遗传算法在井下防尘供水管网优化中的应用

通过建立井下防尘管网优化数学模型，提出了用改进遗传算法求解该模型的新途径，并结合防尘管网优化详细介绍了改进遗传算法运算的各个步骤，建立了带罚函数的适应度计算公式.最后以开滦(集团)有限责任公司荆各庄矿管网优化项目为例，通过编制的改进遗传算法程序计算，得到了井下防尘供水最不利管路最优管径组合.     

基于改进遗传算法的矿井防尘供水管网优化

矿井防尘供水管网是一个工程造价高、组成复杂的系统,采用传统经验方法设计管网,无法保证防尘管网设计的全局优化,为解决矿井防尘供水管网优化设计问题,满足综合防尘设备的水量、水压要求,建立了防尘管网优化设计数学模型,并应用改进遗传算法求解模型。改进遗传算法使用整数编码技术,采取精英选择和自适应策略,有效地解决了简单遗传算法全局优化速度较慢和早熟问题,最后以开滦集团钱家营矿管网系统为例,验证了改进遗传算法设计方案经济费用和水力性能优于传统经验设计方法。     

基于“管网解算-遗传算法寻优”的瓦斯抽采管网优化技术

为实现矿井瓦斯抽采管网管径优化方案智能决策,基于图论原理构建瓦斯抽采管网图论模型,以管网瓦斯-空气混合流动模型为基础,实现具体管径管网解算;以最小管网投资为目标函数,管径为决策变量,建立瓦斯抽采管网管径优化模型;基于整数编码的遗传算法,得到了刘庄煤矿西侧抽采区域管径优化方案。结果表明:通过遗传算法优化后的管径组合在经济性和抽采效果上都优于流速法,优化后抽采端的抽采负压满足抽采要求,管网成本减少48.3万元。     

矿井防尘管网多目标优化研究

为解决多水源矿井防尘供水管网优化设计问题,定义节点富余水头和管网恢复力评价管网的可靠性,建立基于经济性和可靠性考虑的多目标防尘管网优化数学模型,应用改进遗传算法求解模型。以开滦集团赵各庄矿防尘管网系统为例,根据最高时和平均时多工况用水量进行管网优化设计,验证该方法的有效性。     

提高水采矿井工作面动力供水效率

提高水采矿井工作面动力供水效率（俄）Ｂ．Ｈ格鲁巴等为了提高水采矿井工作面动力供水效率，顿涅茨克工学院进行了理论和实验研究，结果如下：制成了管网注水过程的数学模型，该模型可以确定必需的最少的有效注水时间，在管网与高压泵连接时还可彻底排除管网中的气体，从...     

井下防尘供水管网优化探讨

本文论述了进行井下防尘供水管网优化的必要性，建立了枝状管网优化数学模型，并给出应用优化模型的实例。优化结果可以确保各用水点所需水量和水压的情况下，使管网设计或改造经济最优。     

基于图论的瓦斯抽采管网优化技术

为解决煤矿井下瓦斯抽采管网因系统变化导致的抽采效率降低的问题,根据抽采系统各项特性建立了有向图论模型,将瓦斯抽采浓度与混合流量赋值于模型点权参数,将瓦斯管路长度、管径赋值于图论模型边权参数,以O-D对流量概念和管路阻力计算为基础,得到了管网中各管段阻力损失,并确定了优化管段位置及优化方案和参数。对芦岭煤矿8210抽采区域进行优化后,优化管段阻力损失降低了8倍,优化区域抽采纯量提高了1倍以上。     

基于免疫算法的矿井防尘供水管网优化

为提高矿井防尘供水管网可靠性,实现管网费用的合理分配,达到管网的全局优化。选取唐山某矿供水管网为原型,建立管网经济性和可靠性的数学模型,采用基于相似度和适应度共同选择的免疫算法对模型进行求解,通过Matlab编程来实现运算,并与遗传算法进行对比。     

煤层注水湿润分布状态的数值模拟

用非饱和———饱和三维非稳定渗流数学模型描述煤层注水湿润的动态过程，用有限元数值解法求解。认为煤体注水湿润近似符合饱和模型，构造了湿润过程中煤体贮水系数、导水系数与湿润压力关系。其中参数的识别采用了最优化算法与现场注水试验结果进行反求拟合获得。实例计算表明，模拟湿润状态符合注水煤层的湿润情况。这一方法，可用于解决煤层注水的参数确定、工艺方案设计优化、预测煤层注水湿润分布状态及动态变化等问题。     

井下防尘供水管网优化探讨

本文论述了进行井下防尘供水管网优化的必要性,建立了枝状管网优化数学模型,并给出应用优化模型的实例.优化结果可以确保各用水点所需水量和水压的情况下,使管网设计或改造经济最优.     

挠性管注入器的结构设计研究

针对瓦斯抽放孔容易出现垮塌、堵塞,且缺乏有效的修复装备的问题,设计一种挠性管注入器。通过对石油工业中连续管钻机注入头装置的研究,对注入器进行总体结构、驱动机构和夹持机构的设计,并对不同的设计结构进行对比,选用最优的方案。挠性管注入器将挠性管注入到瓦斯抽放孔,利用高压水射流通过挠性油管对垮塌和堵塞的瓦斯抽放孔进行疏通和增透,极大地提高了瓦斯抽放效果和抽放速度。     

非间隔式注氮防灭火工艺管路压力载荷研究

针对传统埋管注氮方式中采空区氮气分布不连续惰化效果差,管路资源浪费严重等重大缺陷,设计了非间隔式注氮防灭火工艺,可使注氮点与采煤工作面保持同步移动,实现了采空区中氮气的连续性分布,并且能回收注氮管材。采空区注氮管表面所受压力载荷大小计算方法的研究是成功实现非间隔式注氮防灭火工艺的基础。根据弹性力学中解平面问题与结构力学中两端固支梁结构的相关原理,分别推导并提出了采空区注氮管表面压力载荷的计算方法,分析了影响采空区注氮管表面压力载荷的因素。结合林南仓矿现场数值模拟结果,计算出综采工作面采空区注氮管表面的压力载荷。结果表明,两种计算方法所得的计算结果比较接近,在可接受的范围内,均是合理可行的。     

非间隔式注氮防灭火装置动力参数

针对传统埋管注氮防灭火工艺中存在的重大缺陷：注氮点在采空区空间上存有间隔,氮气未能形成连续性分布,惰化效果差,氮气消耗量大,注氮管不能回收,造成极大的资源浪费,基于采空区注氮管的抗剪切能力优于抗拉能力的原理,设计了旋转牵引方式的非间隔式注氮防灭火工艺,可使注氮点与工作面保持同步位移,发挥最佳注氮效应。根据弹性力学中分析平面问题的相关原理,提出了非间隔式注氮防灭火工艺的动力参数计算方法。利用岩土工程数值模拟软件模拟了燕子山矿采空区注氮管的应力分布状况,并以此为依据计算了动力值。     

非间隔式注氮防灭火工艺的设计与惰化效果分析

注氮防灭火是预防采空区煤自燃,惰化火区的主要方法。传统的埋管注氮过程中注氮点在空间上存有间隔,N2在采空区未形成连续性分布,惰化效果差,注氮量大,而且注氮管不能回收,造成极大的资源浪费。基于采空区注氮管的抗剪切能力优于抗拉能力这一原理,具体设计了旋转牵引方式的非间隔式注氮防灭火工艺,可使注氮点与采煤工作面保持同步移动,从根本上解决了传统埋管注氮方式中存在的重大缺陷,实现了采空区中N2的连续性分布和注氮管材的回收。以塔山矿8104工作面为例,数值模拟并对比分析了非间隔式注氮与传统埋管注氮的惰化效果。结果表明:非间隔式注氮防灭火可有效减少采空区氧化带宽度,惰化效果明显。同时,基于卸荷拱原理与非开挖管道定向穿越技术中穿越管段回拖力的计算方法,得到非间隔式注氮防火工艺牵引动力计算公式。     

气举工作特性的实验与应用

研究了进气方式对气举提升性能的影响,通过改变气流喷嘴个数、喷射角度以及接气管布置方式来测试提升管出口端排液量、排沙量、沙颗粒浓度和提升效率.实验结果表明,进气方式的变化对气举提升性能有显著影响.当气量较低时,采用非对称布置喷嘴时其提升性能最好;当气流较高时,则需要采用对流体扰动较弱的进气方式以减小阻力损失,避免提升效率过低.实验还发现,气举的排液量、排沙量和举升效率都随着进气量的增加先增大后减小,即存在一个最佳气量值与之对应,但反应气举最佳工作特性的参数值几乎不能重合,因此要完全满足气举最优工况是很难实现的.另外,基于动量方程和能量方程建立了气举提升效率模型.     

穿层钻孔瓦斯抽采通管直连技术在孟津煤矿的研究与应用

为了解决孟津煤矿底抽巷穿层钻孔抽采浓度低、衰减快的技术难题,通过分析影响瓦斯抽采浓度提高的关键因素,通过工程试验和分析,优化了封孔段的长度和位置,确定了水泥的合理配比和用量;根据现场测量的钻孔抽放管不同部位的抽放浓度和地面试验,分析抽放管的漏气环节,确定了抽放钻孔通管直连的连管方式。封孔器改进和工艺优化方面,将传统“两堵一注”式封孔器原返浆管优化为阻浆滤水纱布,由返浆改变为返水;去掉爆破阀,将传统“两堵一注”式封孔优化为“两堵两注”,最终将“两堵一注一返浆”工艺优化为“两堵两注一返水”工艺。结果表明:采用通管直连技术后,百米纯流量提升了6.8倍,抽采达标时间缩短了2个月,单孔封孔成本减少310元,全年可节省封孔费用100.75万元。     

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Φ50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为 76 mm ,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。     

碎软煤层坚硬顶板综采工作面自燃“三带”分布与注氮参数研究

为了解决碎软突出煤层坚硬顶板条件下,综采工作面采空区自燃"三带"划分及注氮参数设计与优化的问题,在进、回风巷布置埋管实测进、回风侧自燃"三带"并采用数值模拟、图像处理相结合的方法确定采空区中部自燃"三带"分布,并给出了注氮参数。研究表明:在碎软煤层坚硬顶板条件下,采空区散热带和氧化带宽度都明显变宽,最佳注氮口在散热带和氧化带交界处,但该位置埋深较深,拖管注氮存在困难,可通过增加注氮量减小注氮深度在注氮管埋深30 m处注氮,最佳注氮量为600~800 m³/h,采空区CO分布与自燃"三带"分布呈对应关系,24311工作面最小安全推进速度为1.89 m/d,工作面安全通风量为119 m³/min。