井下紧急避险三维GIS系统开发与应用

在研究井下巷道和避险设施特点的基础上,构建了各种要素三维可视化表达的GIS空间模型,设计了井下应急避险GIS系统的总体结构,并以河北某铁矿井下巷道网络为基础数据,采用C#语言与Arc Engine组件式开发了井下紧急避险三维GIS系统。系统实现了井下巷道网络等要素的三维可视化、空间定位和属性联查,并运用井下避险UPOP Model的算法实现了井下逃生路径分析等功能,为井下人员安全实训与逃生演练搭建了模拟平台,对安全生产应急救援管理具有重要意义。     

煤矿采场爆炸人员疏散模型研究

针对我国煤矿现有紧急避险疏散体系不能完全满足逃生需求的实际情况,指出当前避灾硐室存在选址不合理、逃生效率低下等问题。通过在避灾路线上建立多个备选避灾硐室,利用最短路径法求取巷道最短当量长度,建立了煤矿采场发生爆炸时以时间为主要参数的人员疏散模型,并得出评价人员逃生效率的安全疏散系数K=tTASE/(tR+tA+D/V),探讨了避灾硐室位置合理的布置范围,为救援活动提供了充足的准备时间,为人员紧急疏散提供了有效参考。     

井工煤矿紧急避险系统的应用与探讨

 摘要：分析了建设煤矿井下紧急避险系统的必要性、紧迫性以及现有紧急避险方式的局限性,介绍了紧急避险系统的构成,阐述了各构成部分的作用,认为合理组织和协调紧急避险系统各部分,可以构建起覆盖全矿井的安全防护网。并提出了井下工作人员要带隔绝式自救器,在影响逃生速度诸如逆风速和坡度较大的巷道中要增加紧急避险设施设置密度缩短逃生距离,按照既定避灾路线安全升井是首选避灾路线,要建立科学的应急预案并加强工人安全自救培育。     

煤矿采场灾害人员疏散模型及避灾硐室布置

针对煤矿现有紧急避险疏散体系存在的避灾硐室选址不合理、逃生效率低下等问题,综合考虑煤矿采场瓦斯爆炸、煤尘爆炸、高温及有毒有害气体对避险人员的影响,在避灾路线上建立多个备选避灾硐室,计算人员疏散所经巷道的当量长度,建立以min(t_1,t_2,t_3)、D_(ij)和V为变量的煤矿采场灾害人员疏散模型,得出评价人员疏散的安全系数K。结合实例,仿真分析工作面人员疏散过程的安全性及避灾硐室利用率,探讨避灾硐室位置布置与选择,为人员紧急疏散提供有效参考。     

基于ABM的矿井火灾应急疏散数值模拟

通过分析前人对于矿井应急疏散的研究成果,结合ABM相关理论和方法,建立了矿井火灾人员疏散ABM模型,并选取Agent逃生速度作为主要参数,分析年龄、负重情况、巷道坡度和火灾烟气条件下的消光系数对逃生速度的影响。基于非煤矿山试验巷道,建立了火灾区域三维数学物理模型以及矿井火灾人员疏散物理模型。划分了火灾区域、避难硐室区域和坡道区域,设置了出口、可通行门、不可通行门等边界条件,使其更符合疏散时的实际情况。利用Pyrosim软件求解矿井火灾区域烟气分布,得出了烟气在火灾区域巷道的扩散情况,火灾区域视线平面消光系数 K 的分布( Z =1.6 m)及取值范围,并通过比例为1∶10的相似实验验证。利用Pathfinder软件分别求解了正常条件下疏散、火灾烟气条件下疏散以及火灾烟气条件下避险3种状况下的疏散情况,3种状况下的疏散时间分别为146,163,91 s。同时得出了Agent逃生速度的时空分布,以及Agent数量随时间变化规律。通过对比分析,得出火灾烟气对整体疏散时间的影响情况,从而为相关应急预案的制定、自救装备的选型、避险设施的布置以及被困人员位置的预测提供参考。     

煤与瓦斯突出矿井回采工作面避难硐室布置分析

通过对煤与瓦斯突出矿井回采工作面现有避难硐室布置形式的分析,结合回采工作面巷道的掘进和工作面回采,提出了将回采工作面的避难硐室布置在瓦斯抽采巷道与工作面巷道之间,避难硐室安全入口和安全逃生出口分别布置在工作面巷道和瓦斯抽采巷上,使用时更易与灾区环境隔离,增加了井下回采工作面采掘人员遇险紧急逃生系统,更有利于保障遇险矿工生命安全和井下应急救援。     

基于Pyrosim和Pathfinder的采区避难硐室设置研究

为探明矿井采区巷道内火灾时人员应急疏散情况,给矿井采区巷道内避难硐室的合理设置提供参考。通过Pyrosim火灾仿真模拟软件和Pathfinder人员疏散仿真模拟软件对矿井采区仿照真实情况分别进行建模,在火灾模型中均匀设置11个高为1.6 m的烟雾监测器,在人员疏散模型中分别设置3种不同布置的避难硐室情景进行数值模拟。研究发现:3种情景下人员疏散所需时间分别为311 s、159 s、119 s;比较发生火灾时各烟雾监测点的TASET与3种情景下相同位置的TRSET,只有情景C中避难硐室的设置才能确保人员安全疏散。矿井采区内在主巷道需设置永久避难硐室,在进风巷道和回风巷道每间隔约100 m需设置临时避难硐室,在采煤工作面两端需设置移动救生舱,确保井下作业人员的安全逃生。     

矿山突(透)水灾害应急疏散模拟系统与工程应用

矿山突(透)水灾害发生时,井下人员合理应急疏散是有效避免矿井群死群伤事故的重要举措。根据矿山突(透)水灾害应急疏散模拟需求及各种复杂影响因素分析,基于物联网的数据采集与识别,构建矿井地质环境与井下场景;通过突(透)水点及其相关信息获取、巷道水流模拟、人员逃生行为模拟、以及智能动态路径搜索,在VR仿真环境中进行应急疏散模拟及可视化分析,实现个体或群体行为动态过程模拟,生成安全迅速的井下人员最优疏散路径。针对应急疏散决策和疏散演练分析,进行定性定量评价与预警。经过在矿山实际工程应用,效果较好,为矿井灾害情景下的人员合理疏散、应急救援和人员培训等提供辅助决策支撑平台。     

挖金湾矿避难硐室关键技术设计

依据挖金湾矿巷道布置以及井下人员分布情况,以安全可靠、避险方便、建设费用低等原则,通过对避难硐室关键技术的研究,形成了一套避难硐室生存环境基本设计方案,能为井下避险人员提供不少于96h的基本生存条件,提高矿井应对灾害的能力,提升矿井应急救援水平。     

井下避险最优路径机理与数学建模研究

分析了井下避险的影响机理,从巷道安全性和避险效率2方面建立通行的量化指标;在改进的Dijkstra算法基础上引入了避险效率的等价权因子,形成井下避险最优路径的算法模型,并以井下灾前及灾后的巷道通行网络图进行仿真验算。实验结果表明,与改进的Dijkstra 算法相比,最优避险路径算法求解路径更安全有效,可为井下人员逃生最优路径选取和避险路线优化设计提供数学模型与定量分析。     

井下避险路线的GIS数学模型与水灾仿真实验

综合考虑了灾害发生时的影响范围、路径安全性、人员避险效率等诸多影响因素,建立井下人员最优避灾路线算法模型.按照安全性最高、路径最优、时间最短的避险原则,在改进的Dij kstra算法的基础上增加了等价权因子,建立井下应急避险最优路径的数学模型.以河北杏山矿井下巷道信息数据为例,模拟井下透水灾害的水流漫延路径,利用井下避险GIS数学模型进行仿真解算,求解灾害发生时人员避险的最优路径.     

王坡煤矿紧急避险系统的构建

针对王坡煤矿可能发生的突发灾害,积极建设紧急避险系统,包括为入井人员提供自救器、建设井下紧急避险设施、科学制定应急预案、合理设置避灾路线等,保障了井下工作人员生命安全。     

煤矿井下避难硐室钻孔逃生模式应用探讨

现有的煤矿井下避难硐室设计只能为紧急避险人员提供一个独立的生存环境却不能使井下避险人员迅速升井,从而彻底脱离危险环境。井下发生瓦斯、煤尘爆炸或火灾事故后有毒、有害气体迅速蔓延,并有随时发生二次灾害的可能,此时地面营救人员下井施救可能会产生非必要的伤亡。针对这个问题,提出了避难硐室的钻孔逃生模式,并在中煤平朔集团井工二矿得到了成功应用。钻孔逃生模式既可为紧急避险人员提供基本生存保障,又可经由逃生钻孔将紧急避险人员送至地面彻底摆脱危险环境,为现有避难硐室设计提供了新的参考。     

大矿区紧急避险体系建设

针对煤矿井工开采安全生产形势严峻,井下工作人员避险设施不完善的问题,利用系统理论的方法,对煤矿井下紧急避险体系进行优化设计,建立以救生舱、逃生指示绳、过渡站、避难硐室、硐室提升舱5项主要设施相互补充的避险系统模式。该系统模式安全性、可靠性大幅提高,适合于大矿区煤矿井下作业人员多等特点,保障灾害发生时矿工安全避险逃生的需要。     

三维GIS井下应急演练与救援机理的建模与研究

应急救援三维GIS技术是安全生产应急救援管理平台亟待解决的关键技术问题之一。根据井下紧急避险与救援的特点,以地下开采矿山为例,运用组件式二次开发技术,研究了基于三维GIS井下应急演练与救援工作的机理和模式,通过对井下人员定位信息、井下巷道空间信息、避险与救援路径分析、应急预案专家库的组织,建立了三维GIS井下应急演练与救援的逻辑模型,实现了不同层次数据之间的索引链接,构建图数结合的信息平台,有助于矿业管理和生产人员的应急演练和安全培训,提高了员工应急反应及避险的能力。     

神东矿区紧急避险逃生技术与示范工程建设研究

基于神东矿区现代化生产特点,分析了特大型矿井避险逃生系统建设问题,参考国内外先进成功的矿井救援模式,对神东矿区现有的避险系统进行完善。以大柳塔煤矿大柳塔井为示范矿井对逃生通道建设的关键问题进行研究和设计,提出新型的钻孔垂直提升救援模式,确定救援提升系统的技术参数,满足《安全规程》中对人员提升的安全要求,为神东矿区现代化矿井群紧急避险与应急救援提供高效的技术支撑。     

矿井永久避难硐室的电气设计及探讨

矿井永久避难硐室是指设置在井底车场、水平大巷、采区(盘区)避灾路线上,具有紧急避险功能的井下专用巷道硐室,服务于整个矿井、水平或采区的避难硐室。为确保井下人员的安全,该硐室内的各电气系统设计至关重要,重点介绍气体监测监控系统、通信联络系统、人员定位系统、供电系统等,并提出相关建议以供探讨。     

井下最优避险路径的数学建模与火灾仿真实验

从实际应用的角度将“通行路径最短”的最优路径扩展为“安全性最高、通行时间最短”的紧急避险最优路径,形成了适用于灾情变化的GIS避险最优路径理论,并量化了灾害避险路径的安全性和通行效率的指标,在改进的Dijkstra（迪杰斯特拉）数学模型中,增加等价权因子,构造了UPOP-Dijkstra(矿井紧急避险最优路径)算法,为矿山井下智能化避险决策提供了技术支持。利用Matlab为开发工具,借助于改进的Dijkstra数学函数,设计了UPOP-Dijkstra算法应用流程,并以河北杏山矿井井下相关信息的基础数据为例,对井下火灾进行了灾害仿真实验,解算了井下人员的避灾路线,验证了数学模型的有效性。     

基于地磁导航定位的井下避险系统的构建

分析了国内外井下定位系统、避险系统的研究现状与应用的局限性。针对地磁导航技术的无源、自主定位特点,架构一种井下人员便携式的避险分析和地磁导航电子平台。从井下智能避险的角度,构建了基于地磁导航避险系统的体系结构并分析了其运行模式和工作原理;介绍了所设计的系统APP运用程序模块的主要理念和功能。可为井下灾后人员的逃生路线分析与智能避险导航研究提供参考。     

煤矿紧急避险系统救生补给站关键技术研究

介绍了我国煤矿紧急避险系统建设的现状和当前我国在推动紧急避险系统建设中存在的问题,提出了在紧急避险设施中增加救生补给站来增加逃生能力的新形式,并从提高自救续航能力、提供基本生存保障、保障遇险人员生命安全等方面入手,重点研究了救生过渡站的系统组成、结构形式、功能实现方式等关键技术。通过数值分析验证了救生补给站结构的抗爆冲击性能,通过性能检验和真人载荷试验验证了救生补给站的应急逃生和避险能力。KBJ-50/6型救生补给站符合我国矿山井下紧急避险系统建设的发展趋势,适用于各类煤矿及非煤矿山。