯的解吸时间是否真正能够达到自然解吸的效果也有待进一步研究。3）井下解析法该方法是在地勘钻孔瓦斯解吸法原理的基础上改进、发展而形成的井下煤层原始瓦斯含量直接测定方法。它主要应用于我国生产矿井的本煤层、石门即将揭穿的煤层及邻近层原始瓦斯含量测定。其基本原理是：井下采集

38、煤样，实测煤样的瓦斯解吸量，根据煤样的井下瓦斯解吸规律推算煤样采集过程中的损失瓦斯量，然后测定煤样的残存瓦斯量，最后根据煤样的取样损失瓦斯量、井下瓦斯解吸量、残存瓦斯量和煤样重量计算煤层瓦斯含量。与地勘钻孔相比，它的优点是当钻孔无水时（水平孔或仰孔）损失量的计算比较准确，缺点是当钻孔塌孔时取样比较困难。4）解吸系数法抚顺分院近些年来在大量研究煤屑气体解吸特征的基础上，结合法国、德国的方法研制了在井下通过测定钻屑气体解析速度而推算瓦斯气体含量的方法解吸系数法。该方法的基点是认为在一定区域内，某一煤层一定粒度的煤屑瓦斯初速度与煤层气体含量有直接关系。利用实验室对煤样进行解吸测定，可得出如下经验关系

39、式：BAVW1（2-1）式中W瓦斯含量，cm3/g；V1煤样解吸过程中第一分钟时的气体解析速度，cm3/g min；A、B常数。文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.这样在井下利用专用工具通过测定钻屑气体解析初速度即可获得取样点的瓦斯含量。1）煤层瓦斯压力推算瓦斯含量根据已有的各煤层的瓦斯压力采用间接法算出煤层瓦斯含量（可燃质），其计算公式为：()100110110.31100sn ttaddadMAabpKpWebpMk（2-2）式中W纯煤（煤中可燃质）瓦斯含量，m3/t 燃；p煤层瓦斯压力，MPa；a吸附常数，试验温度下煤的极限吸附量，m3/t 燃；b吸附常数，M

40、Pa-1；ts试验室作吸附试验的温度，；t井下煤体温度，；Mad煤中水分含量，%；n系数，n=0.02/(0.993+0.07p)；K煤的孔隙容积，m3/t；k甲烷的压缩系数，见表2-1。表 2-1 甲烷的压缩系数(k 值)Table 2-1 The coefficient of methane be compressed(k)压力（MPa）温度（）0 10 20 30 40 50 0.1 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 1.20 1.0 0.97 1.02 1.06 1.10 1.14 1.18 2.0 0.95 1.00 1.04 1.08 1.12 1.16 3.0 0

41、.92 0.97 1.02 1.06 1.10 1.14 4.0 0.90 0.95 1.00 1.04 1.08 1.12 5.0 0.87 0.93 0.98 1.02 1.06 1.11 文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.6.0 0.85 0.90 0.95 1.00 1.05 1.10 7.0 0.83 0.88 0.93 0.98 1.04 1.09 此外，目前有些瓦斯工作者，为了简化计算，也采用孔隙率和瓦斯压力来计算游离瓦斯量，即XYK P（K 为煤层的孔隙率）。周世宁提出用抛物线方程来近似取代煤层瓦斯含量曲线，即：pX(2-3)式中X煤层瓦斯含量，m

42、3/t；煤层瓦斯含量系数，m3/（t 21MPa）p煤层瓦斯压力，MPa。2）回采工作面瓦斯涌出量反演煤层瓦斯含量瓦斯涌出量分源预测法创建于90 年代初，先后在淮南潘一、潘二、潘三、谢桥、张集等矿推广应用，并取得了瓦斯预测准确率超过80%的良好效果。因此，根据回采工作面瓦斯涌出实测数据统计结果，利用分源预测法预测回采工作面瓦斯涌出量的计算公式，可以反演煤层瓦斯含量。煤层一次采全高时，开采层瓦斯涌出量与煤层瓦斯含量之间有如下关系：cXXkkkq321(2-4)式中 q开采层（包括围岩）瓦斯涌出量，m3/t；k1围岩瓦斯涌出系数，取决于回采工作面顶板管理方法；k2工作面丢煤瓦斯涌出系数，其值为工作

43、面回采率的倒数；k3巷道预排瓦斯影响系数，其值由下式计算：LhLk23(2-5)X煤层原始瓦斯含量，m3/t；Xc采落煤残存瓦斯含量，m3/t；文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.L回采工作面长度，m；h巷道瓦斯预排等值宽度，m。在已知回采工作面开采层瓦斯涌出量时，可按下式反算开采煤层的瓦斯含量：cXkkkqX321(2-6)根据分源预测法反演煤层瓦斯含量时，一些关键参数的确定是反演结果准确程度的关键，这些参数主要有开采层瓦斯涌出量、围岩瓦斯涌出、巷道瓦斯预排等值宽度和采落煤残存瓦斯含量等。2.5 煤层瓦斯含量地勘测值可靠性分析由于采样质量、测定方法不同等原因，地勘

44、期间煤层瓦斯含量测值并不全部真实可靠，因此，依据以下原则对实测数据进行分析校正：（1）集气法瓦斯含量测值往往偏低，乘1.2 的损失系数进行校正；真空罐法瓦斯含量测值乘1.41.7 的损失系数进行校正。校正后可与解吸的瓦斯含量测值一起使用。（2）煤样灰分含量超过40%时，解吸法瓦斯含量测值应剔除。（3）采取的煤芯长度小于0.4m 或煤样重量少于250g时，解吸法瓦斯含量测值只具参考价值。（4）煤样罐密封不严、脱气时漏气、现场解吸无气、无残余瓦斯成分等情况时，无论采用集气法还是解吸法，测值不合格，予以剔除。（5）瓦斯带的煤层，所取煤样甲烷成分低于80%时，瓦斯含量测值不可靠，予以剔除。（6）一个钻

45、孔有两个或两个以上合格瓦斯含量测值时，取大值。（7）位于或紧靠断层的含量测值只起控制断层带含量变化的作用，不作为煤层瓦斯含量倾向变化规律分析的依据。2.6 本章小节本章概括了矿井瓦斯及瓦斯含量等基础知识，矿井瓦斯是煤矿生产过程中，从煤、岩内涌出的以甲烷为主的各种有害气体的总称。煤层瓦斯含量是标难状态下单位质量煤中所含的瓦斯体积，单位是m3/t。瓦斯在煤体内存在的状态为游离状态、吸附状态和吸着状态三种状态。文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.接着又着重讨论了影响煤层瓦斯含量的因素，其主要影响因素为：煤田地质史、煤层埋藏深度和顶板基岩厚度、煤的变质程度、煤层顶板岩性和砂

46、岩比、地质构造、水文地质条件煤层瓦斯含量测定方法：煤层瓦斯含量确定方法可分为直接法和间接法两类。其中直接法包括：1）地面勘探钻孔煤岩芯采取器法2）地面勘探钻孔瓦斯解析方法3）井下解析法4）解吸系数法。间接法包括：1）煤层瓦斯压力推算瓦斯含量 2）回采工作面瓦斯涌出量反演煤层瓦斯含量本章为建立回归预测模型的基础章节，只有掌握了瓦斯相关的基础知识、影响瓦斯含量的各种因素以及测定瓦斯含量的一般方法才能选定基础变量和为模型提供数据支持。文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.3 回归分析理论基础3.1 回归分析概述互有联系的经济现象及经济变量间关系的紧密程度各不一样。种极端的情

47、况是一个变量的变化能完全决定另一个变量的变化。例如，个保险公司承保汽车 5 万辆，每辆保费收入为1000 元，则该保险公司汽车承保总收入为 5000 万元。如果把承保总收入记为y承保汽车辆数记为x，则 y1000 x。x 与 y 两个变量间完全表现为一种确定性关系，即函数关系。然而现实世界中还有不少情况是两事物之间有着密切的联系，他它们密切的程度并没有到由一个可以完全确定另一个的程度。如下例：我们都知道某种高档消费品的销售量与城镇居民的收人密切相关，居民收入高了这种消费品的销售量就大。但是由居民收入x 井本能完全确定某种高档消费品的销售量y，因为这种高档消费品的销售量还受着人们的消费习惯、心理

48、因素、其他商品的吸引程度及价格的高低等诸多因素的影响。这样变量 y 与变量 x 就是一种非确定的关系。再加：广告费支出与商品销售额、保险利润与保费收入、工业产值与用电量等。这方面的例子不胜枚举。以上变量间关系的一个共同特征是它们之间有密切关系，但它们是一种非确定性关系。由于经济问题的复杂性，有许多因素因为我们的认识以及其他客观原因的局限，并没有包含在内。或者由于试验误差、测量误差以及其他种种偶然因素的影响，使得另外一个或一些变量的取值带有一定的随机性。因而当一个或一些变量取定值后，不能以确定值与之对应。在推断统计中，我们把上述变量间具有密切关联而又不能由某一个或某一些变量惟一确定另外一个变量的

49、关系，称为变量间的统计关系或相关关系。这种统计关系规律性的研究是统计学中研究的主要对象，现代统计学中关于统计关系的研究已形成两个重要的分支，它们叫相关分析和回归分析。回归分析和相关分析都是研究变量间关系的统计学课题。在应用中，两种分析方法经常相互结合和渗透，但它们研究的侧重点和应用面不同。它们的差别主要有以下几点：首先是在回归分析中，变量y 称为因变量，处在被解释的特殊地伙。在相关分析中变量y 与变量 x 处于平等的地位，即研究文档来源为:从网络收集整理.word 版本可编辑.欢迎下载支持.变量 y 与变量 x 的密切程度与研究变量x 与变量 y 的密切程度是一回事。其次是相关分析中所涉及的变

50、量y 与 x 全是随机变量。而回归分析中，因变量 y是随机变量，自变量x 可以是随机变量，也可以是非随机的确定变量。通常的回归模型中，我们总是假定x 是非随机的确定变且。再次是相关分析的研究主要是为刻画两类变量问线性相关的密切程度。而回归分析不仅可以揭示变量 x 对变量 y 的影响大小。由于回归分析与相关分析的研究侧重不同，使得它们的研究方法也大不相同。回归分析已成为现代统计学中应用最广泛、研究最活跃的一个独立分支。所谓回归分析是指通过试验和观测，去寻找隐藏在变量间的统计关系的一种数学方法。3.2 回归分析的主要内容及其一般模型回归分析研究的主要对象是客观事物变量间的统计关系，它是建立在对客观