基于智能通风的火灾和瓦斯突出灾变管控系统探讨

针对目前矿井智能化建设中各系统各自运行的现状,采用文献分析法,论述了智能化背景下矿井通风系统的发展现状和趋势,总结了矿井火灾与瓦斯突出灾害预警技术现状和灾变时期协同一体化智能调控方案研究进展,指出智能矿井灾变管控系统的目标,即:实时动态监测矿井生产状态,生成矿井即时三维仿真示意图,预测灾害危险程度、发生地点及波及范围,...     

智能通风系统在色连二矿的应用

近年来,随着科技的发展,智慧矿山建设已成为我国矿山领域技术发展的主导方向。矿井通风安全是煤矿安全的核心和基础,是矿井安全生产的重要保障。智能通风系统不但可以提高矿井通风安全的可靠性和有效性,减少人工管理的缺陷和效能不足,而且可以提高矿井通风自动化、信息化和智能化的水平,以适应新时代智能化矿山建设发展的要求。色连二矿主要围绕矿井通风系统的网络解算、三维立体平台展示、局部通风机智能控制、风门自动控制、采空区气体自动分析检测系统、智能防尘及灾害智能预警等几个方面进行了智能通风系统的建设。智能通风系统建设完成后,实现了各类通风数据的集中展示、分析和预警,通过通风设施、设备的远程集中控制提升了工作效率,为通风系统调整提供了理论依据,极大地提高了矿井通风自动化、信息化和智能化的水平。     

我国矿井通风技术现状及智能化发展展望

矿井通风是矿井安全生产的基石,在智能化背景下发展智能通风技术装备是保障我国发展少人化、无人化煤矿的必由之路。从通风参数测定与监测、通风网络分析与决策、通风调控技术与装备3个方面对我国矿井通风技术装备近年来的研究与实践成果进行了系统梳理和总结,指出了实现智能通风仍需解决的4大难题,即通风参数测定与监测准确性低,难以满足精准决策的需要;风量调控缺乏有效决策模型,调控装备发展滞后,难以实现动态定量调节;通风动力与通风网络匹配性不强,联动调节能力弱;通风隐患、灾变判识技术发展不成熟,缺乏有效的预防预警与应急控制手段。针对这些技术难题提出了实现矿井通风智能化的3个重点研发方向:智能感知、智能决策、智能控制,给出了各研发方向应着力解决的关键核心技术内容,即通过研发通风系统自动成图技术、通风参数快速精确获取技术,实现通风基础数据智能感知;通过研发数据驱动的网络模型构建方法、通风网络与通风调控联动分析决策技术、通风隐患自动识别与报警技术,实现通风技术智能决策;通过研发通风灾变准确判识方法和灾变控制装备,实现通风灾变智能控制。依托以上技术装备,形成一套智能通风技术装备体系,实现矿井通风无人化、智能化。     

余吾煤业智能通风系统构建方法及其关键技术研究

针对余吾煤业现用通风系统存在的通风基础参数测算精准度低、手动配风误差大且耗时长及灾变时风流难以调控等问题,采用现场测试与软件开发等方法,对该矿智能化通风系统构建与关键技术进行了研究,确定了特定条件下矿井智能通风系统总体构架,实现了风门、风窗、局部通风机等通风设施远程监控和智能调节,设计了以矿井风量远程定量调控子系统风量调控、通风灾变风门风流调控与局部通风机智能控制子系统为主的总体方案,阐明了通风监测数据智能管控、地面主通风机智能控制、三维矿井通风智能分析决策平台构建及通风系统全局优化改造方法等关键技术。研究结果可实现矿井通风系统安全可靠与经济合理运行,为类似条件矿山智能通风系统建设提供指导与借鉴。     

矿井“一通三防”智能管控系统研究

针对现阶段“一通三防”专业管理较难满足矿井智能化日常管控需求,提出构建矿井“一通三防”智能管控系统;以物联网、大数据、信息技术和计算机智能算法等为核心技术,建立了“一通三防”智能管控体系,构建了以物联网和计算机智能算法为核心的协同作业模式;并基于此研发了矿井“一通三防”智能管控系统,其主要功能包括：矿井通风网络智能优化分析与辅助决策、矿井粉尘智能管控、瓦斯分析预警与智能管控、煤自燃监测预警与智能管控以及矿井外因火灾监测预警与智能管控。该智能化系统集监测、分析、决策、管控于一体,实现了矿井“一通三防”智能化管控,能够有效保障矿井安全生产,为煤矿智能化建设提供了重要技术支撑。     

保德煤矿智能通风系统建设与应用

参考智能化矿井设计标准,在充分利用现有通风设施基础上,在主通风机智能管控平台、智能局部通风子系统、风门自动化及远程控制系统、远程定量调节自动风窗系统、矿井高效全自动智能测风系统、矿井通风参数快速准确测定系统、三维矿井通风智能分析决策平台等7个方面进行了升级改造,对改造后通风系统进行优化论证,结果表明：改造后智能通风系统能够满足井下通风要求,提升了通风系统稳定性、可靠性、易用性,提高了煤矿通风效率,为井下通风系统优化提供智能化通风监控平台,推广意义重大。     

大海则煤矿智能通风系统可视化管控平台搭建及应用

矿井通风是保障矿井安全最主要的技术手段之一,通过对大海则煤矿智能通风系统可视化管控平台的搭建及应用进行研究,该系统基于蓝光智能化矿井通风系统,结合安全监测监控系统、通风自动监控系统,以及智能风门和风窗装备,通过通风系统三维可视化、通风网络实时解算、通风系统实时监控及在线预警、远程可视化控制等功能,实现通风系统的可视化、自动化和智能化管理,为安全开采和智能开采提供保障。     

矿井智能通风原理、关键技术及其初步实现

针对我国现代化矿井通风信息化、智能化升级的重大需求,系统研究了矿井智能通风原理、关键技术及其系统组成。明确阐述了矿井智能通风的定义与内涵:矿井智能通风是通过智能控制实现按需供风,稳定、经济地向矿井连续输送新鲜空气,供人员呼吸,稀释并排出有害气体和粉尘,改善矿井气候条件及救灾时具有一定智能调控风流的作业;其内涵是将信息采集处理技术、控制技术与通风系统深度融合,按照"平战结合"的理念实现按需供风及异常灾变状态下智能决策与应急调控,既满足日常通风的自动化管理与维护,又实现灾变时期的应急控风有效抑制灾情演化。基于风网调节的非线性优化模型提出了矿井智能控风模型,设计了矿井多元信息智能感知→高效可靠信息传输→通风状态智能分析与决策→通风设施/动力智能调控执行与反馈的标准化工作流程;随后,围绕矿井智能通风系统功能的具体实现,分别从矿井通风参数精准监测、矿井通风异常诊断与智能决策平台、通风动力与设施智能调控等关键技术详细阐明了矿井智能通风功能的实现路径;最后介绍了矿井通风参数在线监测与风网实时解算、区域联动调控等矿井智能通风关键技术的现场试验及应用实例。     

转龙湾煤矿矿井智能化通防系统与信息平台构建

以转龙湾煤矿应用实践探讨通防系统的构建方法。提出了通风网络关键参数精准感知技术,通过传感器优化布置,运用最少监测点实现全矿井通风阻力路线的关联参数分析;提取了安全监测监控系统的通防信息,开发了主要通风机、局部通风机、通风设施的远程软件模块,模块融合了束管监测、粉尘监测、注浆监测、人员定位系统等功能模块;提出了通防系统状态智能分析技术,建立了矿井通风网络三维仿真模型,实现了通风网络实时解算、通防参数可视化展现和趋势分析、通风异常诊断与预警;将通风、瓦斯、火灾、粉尘等通防安全信息有机融合,提出了多元异构信息融合的矿井通防系统分阶管控模式,研发了矿井智能通防和应急管控平台。通过现场实践,验证了相关参数研判与联动调控模型,为矿井智能通防系统建设提供了应用经验。     

基于三维通风数字孪生系统的通风系统优化研究

采用通风参数精确测量技术、三维建模技术、GinVent三维通风数字孪生技术及大数据分析技术,建立起宏坤矿区三维通风数字孪生系统。通过所建立的数字孪生系统,综合多维度变量,进行了通风系统现状定量分析、改造方案分析、柴油车尾气扩散路径分析、新掘回风竖井方案参数优化定量分析等工作;结合矿区实际生产情况,提出多种可行的优化方案。优化方案实现矿区+110 m以下深部区域有效风量翻倍提升,工作面深部污风排出时间大幅缩短。研究形成了一套以金属矿井通风系统全要素精确三维建模为基础、通风系统定量数值模拟分析为手段、三维通风数字孪生系统建设为媒介的全新金属矿井通风管理模式,为宏坤矿区深部开采、井下环境治理和矿山智能化建设提供技术储备。     

虚拟现实技术在矿井通风系统中的应用

利用虚拟现实技术实现矿井中的计算机通风管理、通风网络解算以及矿井巷道的三维立体显示和维护，其中包含井下虚拟漫游部分。实现了矿井通风的可控性和可视化，充分考虑了井下空气的复杂变化及与制约通风的各种相关因素，综合分析井下风流的特征及其规律，为精确、高效地反映井下通风系统及其相关的功能奠定了基础，为矿井的通风安全提供了辅助决策功能。     

智能通风技术在韩家湾煤矿的研究与应用

以韩家湾煤矿为研究对象,构建了基于基础参数动态感知、通风设备智能管控、区域反风与胶带火灾精准辨识、火灾分级预警与管控的智能通风决策管控平台,形成了测风无人化、调风自动化、区域反风智能化、火灾防控超前化四项关键技术,重点介绍了智能通风技术的技术体系及系统建设内容。该技术现场应用表明,实现了远程自动测风无人化、区域风量远程自动调控、区域反风远程控制,显著提高了韩家湾煤矿通风系统自动化和智能化水平。     

基于粗糙集和改进胶囊网络的煤矿智能通风管理方法

煤矿智能通风管理是煤炭开采过程中实现安全保障的关键一环,由于煤矿类型及其开采技术条件复杂多变,矿井通风过程存在众多通风安全隐患,通风系统的可靠性得不到保障,严重影响矿井通风系统的稳定性。为了解决煤矿通风系统存在的通风异常情况下应急决策水平与智能调控水平不高的问题,研究了一种基于粗糙集算法和改进胶囊网络的煤矿智能通风管理系统。该系统采用基于粗糙集的信息约简模型,利用粗糙集算法进行影响指标约简,筛选掉无关影响因素,降低样本数据冗余性,提高数据样本的可靠性与模型的泛化能力;采用基于改进胶囊网络的煤矿通风环境胶囊感知模型,通过卷积重构胶囊神经元组,对数据特征进行采集,建立设备状态感知胶囊和通风环境感知胶囊等模型,由此构建了煤矿井下区域胶囊网络,来实现对矿山通风环境全面感知、智能监控与智慧决策。试验仿真结果表明:基于粗糙集与改进胶囊网络的煤矿智能通风管理系统对煤矿通风安全决策的准确率为89.5%,召回率为83.7%,F值为86.5%,较其他系统准确率提升了4.4%,召回率提升了8%,F提升了6.4%,大幅提高了煤矿通风安全决策准确率,对出现的安全隐患及时预警效果显著,具有信息感知能力强、决策准确...     

煤矿智能一体化辅助生产系统及关键技术

随着我国在智能开采和智能掘进技术方面不断取得重大突破,矿井各子系统智能化程度不均,矿井生产控制单一分散,各系统信息孤岛化等问题突显,因此需要建立智能一体化辅助生产系统,实现矿井所有设备的集中控制,数据的集中管理和信息的高度集成与共享,打破各系统信息壁垒,真正实现煤矿多系统智能化发展目标。针对智能矿山的发展现状和趋势,指出智能矿山的建设是由单个系统智能化向多系统智能化方向发展,矿井生产控制是由单一分散式向综合智能一体化方向发展,煤矿智能辅助生产系统是智能矿山建设不可或缺的一环,提出了智能一体化辅助生产系统建设的"五个一"基本原则。神东矿区通过融合智能主/辅运输技术、智能供电技术、智能排水技术、智能通风技术及智能通信技术,建立了煤矿智能一体化辅助生产技术体系。引入模块化管理理念,将矿井综采(综放)、掘进、主运输、供电、供排水、通风及安全监测监控等所有矿井生产系统高度集成在同一个平台,将各子系统数据接入区域煤矿集中控制中心,设计出一套集地面与井下为一体的辅助生产系统的整合控制方案,形成管控一体化平台。采取从采掘、运输和分选加工等煤炭生产一体化管理模式,形成了专业调度体系,优化了生产控制指挥流程,实现了"五矿六井"大区域煤炭生产的集中控制和海量数据管理及信息的高度集成与共享,形成新型煤炭生产体系。实践表明,神东矿区智能一体化辅助生产系统可对全矿区全周期生产数据进行分析应用,减少工作人员400人,降低人工成本8 000万/a,节电25%,设备利用率提高5%,全员工效提高16%。     

基于虚拟现实的矿井通风系统可控可视化研究

运用虚拟现实技术对矿井通风系统的可控与可视化进行研究，实现矿井巷道和通风设施数据的全面数字化，使虚拟人能在虚拟巷道中“行走”、“观察”、“控制”设备；应用多Agent技术完成实时的通风网络解算与分析。为矿井的通风安全提供了辅助决策功能，也为虚拟现实与可视化技术在矿井通风系统中的进一步开发与应用奠定了基础。     

基于准确测风的三维通风安全监控系统

基于准确测风的三维通风安全监控系统采用超声波扫描测风新技术、新方法,运用物联网、自动化、3DGIS、VR等技术,解决传统矿井"点测风"方式误差大、人工测风效率低等问题,实现全网自动化准确测风,并在真三维通风系统模型中进行实时通风网络解算、智能分析、动态运行模拟,构建矿井准确的风向、风速和风量监控体系,融合有害气体监测数据进行实时通风安全预警。该系统为矿井提供一个专业、准确、直观的通风管理工具,对矿井安全生产和减人提效起到至关重要的作用。     

矿井通风智能化管控系统设计

矿井通风系统是矿井的“肺”,维护着井下的工作环境,保障着井下人员的身体健康和生命安全。随着近些年来智能化技术的不断发展,国家提出了“机械化换人、智能化减人”的安全生产指导思想,通过减少煤矿生产一线工作人员的数量,可以提高煤矿安全生产水平。通过调研,得出矿井通风智能化管控系统的需求,为了实现系统需求,设计了1套模块化矿井通风智能化管控系统,其模块包含主要通风机智能化管控系统、局部通风机智能化管控系统、风门风窗智能化管控系统及精准测风系统等。所设计的矿井通风智能化管控系统在甘肃省大水头煤矿进行了现场应用,实现了矿井通风系统智能化管控和专人巡检运行,提高了矿井通风的安全性、可靠性和风量调控的精准性,降低了通风能耗,减少了通风管理人员工作量。     

矿井通风网络三维仿真模型

针对大型矿山巷道众多、通风状况复杂、多变的特点,采用了一系列新的思路和算法,包括空间三维实体和二维图形相互转换的算法、通风网络解算算法,解决了矿井通风网络三维仿真图形的创建、自动标注以及矿井通风自动解算等问题,建立了通风网络三维图形变换和三维实体生成模型,仿真数据模型以及通风网络解算数据模型三大模型,实现了矿井通风网络三维仿真和风网解算的高度智能化与自动化,为矿山通风网络三维仿真系统的建设奠定了理论基础,为矿山的安全生产提供了技术保障。     

基于智能分析系统的新疆龟兹西井通风系统优化

矿井通风是煤矿生产的一个重要环节,是煤矿安全的基础。随采矿技术的发展及生产能力的扩大,须改造优化矿井通风系统,使其能与矿井发展需要相匹配。通过对新疆龟兹矿业西井基本现状分析,实地测得相关参数,应用三维建模建立了智能分析系统。并基于CFD计算模型对矿井通风风硐风阻进行模拟、利用VentAnaly软件对矿井通风系统进行仿真模拟,研究了风硐阻力对地面主通风机效率影响等内容,对通风系统进行了优化设计。研究得出:对龟兹西井通风系统全面普查,获得了矿井通风基础数据;通风对西井风硐模拟,得到回风斜井风硐主要通风阻力为局部阻力损失;根据矿井开采后期布置以及需风量、阻力分析,选用型号为FBCDZNo.20/2×200的主要通风机。     

张家峁智能化煤矿巨系统关键技术研发与应用

为进一步加强传统采矿工程与新一代信息技术的不断深入融合发展，构建安全、智能、绿色、高效的煤矿，以张家峁煤矿为例介绍了智慧煤矿巨系统关键技术装备研发与示范矿井建设。以智慧煤矿总体规划及综合管理操作平台设计、智能化无人生产系统、智能化巷道掘进系统、环境感知及辅助系统、智能场区建设等为主线，进行张家峁智慧煤矿巨系统的建设。通过对煤矿5G移动通信技术，透明矿山三维管控平台关键技术，煤矿生产危险源分析预测技术，矿山采掘接续一张图集成技术，智能化无人工作面协同控制技术，环境感知及一通三防智能化技术等关键技术的应用解决了信息孤岛，提升了智能化采掘能力，提高了数据驱动决策，实现了矿区全域多源数据深度融合，生产效能、安全态势与业务流程协同优化的多维场景平衡综合分析决策，形成矿区智能化管理、高效协同运行新体系。