瓦斯地质动态分析及瓦斯涌出实时预警系统

为了防止煤与瓦斯突出事故,提高矿井的安全保障能力,结合新元公司实际情况,建立了瓦斯地质动态分析及瓦斯涌出实时预警系统。在统计和分析该公司矿井瓦斯地质相关资料的基础上,创建了瓦斯地质空间数据库,采用动态分析技术筛选出了影响瓦斯赋存的主控因素,自动绘制了瓦斯参数等值线并划分出突出危险区。对突出危险区内的工作面进行重点关注,考察其瓦斯涌出特征及预警指标,并与瓦斯监测系统无缝连接,实现了非接触式连续预警。     

煤矿瓦斯地质图管理信息系统的开发

以新登煤矿信息化建设为例,介绍了一种基于GIS应用软件系统MapInfo及其二次开发控件MapX4.5的煤矿瓦斯地质图管理信息系统的设计方案;分析了建立瓦斯地质图信息数据库的工作流程,详细介绍了该系统中图层管理、数据编码、专题图信息展示、瓦斯突出区域预测人工神经网络分析、瓦斯突出事故树分析及瓦斯地质变量趋势面分析等模块的设计。实际应用表明,该系统能根据煤矿瓦斯地质信息对瓦斯地质规律进行有效的数值化、可视化分析。     

煤矿瓦斯异动预警系统的设计

针对煤矿安全监控系统因无瓦斯变化趋势分析功能,当瓦斯浓度处于较低水平时,即使瓦斯有异常变化也无法及时提醒的问题,设计了一种煤矿瓦斯异动预警系统。该系统采用文件方式和OPC方式接入安全监控系统及综合自动化系统的监测数据;结合矿井实际通风状况,采用固定门限模型、均方差预警模型和分时均方差模型等三种预警模型计算得出测点的预警参考值及预警状态;通过消息客户端、短信等多种方式发布预警信息。实际应用表明,该系统实现了对瓦斯灾害的有效预防,为保证井下作业人员的安全提供了参考依据。     

煤与瓦斯突出预警技术研究现状及发展趋势

从煤与瓦斯突出灾害预警理论、预警信息采集途径、预警指标与模型、预警软件系统4个方面对煤与瓦斯突出预警技术的研究成果进行了综合梳理和详细分析,指出了现有煤与瓦斯突出预警技术存在的问题:部分预警信息获取的时效性和可靠性有待进一步提高,预警模型未实现信息有效深度挖掘等;提出了煤与瓦斯突出预警技术的发展趋势:高自动化水平、高精度的突出预警信息监测采集技术及装备研发,基于大数据的突出预警指标与模型研究,基于云技术的突出预警软件系统开发。     

基于监测数据关联分析的瓦斯浓度预警方法

提出了一种基于监测数据关联分析的瓦斯浓度预警方法。以矿井瓦斯监测数据为研究对象,分析其统计特征,利用灰色关联分析方法研究瓦斯监测数据构成的时间序列的内在关联特征,并在此基础上确定基于实时监测数据的瓦斯浓度预警指标及其预警阈值,进而分析瓦斯浓度异常情况,划分预警等级,实现动态、量化预警。实例分析表明该方法对于现场的单一测点瓦斯浓度预警具有较好的适用性,可为煤矿日常安全管理提供有效的决策依据。     

瓦斯灾害区域安全态势预警技术

为进一步提高我国煤矿瓦斯灾害区域防控能力、提升监管监察执法效能,研究了瓦斯灾害区域安全态势预警技术。根据我国煤矿监管监察行政管理模式,将预警区域划分为全国区域、省(市)级区域、煤监分局管辖区域、地市级行政区域4个区域层级,并根据分级管控的需要将预警划分为蓝色、黄色、橙色、红色4个等级,其对应的风险程度依次升高;从区域煤矿固有自然属性、矿井布局及采掘条件、事故的时空规律、宏观技术和经济政策、矿井重大隐患5个方面建立了瓦斯灾害区域安全态势预警指标体系,并构建了基于层次分析法的预警模型,实现了多指标的融合分析与决策;设计、开发了瓦斯灾害区域安全态势预警软件系统,实现了数据的动态采集与存储、综合分析和实时预警。     

基于采掘工作面瓦斯涌出特征的瓦斯灾害精准预警系统

乌东煤矿为近直立特厚煤层、分层放顶煤开采方式,工作面瓦斯涌出来源及特征较为复杂,当前采取的瓦斯防治措施虽有效降低了回采期间工作面瓦斯涌出异常风险,但其经济性、合理性、安全性无法统筹兼顾,在瓦斯灾害风险管控的时空衔接上缺乏瓦斯涌出异常预警机制及配套技术手段。为了填补乌东煤矿瓦斯灾害预警空白,基于对乌东煤矿井下工作面空气瓦斯来源、采掘工作面瓦斯涌出特征的分析,将综放工作面瓦斯浓度超阈值预警模块与掘进工作面瓦斯涌出特征预警模块相结合,构建了乌东煤矿采掘工作面瓦斯灾害精准预警模型。在此基础上,采用B/S架构开发模式,基于矿井工业环网设计开发了乌东煤矿瓦斯灾害精准预警系统,并在井下各主要工作面应用。考察结果表明,该系统运行稳定,预警准确率较高。     

煤岩瓦斯复合动力灾害监测预警与防控技术研究进展

煤岩瓦斯复合动力灾害是深部煤炭开采的重大安全隐患,探明其致灾机理、发展监测预警及防控技术是防治关键。提出了煤岩瓦斯复合动力灾害防治“四面体”理论,即分别从灾害分类、灾害机理、灾害预警、灾害防控4个层面概述煤岩瓦斯复合动力灾害研究进展。总结了以能量释放主体、初始瓦斯压力、载荷条件为主的复合动力灾害类型划分依据;梳理了理论分析尺度和实验室尺度下的复合动力灾害机理研究进展,发现应力路径、微裂纹动态演化和煤岩赋存地质因素临界指标是致灾机理研究的关键;概述了以前期灾害前兆信息判识、中期灾害前兆信息采集、后期灾害一体化监测预警为主线的复合动力灾害监测预警技术研究进展;揭示了复合动力灾害消能减灾一体化防控技术和多尺度分源防控关键技术科学内涵。在此基础上针对两淮矿区灾害特点,提出了深部强动载条件下复合动力灾害智能判识与预警方法和分区协同防控方法。基于当前研究进展,提出了煤岩瓦斯复合动力灾害研究亟待解决的问题,助力实现深部煤炭安全、精准、高效开采。     

瓦斯突变预警上限值确定方法的研究

针对现有煤矿安全监控系统采用超限原理,以瓦斯传感器测量值为判断依据,无法及时发现预定报警值以下范围内瓦斯异常变化的问题,提出了一种不超限瓦斯突变预警方法,介绍了静态预警和动态预警两种不超限瓦斯突变报警方法。结合余吾煤业N2202工作面探头数据,分别对不超限瓦斯突变预警基础数据的静态数据和动态数据进行了分层抽样及分布的验证和拟合,得出静态预警和动态预警的基础数据基本符合正态分布的结论。提出采用假设检验和区间估计等实时计算静态预警和动态预警上限值的方法,并采用N2202工作面探头数据进行了验证。     

煤矿智能瓦斯巡检管理系统的研制

为保证瓦斯监测数据的准确性、及时性,实现瓦斯安全预警,研制了一套煤矿智能瓦斯巡检管理系统。该系统采用无线技术及传感器技术,可实时监测、显示及语音提示瓦斯浓度、时间、电池电压等信息,并可将巡检信息上传到计算机,经系统配套软件分析处理后形成巡检路线或瓦斯预测曲线等供煤矿安全监控管理人员分析使用。工业性试验结果表明,该系统运行可靠,故障率极低。     

基于物联网的煤矿安全综合智能预警系统

介绍了基于物联网的煤矿安全综合智能预警系统的总体架构,阐述了各预警模型即瓦斯预警模型、火灾预警模型、水灾预警模型及顶板预警模型的设计,给出了智能决策的业务流程。该系统可对煤矿安全生产过程中的安全隐患进行实时监控及智能化预警,有效提高煤炭企业的安全生产水平。     

矿井机电设备数据分析系统设计

针对矿井机电设备管理存在不能及时发现设备潜在故障、设备利用率低、生产效率低等问题,设计了一种矿井机电设备数据分析系统。该系统采用iHistorian服务器存储各个采集点的机电设备数据,从基础数据、可靠性、能耗、效率和预警5个方面分析数据,并将分析结果存储在SQL Server数据库中,通过Web服务器供客户端使用。实际应用表明,该系统可实时反馈矿井机电设备的运行状况,确保了矿井机电设备运行数据的实时分析和安全高效运行预警。     

色彩渐进插值的矿井预警数据集三维可视化算法

针对矿井预警数据信息表达不完全、基于视觉的统计分析工作繁重、预警数据集庞杂等问题,提出了一种基于色彩渐进插值的矿井预警数据集三维可视化算法。在该算法中,首先根据矿井预警数据集的测点位置和测量值信息进行三维空间模型构造;然后根据灰度级与彩色空间系统的映射关系对矿井预警数据集与彩色空间模型进行颜色映射及三维空间层次分割,对每个层片依据伪图像编码算法及颜色聚类参数特征进行矿井预警数据集的三维可视化伪图像编码;最后根据色彩渐进插值算法对伪图像中相邻层片进行平滑过渡处理。实验证明,该算法处理的矿井预警数据集伪图像色彩渲染层次感强,色彩过渡平滑,有利于矿井预警数据集的信息表达。     

矿井自燃火灾束管监测系统应用研究

分析了国内外矿井自燃火灾束管监测系统的发展历程及特点,指出澳大利亚研制的矿井自燃火灾束管监测系统能够及时反映自燃区域主要气体的变化趋势,可为矿井自燃火灾提供有效预警。该系统在某煤矿综采工作面的应用结果表明,随着综采工作面的推进,采空区内的O2体积分数逐渐降低,采空区深部边缘的O2体积分数为5%~6%,并逐渐趋于稳定;在综采工作面100~150m内,采空区内的O2体积分数仍然维持在8%以上,应采取相应的技术措施防止采空区遗煤发生自燃现象;在综采工作面150m外,采空区基本处于窒息状态。     

基于海洋综合观测平台的海洋智能预警的研究

在海洋综合观测平台上,提出一种基于模糊聚类的海洋灾害预警。该系统能对海洋监测的大量异构数据进行融合聚类,及时、准确地跟踪和反映海洋环境监测要素的变化状况,为管理决策者提供可靠的数据信息、科学的预报和预警信息,有助于我国海洋环境资源的保护、开发及利用。     

重庆市页岩气资源信息检索平台建设

为加快重庆市页岩气勘探开发工作,探讨了页岩气资源数据库及信息检索平台的搭建;确立了建立页岩气资源数据库和检索平台的技术方法,初步确定了页岩气资源数据库的内容和检索平台的结构、功能需求及检索模型,为平台建设提供了思路。     

基于M2M技术的矿区环境监测平台研究

为了有效监控矿区环境状况,预防安全事故的发生,介绍了一种基于M2M技术的矿区环境监测平台的设计方案。该平台采用M2M技术对矿区温湿度、瓦斯体积分数、土壤压力等环境数据进行监测,并采用RSSI算法实现矿区人员定位功能;采用最小二乘法对各环境监测数据进行曲线拟合处理后在上位机监控界面进行实时显示。实验结果表明,该平台运行良好,通信正常,且经拟合处理后的环境监测数据曲线更光滑,大大减小了数据误差。     

基于云架构的水工环地质信息服务平台研究北大核心CSCD

水文地质、工程地质、环境地质(简称水工环地质)信息对经济建设、地质灾害等方面具有重要意义,然而传统的地质环境信息服务方式受数据格式、权限、观念等制约,难以满足政府、专业人员与社会公众对水工环地质信息的需求。因此,如何整合多源异构数据实现水工环地质信息的社会化共享已成为水工环地质领域内的难题。首先分析了水工环地质信息的特征,并构建水工环地质信息服务模型,然后基于大数据、云计算等现代信息技术与理念,结合水工环地质工作的实际情况,阐述了全国水工环数据中心,全国地质环境信息管理及服务平台的总体设计与应用模式。最后系统论述了建设水工环地质信息服务平台的总体架构和关键技术。     

精细油藏描述信息化系统的实现与应用

设计实现了精细油藏描述信息化系统：该系统借助GIS技术,基于SDX＋空间数据库引擎,将精细油藏描述研究所涉及的大量图件等资料集中在统一的平台上管理,这样解决了传统资料管理的弊端。该系统具有地质图件快速自动化成图功能,实现了灵活多样的信息查询功能;采用多源数据融合技术使得系统能进行各种数据格式的导入、导出以及转换：基于GIS的空间分析能力,系统实现了模拟井预测、任意构造剖面自动化生成等油气辅助勘探决策功能。