一种具有温度和压力补偿的高精度矿用氧气传感器的研制

《煤矿安全规程》要求安全监控系统能实现对井下氧气浓度进行实时检测。结合现有氧气浓度检测技术,提出一种采用电化学原理的矿用氧气传感器的设计方法,阐述了传感器的工作原理,介绍了温度和压力补偿等关键技术,并对传感器检测精度、响应时间、温度影响和压力影响进行试验测试。测试结果表明,氧气传感器受环境影响小、测量精度高、响应速度快、运行稳定可靠,可实时监测煤矿井下氧气浓度。     

齿轮箱磨屑在线监测传感器技术途径分析

讨论了实现齿轮箱磨屑在线监测传感器的几种技术途径,比较分析了在线磁性探测、在线感应探测方法的原理及适应性,提出实现矿用齿轮箱磨屑在线监测传感器的合理技术途径为:用磁性技术同时实现金属磨屑的重复聚集和测量。该途径降低了对传感器的测量精度要求。     

高精度矿用瓦斯突出预测仪设计

针对现有矿用瓦斯突出参数仪测量精度不高,压差分辨率低,操作复杂导致测定结果准确率下降等问题,设计了一种以测量瓦斯解析指标K1为主要功能的高精度矿用瓦斯突出预测仪。仪器以STM32F103ZET6为控制核心,利用高精度数字表压型传感器MEAS1220A测量瓦斯突出压力,利用24位精度的A/D转换器ADS1218把传感器输出的电压值转换成数字量并进行数字滤波,采用最小二乘拟合算法对传感器进行静态校准,极大的提高了测量精度。矿井下的实际测量表明仪器具有测量精度和压差分辨率高、性能稳定、易操作、功耗低、响应速度快、预测结果准确等特点。     

矿用红外甲烷传感器温湿度补偿算法研究

针对环境温湿度对矿用红外甲烷传感器测量精度的影响问题,以人工神经网络为基础,通过遗传优化对传统误差反向传播(back propagation)神经网络算法进行改进,有效改善了BP神经网络收敛速度慢,易陷入局部极小值等缺点。将改进后的算法写入基于MSP430单片机的矿用红外甲烷传感器,在实时甲烷浓度测量中精度提高了4%。     

矿用高精度电子输送带秤设计

设计一种矿用电子输送带秤,采用测速传感器和称重传感器作为测量元件,AVR单片机为控制系统核心。在电路中完成信号的放大、滤波功能,软件设计中采用误差修正技术,系统具有高测量精度、低测量误差和工作可靠的特点,能够满足矿井下煤流量测量的需要。     

基于STC12C5 A60S2的矿用多参数传感器硬件电路设计

目前各类测量甲烷、一氧化碳、风速、温度等矿用传感器,在井下测试过程中功能单一,只能完成一种井下参数的测量,还需要配备相应的本质安全型电源和传输电缆,成本也高。为此选用STC12C5A60S2单片机作为硬件电路的核心,设计了一种矿用多参数传感器的硬件电路,能同时测量4种井下关键参数,弥补了传统传感器的缺陷。该多功能传感器经煤矿井下测试,取得了良好的效果。     

矿用非接触式红外热电堆测温仪

介绍了一种矿用非接触式红外热电堆测温仪,该测温仪是基于TMP006红外热电堆传感器进行设计的。区别于以往的红外测温仪,该测温仪将环境温度的测量、目标温度的测量集成在一颗测温芯片上,因此省去了多次测温、测距的麻烦。测温仪测量精度更高,实时性好,便于用户携带。     

矿用传感器静态特性补偿方法与研究进展

随着矿井自动化、监测监控、故障诊断、危险源辨识、信息融合等技术需求的提高,矿用传感器的检测精度受到学术界和工业界的广泛关注。通过分析矿用传感器补偿的必要性及常规静态特性(非线性)补偿方法存在的问题,对近年来传感器静态特性补偿方法的研究进展进行了综述,提出了混沌粒子群优化RBFNN或SVM、遗传粒子群优化RBFNN或SVM等未来适用于矿用传感器静态特性数据补偿算法可能的研究方向。     

矿用运输设备非接触式测速技术研究与开发

速度和加速度是衡量矿用运输设备的重要安全技术指标。基于多普勒测速原理、DSP数字信号处理技术以及ARM嵌入式技术，采用改进的伯格算法和QWT软件技术，研制出车载非接触式测速装置，实现了矿用运输设备运行速度的实时、准确测量。该测速装置的测速范围为10 m/s,速度测量精度为±0.1 m/s,加速度测量精度为0.05 m/s²。     

气体传感器智能化测试手段提升

矿用气体传感器的可靠性和灵敏度直接关系到煤矿安全系统的安全程度，精准测量和性能稳定的数据来源是煤矿安全监控系统正常运行的重要环节。针对我国生产企业气体传感器测试存在的人工耗时长、工作效率相对较低以及有毒有害气体不环保排放等诸多问题，研究了2套智能化测试装置。该装置采用煤矿安全监控系统植入机械臂ROS主机技术和监测废气系统Keil软件，设计滑环取电技术和充气单元相互配合进行测试，智能化提升测试手段，实现矿用气体传感器安全高效的检定出厂。     

煤与瓦斯共采中煤层增透率理论与模型研究

地下开采中瓦斯抽采的针对性与有效性是煤与瓦斯共采的关键问题,其核心是在理论和技术上对采动引起的裂隙网络所形成的增透性进行定义和分析。在综合考虑煤体在不同开采方式形成的支承压力、孔隙压力和瓦斯吸附膨胀耦合作用对损伤裂隙煤体体积改变的影响的基础上,定义了一个新力学量--增透率,来反映单位体积改变下煤体渗透率的变化,推导了4种增透率的理论表达式,并对工程实例进行数值分析,定量描述了开采过程中覆岩和煤层中增透率的分布和演化,结果表明增透率能够反映开采扰动对煤岩体裂隙网络渗透性的影响,为煤与瓦斯共采工程中的煤层增透效果评价提供定量指标和科学方法。     

煤储层造缝及卸压增透实验研究

煤矿井下瓦斯抽采难易程度取决于煤体渗透性,煤体增透是瓦斯抽采研究的关键之一。以煤岩体加载作用下的渗透率测试实验为前提,揭示了不同结构煤体水力强化的造缝和卸压两种增透机理;提出了硬煤(原生结构煤和碎裂煤)可通过水力压裂造缝提升渗透率,软煤(碎粒煤和糜棱煤)可通过冲孔出煤卸压增透或顶底板围岩水力压裂抽采的两种工艺,从而形成了基于煤体结构的水力强化增透瓦斯抽采技术。现场应用结果充分说明了实验室研究结论的正确性。     

贺兰山煤田二道岭矿区煤层瓦斯赋存规律

为了探明二道岭矿区煤层瓦斯赋存规律,通过实测煤层瓦斯含量,以瓦斯地质理论为基础,分析了二道岭矿区煤层瓦斯赋存的控制因素。结果表明:岩浆热变质是矿区瓦斯含量普遍较大的根本原因;矿区构造和煤层埋深是控制瓦斯分布状况的直接因素。     

煤体破裂过程辐射温度场的研究

利用TVS-2000MKⅡ型红外热像仪对煤体破裂过程的辐射温度场进行了测定，得出了不同类型煤样的红外热像特征，并分析了煤样红外热像特征的影响因素，论证了利用煤体破裂过程中的红外热像特征进行煤与瓦斯突出预测预报的方法。     

Technique and experiment of active direct gas pressure measurement in coal roadway

An active measurement method and its principle was introduced considering the low success rate, special difficulty, and long measurement time of the direct gas pressure measurement currently used in coal roadways. The technology of drilling, borehole sealing depth, borehole sealing length, sealing control of the measuring process, compensatory computation of gas loss quantity and other key techniques were discussed. Finally, based on the latest instrument the authors developed, a series of experiments of direct gas pressure measurement in the coal roadways of the Jincheng and Tongchuan mine district, were carried out. The experimental results show that active gas pressure measurement technique has advantages as follows: (1) the application scope of direct gas pressure measurement technique is wide and it does not have the restriction of coal hardness, coal seam fissure and other conditions; (2) the measured results are credible, which can be tested by the same gas pressure value acquired from a different borehole in the same place; (3) the measurement process is convenient and quick, it takes about 2 to 3 days to acquire the gas pressure value in a coal seam. Supported by National Basic Research Program of China (2005cb221504); National Key Technologies R & D Program of China (2006BAK03B01)     

基于光谱吸收原理的光纤甲烷传感器

提出一种基于红外吸收原理光纤甲烷传感器的检测方法,利用差分吸收法消除光源不稳定及光电器件的热零点漂移、零点漂移对测量准确度的影响。实验结果表明系统性能较为稳定,灵敏度较高,测量范围宽,重复性较好,适用于煤矿井下瓦斯检测。     

深部煤与瓦斯共采中的优质瓦斯通道及其构建方法

瓦斯抽采钻孔围岩的破坏形态和范围对于瓦斯通道区域的联通具有重要影响。以钻孔围岩“蝶形塑性区”理论模型为基础,对深部煤与瓦斯共采中钻孔瓦斯导向通道进行了研究,结果表明：深部环境和采矿活动引起的“加载”与“卸荷”效应,会使钻孔围岩出现有利于瓦斯导通的“蝶形塑性区”,蝶叶长度可达钻孔直径的几十倍以上。以“蝶形塑性区”理论为基础,提出了优质瓦斯通道的概念：通过协调采矿工程活动与瓦斯抽采钻孔布局,形成有利于瓦斯抽采的瓦斯导通和流动网络;并确定了以构建优质瓦斯通道的应力环境,确定钻孔布置岩层层位及协调采矿活动与钻孔时空关系为主要内容的优质瓦斯通道构建方法,以实现优质瓦斯通道的高效性、稳定性、长期性,提高瓦斯抽采效率。     

滑动构造对马岭山矿区二1煤层瓦斯突出的控制作用

为查明滑动构造下马岭山矿区煤层突出的特点和控制突出发生的因素,采用瓦斯地质分析和实验室参数测定相结合的方法,通过与其他矿井煤层参数的对比,研究滑动构造对马岭山矿区发生煤与瓦斯突出的影响因素。结果表明,受滑动构造的控制,马岭山矿区瓦斯赋存特征为：在瓦斯风化带下限周围,煤层瓦斯含量梯度较未受滑动影响煤层增大5.1倍。矿区煤体强度极低,多数煤的坚固性系数小于0.3,煤的孔隙率与未受滑动构造影响煤层相比下降了60%。控制突出发生的主要因素为煤层厚度,矿区内突出均发生在煤厚大于3 m的区域。这些特点使矿区内矿井往往从低瓦斯矿井直接升级为煤与瓦斯突出矿井。     

煤田火灾探测方法研究进展

煤田火灾严重威胁火区生态环境和国家能源安全,我国是遭受煤火灾害最为严重的国家,因此煤火的治理十分迫切,煤火的准确探测是有效治理的前提。分别介绍了基于煤火热场特征的遥感与地表测温法,基于煤火地磁场特征的磁法,基于煤火电场特征的直流电法、电磁法和自然电位法以及基于煤火地球化学场特征的气体测定法、测氡法,并对各探测方法的国内外研究现状和优缺点进行了总结,最后指出基于火区电、磁场异常的电法和磁法是今后煤田火灾探测的重点研究方向。     

Formation and Height of the Interconnected Fractures Zone after Extraction of Thick Coal Seams with Weak Overburden in Western China

Formation of a zone of interconnected fractures during coal mining is a key factor in mine flooding. Coal mines in western China are characterized by thick coal seams with mechanically weak overburden. In situ studies including drill core analysis, drilling fluid loss measurement, and borehole video monitoring were used at the working face 101 in Shaanxi Jinjitan coal mine to explore the maximum height of the interconnected fractures zone (IFZ). Also, tests on a scaled physical model and numerical simulation based on the drilling data were used to study the formation of the fractured zone. By considering data from other mines with similar mining conditions, a logarithmic relationship was found between the maximum height of the IFZ and the thickness of coal excavation. The maximum height of the IFZ was found to be 27 times the thickness of the excavated coal seam, which is far more than in coal mining areas in eastern China. Also, the IFZ in overlying strata of the study area was arch-shaped, not saddle-shaped, as had been observed in previous studies.