一种新的矿井通风系统双线巷道自动生成算法

提出了一种新的矿井通风系统双线巷道自动生成算法——闭环法。该算法对已有的通风系统单线图进行求交、打断等操作,并建立节点—正向弧—反向弧网络拓扑结构图。采取逆时针搜索、最外层闭环优先提取策略,提取网络拓扑结构图中的所有闭环。对闭环进行右偏移操作,最终生成实交点处贯通、虚交点处下行巷道遮挡部分消隐的双线巷道图。闭环法已用于DIMINE数字矿山系统的通风模块中,并在实际矿井通风工程中得到应用。应用表明：采用闭环法生成通风系统双线图,实现简单,结果正确,能准确反映矿井巷道间的空间层位关系。适用于任意复杂的矿井通风系统双线图的生成。为矿井通风双线巷道的自动生成提供了一种新的有效方法。     

矿井三维通风在线分析系统的研究与应用

介绍了一种矿井三维通风在线分析系统的实现方案。该系统采用3DGIS数字矿山基础信息平台的企业管理器模块对井下数据进行整理、加工及存储,根据该模块中存储的巷道网路、通风设备以及通风设施等数据自动建立通风网络拓扑关系;结合煤矿安全监测监控系统监测的实时风速数据,利用通风网络解算算法实时监控矿井通风系统运行状况,分析通风异常原因,并采用3DGIS数字矿山基础信息平台的企业应用平台模块将分析结果以三维可视化形式予以展示。该系统在四台矿的应用取得了良好的效果。     

复杂矿井通风网络可视化动态解算及预警技术

针对存在煤层倾角大、地质构造复杂、开采时间长等情况的复杂矿井,采用传统的通风网络人工分析方法或常见通风网络解算软件存在工作量大、效率低、错误率高、解算不全面等问题,从而不能实时、全面掌握井下各巷道的通风安全状况。以南桐煤矿通风系统为研究对象,根据其通风系统复杂特征,从通风网络动态解算模型及方法、矿井通风阻力参数测定、通风异常预警、通风系统可视化等方面研究了复杂矿井通风网络可视化动态解算及预警技术,并依据该技术开发了矿井通风网络可视化动态解算及预警系统。应用表明,该系统解算风量与实际风量的误差小于10%,解算结果可实时、动态显示,实现了矿井风速及风压参数全量程精准测定、全矿井通风网络动态解算、通风异常连续分析与预警。     

基于MapGIS-TDE的三维矿井通风系统

基于MapGIS-TDE平台开发了一套三维矿井通风系统。充分利用平台架构和平台功能,数据以图层的方式组织,功能模块以插件的形式集成,专注于业务功能的开发。系统具备3D巷道建模、通风网络动态调节、报表自动生成等功能,能够很大程度上减轻矿井通风人员的工作量,对于提高煤炭企业通风管理信息化水平具有重要意义。     

基于通风等效面积的矿井通风难易程度分析方法

针对目前矿井通风难易程度评价中常用的等积孔不能有效反映通风难易程度细节、通风阻力测定不能很好地衡量复杂通风系统并联影响的问题,提出了一种基于通风等效面积的矿井通风难易程度精细化分析方法。该方法根据获取的巷道通风信息对通风系统进行网络解算,得到系统中各节点风压,并以各节点风压大小为依据对通风系统进行分段;每个分段中的巷道均为并联,按等积孔的特性,先计算各巷道的等积孔,综合获得各分段的等效面积,由此得到各节点对应的通风等效面积;为直观、清晰地表达通风系统各段的通风难易程度,用图形化的方式表示通风等效面积,包括风压-等效面积图、节点-等效面积图、风压-等效能耗图和节点-等效能耗图;根据通风等效面积图,对矿井通风难易程度进行通风"瓶颈"、阻力分布及通风能耗等精细化分析。实例验证结果表明,该方法能有效分辨出通风系统中的阻力较大区域、局部阻力位置及通风"瓶颈"位置,可服务于矿井通风的分析和优化。     

基于FCE-AHP的矿井通风质量动态评价

现有矿井通风系统评价方法是从矿井通风系统全局视角出发,对其进行整体性的评价,所得出的评价结论是静态的、综合性的,无法精准定位出矿井中用风范围内的通风情况并发现其存在的问题,也不能实时反映当前时刻的通风质量状态。针对上述问题,建立了基于模糊综合评价法-层次分析法(FCE-AHP)的矿井通风质量动态评价模型,用以对煤矿的通风质量进行实时评价。首先根据矿井通风需求和作用将通风区域划分为进风区段、回风区段、采煤工作面、掘进工作面、硐室5个区域,根据每一种用风区域类型确定其对应的评价指标体系;然后根据评价指标体系获取对应测风点传感器实时监测到的数据,利用AHP确定各区域的评价指标权重,通过柯西分布隶属度函数计算实时监测数据所属评价级别的隶属度;最后应用FCE计算评级权重,通过置信度识别原则确定区域通风质量级别,完成各区域通风质量的动态评价。以东滩煤矿南翼回风巷为例,通过FCE-AHP模型对其通风质量进行了实时评价,评价结果显示其通风质量良好,与实际情况相符,证明了该模型的可靠性。FCE-AHP模型可依据实时监测到的数据对煤矿不同通风区域的通风质量进行实时评价,确定煤矿通风质量的安全级别,进而实现对矿井通风质量的综合评价,为改善煤矿通风系统质量提供依据。     

基于三维模型的通风系统优化调控模拟分析

以某矿为研究对象,利用VENTSIM三维通风动态仿真模拟系统构建了矿井通风系统真实三维模型,在获取可靠通风基础参数的基础上,对该矿通风系统优化调控方案进行了准确模拟。现场实际测量结果与模拟结果较为吻合,误差很小,验证了基于三维模型的通风系统优化调控方案的可靠性。     

自然风压对矿井通风系统的影响研究

以乌东煤矿为例,分析新疆地区大气环境和自然风压的变化规律,结合进风巷风量变化现场实测数据,研究了自然风压和大气环境对矿井通风系统的影响,进而分析了新疆地区气候环境对矿井通风系统影响的年变化和日变化规律。研究结果表明：新疆地区自然风压和矿井风量在每年4—7月达到最小值,1—3月和11—12月处于较大值;夏季和白天气温高,大气压、相对湿度及空气密度均处于较低值,导致自然风压较低,矿井巷道中总风量降低,抑制矿井通风系统工作;冬季和夜晚气温低,大气压、相对湿度及空气密度均处于较大值,导致自然风压较高,矿井巷道中总风量增加,促进矿井通风系统工作。     

基于蒙特卡洛方法的瓦斯测值分析模型

针对矿井瓦斯检测系统无法获得所有巷道瓦斯数据、所得瓦斯数据具有一定非客观性以及瓦斯历史数据无法得到充分分析和利用的问题,文章提出了一种基于蒙特卡洛方法的瓦斯测值分析模型。该模型依据矿井通风网络的拓扑结构,生成各巷道瓦斯测点的上游区域,并通过分析各测点上游区域的瓦斯流入测点的历史检测数据,计算出每条巷道的瓦斯涌出历史规律,然后采用蒙特卡罗方法对其进行大样本的随机取样,得到全矿井瓦斯涌出客观规律,并在此基础上采用全系统流量平衡算法,得到全矿井瓦斯浓度统计规律。该模型在瓦斯数据处理方面首次提供了一种根据已知的历史数据生成未知"准历史数据"的方法。实际应用表明,利用该模型对矿井瓦斯历史数据进行分析,可得到无测点巷道的瓦斯"准历史数据",且所得的瓦斯涌出规律和瓦斯浓度规律比历史数据更具有客观性。     

基于3DGIS数字矿山基础信息平台的火灾烟流蔓延分析及避灾路线解算

结合矿井火灾烟流运动理论和火风压对通风网络的影响,提出了矿井火灾时期烟流传播过程的数值模拟数学模型及计算机算法,通过解算确定了合理的避灾路线;基于3DGIS数字矿山基础信息平台及其三维可视化技术,开发了烟流传播过程及避灾路线的算法计算机程序,模拟矿井火灾发生过程,三维展示烟流污染范围及人员避灾路线;经巷道物理微缩模型的实验证实,该算法可以应用到实际矿井火灾烟流蔓延分析;将其分析功能应用在某矿井下火灾应急预案的演练中,发挥了很好的作用,取得了良好的效果。     

基于MapX的煤矿通风管理系统的设计研究

文章介绍了煤矿通风管理的应用现状及存在的问题,阐述了煤矿通风管理系统的功能及其关键技术的实现方法。该系统实现了地图与数据库的自动链接和双向查询,及信息的动态可视化管理,为煤炭生产管理部门对矿井通风信息的管理、查询分析和决策提供了一条新的有效的途径。     

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。     

并列双U型通风方式下采空区瓦斯运移规律研究

为了更好地分析和掌握并列双U型通风方式下采空区瓦斯分布和运移规律,针对某矿综采工作面并列双U型通风系统的特点,建立了CFD模型,数值模拟了并列双U型通风方式下采空区瓦斯运移规律;分析结果表明,在综采工作面采用并列双U型通风方式,由于位于采空区上隅角附近联络巷的作用使采空区的大部分瓦斯可以随漏风进入辅助回风巷连续排出,使采空区和流经上隅角的瓦斯减少,有效解决了综采工作面瓦斯超限的问题。     

煤矿主要工种本体构建及安全规则推理

目前煤矿领域本体侧重于对事故的预测,尚无针对煤矿作业人员操作安全性的本体研究。为及时发现作业人员的危险操作来为作业人员提供安全预警,提出了一种煤矿主要工种本体构建及安全规则推理方法。根据煤矿实际生产状况,将煤矿生产中的作业人员、操作设备、操作方法、地点、环境、事故和状态等信息形式化表示,利用本体语言构建了覆盖采煤系统、掘进系统、机电运输、地质测量、通风瓦斯、综合防尘和选煤厂等多个生产系统的煤矿主要工种本体。根据煤矿领域专业文献中的安全生产规定,基于Jena自定义规则语法制定了安全规则,并基于安全规则实现对煤矿主要工种本体中作业人员操作安全性的推理。实验结果表明,基于煤矿主要工种本体及安全规则来判断作业人员安全状态有效可行,为煤矿安全生产提供了一种辅助保障手段。     

煤矿通风系统可靠性评价

在全面分析煤矿通风系统可靠性影响因素基础上,选取13个主要影响因素作为评价指标,确立了煤矿通风系统可靠性评价指标体系;采用主成分分析法将13个评价指标简化为4个综合指标,同时根据各综合指标的贡献率得到相应的权重;利用灰色关联分析法构建了煤矿通风系统的可靠性评价模型,最终获得各煤矿通风系统的可靠度。实例验证了基于主成分分析法和灰色关联分析法的煤矿通风系统可靠性评价方法的实用性。     

煤矿通风系统的优化实现

针对传统的煤矿通风系统在倒机过程中存在短暂停风的问题,提出了一种不停风倒机的煤矿通风系统优化方案。该方案在传统的煤矿通风系统的基础上,通过在两个风道上方各增加一个百叶窗式的平式对空风门来实现倒机过程中井下风量基本不变。实际应用验证了该方案的可行性与实用性。