煤矿巷道顶板离层结构健康监测系统设计

针对现有煤矿巷道顶板离层监测主要采用机械式顶板离层仪,存在观测不方便、误差比较大、数据实时性差等问题,设计了煤矿巷道顶板离层结构健康监测系统。该系统通过光纤位移传感器自动测量巷道顶板离层的位移状况,采用计算机监测巷道顶板离层结构的应变、位移等参数,评价离层结构的安全性,进而维护结构的健康。实际应用表明,该系统具有实时观测、误差小、效率高等优点。     

基于ZigBee技术的煤矿巷道安全监测系统设计

针对煤矿巷道顶板安全监测采用有线网络采集数据存在布线工作繁琐、操作不方便、成本高和效率低等问题,设计了基于ZigBee技术的煤矿巷道安全监测系统。该系统通过无线应力计自动测量煤矿巷道顶板应力,利用计算机分析煤矿巷道顶板的应力应变参数,评估煤矿巷道的安全性。测试结果表明,该系统具有误差小、操作方便、成本低、效率高等优点。     

KJ132顶板离层监测系统研究与应用

为了实现井下巷道顶板离层的实时动态监测,自主研发了基于CAN总线的KJ132顶板离层监测系统。详细介绍了系统的组成与原理,并给出了该系统的煤矿上的应用效果,表明了KJ132顶板离层监测系统能准确及时的监测井下巷道顶板的运动情况。     

KJ132顶板离层监测系统的研究与应用

为了实现井下巷道顶板离层的实时动态监测,自主研发了基于CAN总线的KJ132顶板离层监测系统。详细介绍了系统的组成与原理,并给出了该系统的煤矿上的应用效果,表明了KJ132顶板离层监测系统能准确及时的监测井下巷道顶板的运动情况。     

覆岩载荷扰动下平硐围岩变形分析及支护优化

传统的收敛仪、三维激光扫描等矿山巷道围岩变形监测技术无法满足复杂工程全面监测需求,实时及自动化监测程度低,且不具备长距离、高精度和大面积监测能力,而现有光纤传感技术仅针对巷道围岩的单一参量进行监测,无法全面分析巷道围岩稳定状况。以某煤矿主平硐为工程背景,采用数值模拟研究了平硐上方填土前后的围岩稳定性,结果表明：填土工程导致平硐两帮围岩支承压力升高,且呈不对称分布;顶板最大下沉量由填土前的8.3 mm增至22.1 mm,最大底鼓量由4.0 mm增至8.5 mm,两帮移近量最大增幅为16.2 mm;围岩变形量与支承压力对应性较强,呈现随平硐上方填土厚度增大而增大的特征。采用光纤布拉格光栅（FBG）传感器构建了平硐围岩变形监测系统,在平硐断面设置FBG传感器监测平硐拱顶裂缝张开度、顶底板及两帮变形量、断面应力应变等,通过实时光谱图分析围岩局部变形情况,结果表明平硐在现有料石砌碹支护状态下,受上覆载荷扰动影响,顶板受压明显,顶板最大下沉量约为30 mm,形成约2 mm宽的裂缝,且监测结果与数值模拟、现场观测结果相符,验证了基于FBG的平硐围岩稳定性监测方法的有效性。根据监测结果,针对平硐支护薄...     

煤矿掘进巷道围岩压力在线监测预警系统

针对现有煤矿掘进工作面围岩压力监测技术难以实现有效监测、预警能力弱等问题,采用无线传感器技术,设计了一种煤矿掘进巷道围岩压力在线监测预警系统,详细介绍了系统组成、技术原理、数据传输方式、功能模块设计及预警流程。应用表明,该系统实现了对掘进巷道顶板离层、应力和声发射参数的实时监测,其多参量综合预警流程有效提高了预警的准确率。     

分布式光纤传感器大坝安全监控系统研究

本文研究了一种基于分布式光纤传感器的大坝安全监控系统.系统可实时监控、预警大坝温度、应变、裂纹、位移和渗漏等信息,监测大坝上下游水位信息、区域降雨量信息等,旨在大坝施工和运行期间监测大坝的各个安全参数,确保大坝的安全.系统采用了分布式光纤监测系统,集成光纤的感应和传输功能于一体,为防御大坝可能造成的洪水灾害,提供快速技术支撑.     

基于分布式FBG的钢轨动静态载荷监测研究

针对铁道领域钢轨应变监测需求,提出一种基于光纤Bragg光栅（ FBG）传感器的钢轨应变监测系统。从静态载荷监测角度,研究了不同加载位置的FBG传感器中心波长随加载载荷大小变化的关系。从动态载荷监测角度,研究了循环加载状态下的各FBG传感器中心波长偏移量特性。研究表明：在静态载荷作用下,各FBG传感器中心波长偏移量均随加载载荷增大而呈现良好线性变化关系,且传感器对载荷加载距离和角度变化较为敏感。在动态循环载荷作用下,FBG传感器网络能够较好地实现对钢轨应变和温度参量的实时监测。这些研究为钢轨应变与损伤分布式在线监测技术提供了有益借鉴。     

基于分布式光纤传感器的地下原水管道(廊)沉降监测研究

地下管廊、原水管道沿途地质情况复杂,地基承载力低、承载后变形量大,易发生不均匀沉降事件,致使敷设在其上的供水管道遭受破坏。为减轻巡查工作,节约沉降测量成本,研究基于分布式光纤传感的管道监测系统,将传感光纤铺设在管片上,对管廊进行实时监测。基于应变-沉降机理模型,对监测系统进行了实验验证,根据实验数据得到应变-沉降曲线的平均绝对误差约为1.23mm。研究结果表明,该系统对于管道（廊）不均匀沉降事件具有监测距离长、响应及时和误报率低等特点。     

F-P光纤应变监测系统在桥梁工程中的应用探讨

介绍了基于多波长复色光F-P光纤干涉原理,利用F-P光纤应变传感器组成了对桥梁主梁的应变实时监测系统,并对其监测系统的安装和应用工程中存在的问题进行讨论.     

煤矿监控新技术与新装备

分析了2004—2013年全国煤炭产量、事故总量、百万吨死亡率和重特大事故变化情况:煤炭产量平均每年增长1.94亿t,事故起数平均每年减少337起,死亡人数平均每年减少551人,百万吨死亡率平均每年减少0.310。提出了低瓦斯和高瓦斯矿井宜选用热催化矿用甲烷传感器;煤(岩)与瓦斯突出矿井宜选用矿用激光甲烷传感器;回采工作面上隅角、掘进工作面、高冒地点、采掘设备、运输设备等宜采用矿用无线传感器,并通过无线输电解决矿用无线传感器供电问题;救护队超前有害气体探测、采空区气体探测、高冒顶板等人员不便到达的地点气体探测宜采用矿用气体遥测传感器;传感器自动调零适用于便携式气体检测仪和无线传感器。提出矿用分布式光纤测温系统监测采空区火灾的轴向布置和蛇形布置方法;煤矿井下胶带、电缆和电气设备火灾监测宜采用矿用分布式光纤测温系统。提出自动化采煤宜采用基于采煤模型的记忆割煤、远程控制方法;带式输送机节能控制宜选用激光胶带秤;矿井供电系统宜采用矿用光纤纵差保护和光纤闭锁综合防越级跳闸系统。     

分布式光纤温度和应变传感系统研究进展

基于布里渊散射的分布式光纤传感系统是面向温度、应变等参数的高测量精度、高空间分辨率、高频率分辨率的监测手段.分别从光纤传感器设计与模拟、传感光纤的选用、传感技术辅助提升等三个方向总结和分析了基于布里渊散射的分布式光纤温度-应变传感系统的研究与发展现状;介绍了分布式光纤传感系统在油井、海底电缆等领域的应用;并展望了未来的研究发展趋势.     

《煤矿安全规程》监控、通信与监视修订意见

提出了《煤矿安全规程》修订应增加矿井移动通信、广播通信、视频监视、人员定位、煤炭产量监测、矿井火灾监控、矿山压力监测、水文监测、远程监控等内容。提出了严禁矿井监控系统与视频监视系统共用信道;矿井有线调度通信系统的电缆必须专用;主干网络应采用具有冗余功能的千兆或千兆以上矿用以太光网络;矿井移动设备和无线接入等应优选WiFi、ZigBee、4G等技术。提出了煤矿安全监控系统和矿井有线调度通信系统等的关键光缆和电缆应分设两条,从不同的井筒或一个井筒的不同位置进入井下;系统光缆和电缆应具有防护措施;底鼓不严重的矿井,系统光缆和电缆应埋入巷道底板与巷帮夹角处。提出了煤矿安全监控系统应具有主要通风机监控、瓦斯抽采监控功能;具有呼吸尘浓度、总粉尘浓度实时在线监测功能;具有风向监测功能;具有瓦斯变化率等分析功能;具有煤与瓦斯突出报警功能;高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井应选用全量程和高低浓度甲烷传感器,优选激光或红外甲烷传感器;采用载体催化元件的甲烷传感器、便携式甲烷检测报警仪等甲烷检测设备,必须定期使用校准气样和空气气样调校,每15d至少调校1次;甲烷超限断电功能每15d至少测试1次;高瓦斯和煤(岩)与瓦斯突出矿井的采煤工作面,必须在上隅角设置甲烷传感器,报警浓度为1.0%CH4,断电浓度为1.5%CH4,复电浓度为1.0%CH4等。     

分布式光纤测温在动力电缆温度监测中的应用

动力电缆温度监测是可以及时发现电缆线路过热点位置和检测运行线路的绝缘状态,从而保障电缆安全稳定运行的技术措施。针对电缆过热事故的主要原因和特点,提出采用分布式光纤测温技术对电缆沿线温度进行监测预警,给出了分布式光纤测温系统的原理、组成和光缆布设方案,此系统对保证电力系统的安全运行有重要意义。     

面向不平衡数据集的煤矿监测系统异常数据识别方法

异常数据识别对于煤矿安全监测系统具有重要作用,但安全监测系统中异常数据一般只占数据总量的1%左右,不平衡性是此类数据的固有特点。目前多数机器学习算法在不平衡数据集上的分类预测准确率和灵敏度都相对较差。为了能准确识别异常数据,以煤矿分布式光纤竖井变形监测系统采集的数据为研究对象,提出了一种面向不平衡数据集、基于去重复下采样(RDU)、合成少数类过采样技术(SMOTE)和随机森林(RF)分类算法的煤矿监测系统异常数据识别方法。该方法利用RDU算法对多数类数据进行下采样,去除重复样本;利用SMOTE算法对少数类异常数据进行过采样,通过合成新的异常数据来改善数据集的不平衡性;并利用优化后的数据集训练RF分类算法,得到异常数据识别模型。在6个真实数据集上的对比实验结果表明,该方法的异常数据识别准确率平均值达到99.3%,具有较好的泛化性和较强的鲁棒性。     

电气火源引起的特别重大瓦斯爆炸事故案例分析

分析了死亡76人的新华区四矿"9.8"特别重大瓦斯爆炸事故原因:201掘进巷因201机巷顶板垮落造成其局部通风机停风,积聚了大量高浓度瓦斯;违章送风造成瓦斯浓度达到爆炸界限;201掘进巷煤电钻电缆失爆引起瓦斯爆炸;煤尘参与了爆炸。总结了事故教训:该矿通风管理混乱,巷道断面小,煤尘大,风门漏风严重,突出矿井串联通风;该矿采用木支护方式,顶板垮落严重;该矿机电管理混乱,井下电缆多处破皮,电气设备失爆,不按规定维护煤电钻综合保护装置;该矿不执行瓦斯电、风电闭锁的规定;局部通风机无专用电源,无备用通风机;该矿安全监控系统中的传感器数量远远低于有关标准和规程要求,安装地点不当,使用方法不正确;当安全监控系统报警时,不是采取停电、撤人等安全措施,而是将传感器拔脱,躲避监管。最后指出必须从通风、监控、抽采、供电、防爆、防尘、防火、爆破、避险等多方面综合防治瓦斯。     

屯宝煤矿逆断层破碎带巷道变形控制研究

针对屯宝煤矿逆断层破碎带煤柱侧巷道受采动影响造成的巷道变形量大、巷道底鼓、煤柱侧帮鼓、巷道顶板局部下沉等问题,采用锚杆测力计对锚杆应力进行监测,采用PASAT-M应力探测方法对逆断层煤柱侧巷道应力分布和巷道变形规律进行了研究。研究结果表明:胶带巷煤柱侧锚杆应力峰值出现在超前工作面10~15 m,轨道巷上帮锚杆应力峰值出现在超前工作面5~10 m;巷道不同位置的锚杆应力、围岩应力及巷道变形量均受T 2逆断层影响,应力和变形量集中分布在逆断层附近;距离逆断层25 m内围岩应力中等危险区分布相对集中。根据研究结果,提出了巷道补强支护和大孔径卸压综合治理措施,工程实践结果表明,该措施为围岩提供了稳定的支护力,适用于屯宝煤矿逆断层影响区域围岩变形的防治。     

分布式光纤温度监测系统在选煤厂的应用

针对选煤厂电缆火灾事故的主要原因及特点,提出了一种分布式光纤温度监测系统的设计方案,详细介绍了该系统的工作原理、组成、人机界面、具体功能。实际应用表明,该系统可对电缆夹层、电缆桥架、电气系统等关键区域温度进行实时监控,确保了选煤厂的安全生产。     

分布式光纤测温系统在煤矿火灾检测中的应用

摘要：针对煤矿安全存在潜在的火灾问题,文中主要介绍分布式光纤测温原理及其在煤矿火灾监测中的应用。在系统结构上,本文提出了一种优化设计方案。此外,在信号处理方面,本文提出了一种命名为RLN-ELAM的新颖算法,用于检测并消除瑞利噪声对系统测量精度的影响,提高拉曼分布式光纤系统的测量精度。实验结果表明,利用此设计方案和算法后,可以使系统的温度分辨率、空间分辨率均有所提高,测量误差从7%降低到不足2%。在实验室进行的模拟实验中,对温度进行实际测量,结果表明,该煤矿火灾监测系统能够提供详细的温度分布情况并能够及时准确地报警,使工作人员随时掌握煤矿温度分布情况,及时准确地找到火灾发生区。