基于pca的pso-de混合算法优化bp神经网络在煤与瓦斯突出预测中的应用研究

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1、万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文VIII万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文1．1引言第一章绪论我国煤炭资源丰富，尤其是华东和华北地区的煤炭储量十分惊人，最近在我国西北部已经探明的煤炭储量高达4万亿吨【l】，在西北部地区发现的煤炭总量在全国煤炭总量中所占的比例高达80％左右。我国煤炭年总产量为全世界煤炭年总产量38％左右，是世界上的产煤大国之--[2]。煤炭在能源邻域中具有不可替代的作用，为我国的稳定发展提供了物质基础。煤炭十年黄金市场的可以说是一去不复返，近年来，国内煤炭市场疲软，煤炭经济下滑严重，但是，这并不意味着煤炭在我国能源消耗中所占有的主体地位会随之改变，工业生产所需要的能

2、源70％以上都是来自于煤炭，而且在未来相当长的一段时期内，煤炭仍将作为战略物质来满足我们日常生活、工业生产以及社会进步发展的需要【3】。但与此同时，对煤矿的安全投入相对欠缺，这就导致了煤炭安全生产的局势还不容乐观。尤其最近几年来，多数矿区发生了严重的突出事故，这都预示着煤矿的安全生产需要引起人们的重视。煤矿安全是煤炭行业走向现代化道路、实现稳定发展的前提。而在煤炭的安全生产中，煤与瓦斯突出(下文简称“突出”)是一个很大的安全隐患。当瓦斯从煤体中大量涌出时可以引起燃烧和爆炸，而大量积聚时又能够让人窒息甚至死亡，灾难发生时大量的瓦斯和粉碎的煤会迅速的向巷道空间所抛出，造成井下工作人员的呼吸困难以

3、至于死亡、巷道和矿井通风设施被破坏、甚至引起严重的火灾【4】。所造成的严重后果不仅给国家造成巨大的经济损失，而且给矿工带来了不幸的身体伤害，给煤矿工人带来了严重的心理负担。1．2研究的目的与意义煤炭是我国应用非常广泛的一级能源和燃料，我国社会经济的发展以及人民群众生活的质量都与煤炭息息相关。我国的煤炭资源大部份都深埋于地下，需要进行地下井的开采，但由于地质条件十分复杂，再加之现今的煤炭地下开采技术发展的缓慢以及煤矿万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文安全管理水平的落后，导致煤炭的开采难度增大、危险系数提高，煤矿事故时有发生。煤矿灾害事故有许多种不同的类型，其中，突出灾难是其中最为严重的灾害

4、之一，由于突出灾害造成的后果很严重，影响范围之广，所以，对这种事故的准确预测与有效防御是一项非常重要的工作。如何快速并且准确的对煤矿突出危险性进行预测，如何有效地指导矿井的安全建设与生产，如何能保证给井下作业人员提供安全环境，成为摆在众多专家学者面前的重要研究课题。对突出事故灾害进行准确的预测和有效的防治不仅在很大程度上会降低矿井发生事故后的人员死亡率和财产损失率，而且会对煤炭行业的快速、良好的发展起到很好的作用。因此准确预测、科学预测、有效控制突出是目前煤矿企业安全生产的一项非常重要的工作【5】o1．3国内外煤与瓦斯突出概况1．3．1国外煤与瓦斯突出概况根据历史资料所记录，从1843年第一

5、次突出事故灾害发生以后，陆续有很多国家发生了突出事故，据统计目前为止已经发生的事故总数己达4万多次，突出事故不仅造成许多煤矿工人的惨重伤亡，而且还会造成大量的资产浪费。美国是世界第二大产煤大国。在1907年，单是因为煤矿事故就造成了美国超过3200多人的死亡，因为这种事故的高死亡率，美国总统在1907年就迅速并且成功的建立了矿业局。其主要职责是研究开发防止煤矿内粉尘和瓦斯爆炸的技术，提供煤矿安全生产标准、以及发生矿难之后的矿工逃生技能和事故救援办法等。在完善的管理水平和先进的技术的前提下，美国煤炭行业的成绩在不断的提高，据不完全统计，2009年，美国的年产量超过了9亿吨，而矿难死亡人数却达到

6、了最低【6】。印度的产煤总量仅次于美国。印度在刚开始进行煤炭开采的时候，其年产量非常低，并且由于技术的落后使得在开采过程中常常有突出事故发生。1973年对煤矿行业进行了整治，取缔了很多私人煤矿，并将煤矿的使用权归国家所有。据统计，1981年由于突出事故所造成的死亡人数竟然达184人。近年来，随着国家能源需求量的不断增加，以及对先进技术的不断改进，突出事故所造成的死亡人数在逐年下降。其下降的主要原因是露天开采是该国目前采煤的主要方式，其采量大约占到了总采量的81％17】。澳大利亚的产煤量仅次于印度，该国在煤矿安全生产管理方面比世界上其他任何国2万方数据太原理工大学硕士研究生学位论文家都要先进和

7、完善。据有关资料显示，从1885年到1968年，该国总共发生突出事故次数多达480次，其中最大的突出强度是400吨。为此，国家相关部门对防治突出事故方面进行相关的研究。该国家从事煤矿行业的人极其多，但事故死亡率却非常低【8】。俄罗斯的产煤量仅次于澳大利亚，在2008年的时候其产量就超过2亿吨，约为中国产量的十一分之一。2004年，该国大部分煤矿都被个人所拥有，各煤矿以追求高利润为目的，进行毫无计划地进行生产，