基于改进萤火虫算法的矿井水害避灾路径规划

矿井水害是煤矿生产中的一种突发性灾害。为了有效地预防矿井突水事故,降低突水事故中的人员伤亡和财产损失,提出了一种基于改进萤火虫算法的矿井水害避灾路径规划。本文针对标准萤火虫算法收敛效果不佳、易陷入局部最优并结合突水环境中路径规划的特点,通过改变和设计萤火虫算法的初始化方式、萤火虫之间的距离、最大亮度、相对亮度等要素,引入考虑逃生巷道干扰因素的当量长度,并调整搜索策略,实现了对避灾路径规划的最优设计。本文结合王家岭煤矿实例将改进的萤火虫算法与A*算法进行比较,仿真结果表明:改进后的萤火虫算法具有较好的收敛性和稳定性,路径更优,具有大范围搜索优化的能力,在发生矿井突水时可有效帮助巷道受困人员脱离危险。     

基于策略的矿井水灾避灾路径动态规划研究

为了解决现有静态路径规划方法无法满足煤矿井下突水灾害动态变化需求,以及传统最短路径算法运行效率有待提升等问题,提出一种基于策略的矿井水灾避灾路径动态规划方法及系统。该方法考虑水流对人员逃生的影响,首先将巷道环境影响因子对避灾路径的影响程度量化为巷道距离当量长度;然后以时间最短为原则,引入人员逃生速度,计算逃生通过每条巷道的时间,构建以逃生时间为邻接矩阵的数学模型;并结合安全监控、水文监测系统联动策略,根据实时监测的井下环境情况,动态修改巷道节点属性,开发基于三维GIS一张图的矿井水灾避灾路径三维动态规划系统。最后,结合矿井实例进行测试分析,验证了算法设计的有效性,可以指导井下人员安全撤离,提高煤矿安全管控能力。     

矿井水灾漫延过程推演及其虚拟实现

提出了一种基于Converse Earth平台对矿井突水漫延过程虚拟实现的方法,对突水漫延过程进行可视化表现,模拟突水水流在巷道中的漫延过程,分析突水水流在巷道下向蔓延及水位上向升涨等情况,实现了在巷道任一点的突水过程推演。在突水漫延过程中利用流体力学理论求出煤矿底板突水的突水量,计算突水水流在水平巷道的平均流速,引入当量长度求解水流通过不同巷道的时间,为规划逃生路径及制定应急救援决策提供了依据,并且对矿井突水过程进行了虚拟实现。     

矿井突水量与突水范围预测研究

随着煤矿开采量逐年增加以及开采深度的逐渐加深,矿井水灾影响越来越严重,矿井水灾的预测与预防对于有效防治水灾、保障矿井安全生产具有重要意义。通过对矿井突水方向及速度等进行预测分析,提出了水灾影响范围预测方法。基于宽度优先搜索理论,提出了适用于突水路径搜索的新方法,可以由突水流量计算出突水范围;根据监测的突水范围,预测突水流量。通过实例应用验证了基于宽度优先搜索的矿井突水范围预测方法。     

矿井水灾多逃生路径模型应用研究

当发生矿井水灾时,选择有效的逃生路径需要从突水点处水流特征、巷道结构信息以及从业人员的数量等方面加以考虑。为了避免逃生拥挤,建立了一种基于突水点水力学特性分析模型,水中逃生速度模型以及改进的D-K路径搜索算法相结合的多路径逃生模型并进行研究。矿井突水发生后,通过水位上升的速度可以估计出突水点水灾程度,并对突水节点和路径进行筛选。人体在水位移动速度是随着水位的升高而逐渐衰减的,通过对比巷道水位上升速度与移动速度判断该巷道是否可以作为有效逃生路径。从安全节点处向目标节点逃生时,在允许逃生的时间范围内,利用改进的D-K算法可以使井下人员选择更多的逃生路径,避免发生拥挤。结合王家岭矿井实例分析,该模型在一定程度上提高了从业人员的逃生率。     

基于双向A*算法的矿井水灾逃生路径应用研究

矿井突水是常见的突发性强烈的灾害,当发生矿井水灾时,为了降低灾害造成的物质损失以及减少人员伤亡,提出了一种基于双向A*算法的矿井水灾逃生路径规划方法。在充分考虑影响巷道逃生因素的基础上选择合理的评估函数,利用双向A*算法对逃生路径进行规划从而实现最优设计。结合王家岭煤矿实例并将该算法的规划结果与传统A*算法的规划结果进行对比,仿真结果表明：该算法规划的逃生路径比传统A*算法节点更少,路径更优,因此在一定程度上可以提高从业人员的逃生率,具有一定的应用价值。     

Dijkstra算法在矿井水灾动态避灾路径中的改进与应用

针对矿井水灾发生时,随时间动态变化的水位高度对矿工逃生路径选择的影响,开展动态最短路径算法在矿井水灾动态路径选择中的研究。为判断水位高度不断变化对矿工逃生路径选择的影响,本文在将逃生路径选择数学模型最优化的基础上,将所研究的时间段进行划分,根据不同时段下每条巷道中的平均逃生速度求得时间当量长度,以此作为邻接矩阵的权值。本文突破传统Dijkstra算法在矿井水灾最优路径搜索中不能有效用于动态环境下的弊端,实现了改进的Dijkstra算法在矿井突水时期动态选择最优路径的应用,具有更高的实用价值与精确度。并且,在后期的矿井虚拟现实/增强现实水灾模拟应用中具有较大的意义。     

基于改进Dijkstra算法的矿山突水可视化仿真

针对矿山生产过程中的高突水风险,在对矿井突水过程研究分析的基础上,采用面向对象的程序设计方式,建立矿山水灾突水仿真系统,即首先通过对巷道网络的数据处理,设计和实现了面向水灾的井下巷道三维可视化系统,然后利用改进的Dijkstra迭代算法对巷道的突水过程进行数值仿真,最后以时间序列的方式通过三维可视化技术实现巷道突水过程可视化显示。通过应用于某矿山,验证了系统的可靠性和准确性。     

王河煤矿水文地质分析及矿井水害防治对策

通过对荣巩矿区王河煤矿的水文地质及历年来矿井突水情况的分析,研究王河煤矿矿井突水机理,查找矿井突水原因,果用科学方法,制定预防矿井突水方案,规划矿井防治水措施,为矿井安全生产服务。     

矿井深部巷道断层渗透性测试研究

巷道断层是矿井出现突水事故的重要部位,研究矿井深部巷道断层渗透性测试方法,为矿井深部巷道断层的防排水设施设置提供理论依据。选取某城市城郊煤矿的二水平31854工作面F₁₅断层剖面,作为渗透性测试的断层剖面,在该剖面设置4个测试孔,通过注水试验测试矿井深部巷道断层渗透性。测试结果表明,与断层间距越小矿化度越低,钠离子和钾离子含量越低,钙离子含量越高,该断层属于导水断层;伴随注水量不断提升,各测试孔的渗透系数逐渐下降。矿井深部巷道断层的阻渗性低于正常底板;矿井深部巷道断层更加容易形成导水通道。针对测试结果,提出降低断层含水层水压与提升断层带的阻渗强度,来预防断层发生突水事故的重要措施。