巷道风阻参数自调整的矿井通风系统状态验证方法

针对井下通风系统复杂性和动态性的特点,通过将监测系统实时监测数据与通风网络解算方法相结合,提出一种将理论解算通风量同实际测量通风量进行比较的方法,建立了基于监测数据的通风系统动态解算模型。应用结果表明,该方法可以实时动态地求解复杂通风网络分支风阻,并能发挥监测系统的实时监测功能,为矿井通风系统的安全运行提供基础保障。     

基于独立分区的非线性优化测风求阻法

基于图论结合实际,通过模糊算法对测风求阻法进行改进,以实现快捷准确地获得井下通风参数。利用基于非线性优化的测风求阻法对具体矿井巷道风阻进行求解,并与通风阻力测定结果对比分析。结果表明该数据在实际应用过程中可弥补通风阻力测定数据的不足,具有较强的实际应用价值。     

煤矿通风系统动态预警研究

实现煤矿“通风可靠”是煤矿安全生产的关键之策,开展了矿井通风网络实时模拟与动态预警分析的研究。以山西朔州某矿为应用背景,利用“测风求阻”模型完成该矿的通风基础参数获取工作,从表征矿井通风系统安全状况的巷道风流状态、用风地点通风状况和通风系统可靠性3个方面进行了预警分析,实现了对矿井通风安全的预警预报。     

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。     

基于角联子网的风量反演风阻病态改良算法

为解决矿井通风系统阻力测定过程中部分巷道受限于现场测试条件而导致的风阻测不准、甚至无法测定的问题,研究了基于节点压能的风量反演风阻算法,提出使用两组风量数据及部分节点压能数据反演风阻。针对算法的病态性质,对算法病态的原因进行了分析,得出反演风阻方程系数矩阵稀疏性和通风系统拓扑结构对算法的影响是导致算法病态的两个主要原因。基于此,提出基于角联子网的风量反演风阻病态改良算法与基于贪心策略的风压传感器优化布置算法,给出了算法步骤及程序框图,能够解决风量反演风阻算法的病态问题,实现布点合理、数量较少的风压传感器的优化布置。将上述算法应用于23条分支、16个节点的通风网络,验证了所有传感器布置方案下的风量反演风阻算法,其中65. 2%的方案下的算法都是病态的。笔者应用本文提出的算法给出了角联子网划分方案及9个布点的风压传感器优化布置方案,在此基础上进行了风量反演风阻计算。结果表明:算法在实现了风压传感器优化布置的基础上,准确地反演了风阻,误差控制在10~(-4)以内。算法在现场应用时结合矿井监测监控系统,可以进一步实现实时的通风系统基础参数(风量、风压、风阻)的采集、校验、计算、存储与反馈,是矿井智能通风的基础性研究。     

矿井通风实时网络解算技术研究

针对传统网络解算滞后于井下的风量变化和风量监测无法覆盖到所有巷道问题,提出矿井通风实时网络解算方法:读取风量实时监测数据,并以此为基准,在监控系统巡检周期内快速求解其他巷道的实时风量,消除了风量监控盲区。在实时网络解算过程中采用全回路调节法,避免了阻力误差集中在固定风量回路。     

矿井通风监测系统与三维通风仿真系统信息融合研究与应用

为解决矿井通风监测系统与三维通风仿真系统存在信息封闭独立、交换标准不统一等问题而形成的大量"信息孤岛",造成大量通风监测数据未得到充分有效利用,从而提出对矿井通风监测系统与三维通风仿真系统进行信息融合研究:研究设计了传感器基本信息、实时监测数据及历史监测数据等6张表单来存储管理通风监测数据;并对矿井通风监测系统数据库与三维通风网络解算参数数据库进行连接、信息匹配以及数据有效性检查,并基于i Vent矿井通风系统与Microsoft SQL server 2008平台进行二次开发,实现了2个系统数据的无缝对接。将其应用于狮子山矿,实现了2个系统信息融合,为实时解算、预警及安全应急管理提供了基础数据保证,对矿山通风生产具有指导价值。     

矿井通风网络基础数据获取方法的研究及应用

本文在分析井下风压、风量、风阻三者之间关系的基础上,针对煤矿井下部分巷道分支风阻难测的问题,提出了测风求阻的方法,以矿井通风网络为例,进行了应用解算。结果表明:所有的解算风阻值的误差值范围均小于10%,满足矿井通风网络解算精度要求。     

矿井通风在线监测及动态分析预警

矿井通风系统对矿井安全生产起着重要作用,为了能实时掌握矿井通风系统安全状况,提出了矿井风网监测与动态分析预警技术,具体推导了用于非稳态状况下的通风网络解算模型,介绍了通风网络及采掘工作面风流监测传感器的设置方法及原则,通风网络动态解算、分析及预警方法,并在相关矿井进行了实际应用,取得了良好效果,为实时掌握矿井通风安全状况提供了技术手段。     

金川二矿区三维数字化通风模型构建技术研究

为实现矿井通风管理信息化和自动化,利用长沙迪迈公司iVent软件,根据巷道基础资料初步建立数字化通风模型。通过春夏两季实测数据对通风模型进行修正,使各个巷道阻力与现场相符,并通过测风求阻和测阻反算摩擦阻力系数,使三维模型更符合矿井实际通风情况,实现矿井通风的三维可视化建模和风流模拟。通过建立三维通风模型,提高了矿井通风的管理效率,实时掌控井下通风情况,快速做出改进方案,增强井下生产安全性,提高矿井生产经济效益,具有很好应用前景。     

Mine Ventilation Network Optimization Based on Airflow Asymptotic Calculation Method

The main objective of mine ventilation network optimization studies is to develop a reasonable method for ventilation system control that minimizes the total cost of mine ventilation. The fundamental principles for ventilation network optimization are discussed, and a multi-objective optimization model is established from the viewpoint of total cost. Furthermore, an optimization algorithm based on the airflow asymptotic calculation is presented by the hierarchical analysis of objective functions and analysis of the structure characteristics of a ventilation network. In the proposed approach, the regulated branches are determined by the directed path matrix; the optimal solution is obtained by airflow asymptotic calculation using the existing software for ventilation network analysis, and it does not need to solve the large-scale nonlinear programming problem. The results of example analysis validated the reliability of this approach.     

基于无线传感器的矿井通风测试系统及软件开发

基于传统通风阻力测试方法精度低且操作复杂的缺点,提出了一种以无线传感器网络技术为核心的矿井通风多参数无线测试系统。重点对系统中的硬件和软件进行了设计。硬件方面是将CC2530芯片作为控制处理器的核心,并且把51单片机与RF射频技术融合为一体,用MAX232与PC机实现数据的通信;软件方面是在Z_TACK通信协议栈的基础上,利用C语言来编写核心控制程序。该系统不仅实现了实时监测井下一段巷道内2点的温、湿度和气压值,而且能真正实现矿井通风阻力测试的自动化、精确化、网络化。     

上行风流火灾3D矿井通风系统灾变过程仿真

以有源风网矿井通风和火灾研究新成果为理论基础,建立了矿井火灾时期矿井通风系统灾变过程的数学模型,用MATLAB语言编制了可视化仿真程序TF1M(3D)。结合典型矿井的上行风流火灾实例,从矿井尺度上,实现对火灾时期风流运动、火灾蔓延时的烟浓度与温度分布,以及通风系统变化的动态模拟。模拟分析得出,矿井上行风流火灾发生时,随着火势的增强,火源主干风路风量增加,导致过流通风,火源旁侧支路出现风量降低-停滞-进而风流逆转的变化;受火灾燃烧动力（火风压）的驱动,过流与逆流的风量变化具有一致对称性;在复杂网络中,旁侧支路会有次序性地发生风流逆转。从矿井宏观尺度上,火灾时期通风系统发生的一系列变化,都是在通风动力与火风压相互作用下产生的;也导致矿井系统总风阻的动态飘移。TF1M(3D)输出的技术参数信息量大,现象直观,动画效果好,为深入分析矿井火灾搭建了性能优良的仿真平台。     

基于仿真信息学的矿井通风管理信息系统的开发与应用

为了实时了解井下风网数据变化,开发了一套矿井通风信息管理系统,以高家堡煤矿为研究对象,对井下风网关键分支进行选择,利用监测系统与矿井通风信息管理系统进行井下风网数据动态感知与数据交互,实现了高家堡煤矿井下风网的实时网络解算,预测了通风系统稳定性。     

矿井通风三维可视化仿真系统的设计与实现

针对目前国内外通风仿真系统软件存在的不足，提出了矿井通风三维可视化仿真系统的总体设计，系统由4大模块组成，即通风系统的三维自动构建、通风系统的三维可视化、动态风流仿真和通风图属三维交互查询。通风系统构建模块为系统提供数据，三维可视化模块用于系统的三维可视化操作。动态风流仿真模块基于改进的粒子系统算法，可显示风流方向、风流类型、风量等通风参数。三维交互查询模块用于通风系统的空间查询与分析。对上述4个模块的关键问题进行了详细研究和实现，并以开滦矿区某矿通风数据进行了实际应用，验证了系统的可行性与实用性。     

应用图论算法实现通风网络可视化

在分析了通风网络拓扑结构求解方法的基础上,综合运用图论、矿井通风等理论知识,研究了网络图中的分支、节点和权值之间的结构特点,引入图论的邻接矩阵和关联矩阵建立数学模型,提出了分支节点的编号和赋权值的算法。完成了在三维状态下对复杂通风网络图中分支和节点的自动编号,进而依据编号与通风解算结果进行向量运算,将解算结果赋值于三维网络图。解决了矿井通风三维网络图各分支和风网解算数据的映射问题,并通过某矿山的实际数据证明该方法切实可行。     

Method of branch ariflow for calculatinga complicated mine ventilation networks

The solutions widely used at present for calculating complicated mine ventilation networks are ones in which resistance of the branches and characteristic parameters of the fans are taken as basic input data. But it is time-and-energy-consuming to obtain the branch resistance values. A new solution is developed in this paper in which the branch resistance values are obtained through measuring and evaluating the airflow of the whole ventilation network. Theoretical analysis is made of the establishment of a linear equation series with branch resistance as unknown numbers, an equation series for which one, and only one, result of solutions exists. This solution is programmed in C language and passed on a personal computer. The programmed solution programmed proves of practical use, as demonstrated by specific examples. Being different from other solutions, the method takes the branch airflow and fan working points as basic input data, and the present solution is of greater advantage for calculating ventilation networks of mines in operation.     

基于CFD矿井通风网络解算

传统的通风网络解算方法分析网络中风流状态时,都将风流视为定常流动,不能模拟网络中的动态变化过程。实际上,在通风网络发生灾变的情况下经常会遇到非定常流动。通过分析矿井灾变时期通风网络中一维非定常可压缩流体的空气流动规律,应用CFD分析方法,提出新的矿井通风网络解算方法,即特征线法,提高矿井通风管理的质量,增强矿井的抗灾能力,确保煤矿安全生产。