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。     

工作面瓦斯涌出量数据处理程序设计及应用

针对瓦斯地质统计法中涌出量数据繁杂、处理困难等问题,分析了瓦斯涌出量数据来源,建立了瓦斯涌出量数据库,采用百分位数方法对涌出量数据进行筛选,找出能够反映矿井真实瓦斯涌出量规律的数据。采用C语言编程和CAD二次开发工具,建立了瓦斯涌出量数据筛选模块,并将其应用于平煤十二矿,结果表明采用瓦斯涌出量数据筛选模块可提高数据处理速度,节省了大量的人力、物力,并提高了瓦斯地质图的编制效率。     

矿井瓦斯地质智能预警平台的建设与应用

针对煤矿企业瓦斯地质资料缺乏有效管理、瓦斯地质图更新困难及利用率不高的现状,从瓦斯地质预警原理、数据库、平台结构、功能模块、关键技术、预警保障机制等方面介绍了一种矿井瓦斯地质智能预警平台建设方案。该平台采用GIS技术建立瓦斯地质空间数据库,实现了瓦斯地质相关数据的集中、有效管理及瓦斯地质图的自动更新;采用WCF技术实现了跨图形平台的瓦斯地质相关图件的数据共享;以瓦斯地质学理论为指导,形成了一套完整的瓦斯地质预警指标体系,综合分析工作面前方的瓦斯赋存、地质构造、煤层赋存等情况,实现了瓦斯地质的实时超前预警。应用结果表明,该平台各项预警结果与现场实测情况完全一致,效果良好。     

煤矿安全监控系统瓦斯预警结果分析方法

《煤矿安全监控系统升级改造技术方案》明确提出监控系统应具备瓦斯涌出量预测预警功能,但是没有说明预警结果该如何分析。针对该问题,分析了监控系统瓦斯预警现状和特点,指出目前安全监控系统所涉及的瓦斯预警主要包括瓦斯涌出预警与瓦斯突出预警2个方面,提出利用预警识别率和误报率综合评价瓦斯预警结果的方法。对于瓦斯涌出预警,指出兼顾瓦斯涌出绝对量和瓦斯波动变化态势对预警指标做出必要的权衡,是瓦斯涌出预警必须考虑的重要因素之一。在瓦斯突出预警结果分析中,利用钻屑指标将瓦斯突出危险性划分为安全、威胁和危险3种状态,并按照危险状态阈值的80%设定威胁状态。     

采空区瓦斯分布规律及瓦斯抽采方法的研究

采空区瓦斯涌出是矿井瓦斯涌出的重要组成部分,文章详细描述了生产采空区和密闭采空区的瓦斯分布规律及其抽采方式,并结合平煤集团九矿采空区瓦斯抽采的实际情况,介绍了顶板走向钻孔抽采和采空区埋管抽采等采空区瓦斯抽采方法的应用。     

基于蒙特卡洛方法的瓦斯测值分析模型

针对矿井瓦斯检测系统无法获得所有巷道瓦斯数据、所得瓦斯数据具有一定非客观性以及瓦斯历史数据无法得到充分分析和利用的问题,文章提出了一种基于蒙特卡洛方法的瓦斯测值分析模型。该模型依据矿井通风网络的拓扑结构,生成各巷道瓦斯测点的上游区域,并通过分析各测点上游区域的瓦斯流入测点的历史检测数据,计算出每条巷道的瓦斯涌出历史规律,然后采用蒙特卡罗方法对其进行大样本的随机取样,得到全矿井瓦斯涌出客观规律,并在此基础上采用全系统流量平衡算法,得到全矿井瓦斯浓度统计规律。该模型在瓦斯数据处理方面首次提供了一种根据已知的历史数据生成未知"准历史数据"的方法。实际应用表明,利用该模型对矿井瓦斯历史数据进行分析,可得到无测点巷道的瓦斯"准历史数据",且所得的瓦斯涌出规律和瓦斯浓度规律比历史数据更具有客观性。     

基于瓦斯浓度变化的煤与瓦斯突出预警技术

为实现掘进工作面煤与瓦斯突出的实时、准确和超前预测,提出了一种基于瓦斯浓度变化的煤与瓦斯突出预警方法,通过掘进工作面煤体瓦斯压力反演技术,确定了煤与瓦斯突出临界条件,构建了煤与瓦斯突出预警模型,在此基础上研制了基于瓦斯浓度变化的非接触式煤与瓦斯突出预警系统。应用结果表明,该系统能够实时监测掘进工作面瓦斯浓度变化和风量信息,并提前一个工作班次对煤与瓦斯突出区域进行非接触实时灾害预警。     

矿井工作面突出危险性与瓦斯涌出特征回归分析的研究

分析研究了工作面煤与瓦斯突出危险性与瓦斯涌出特征值之间的相关关系,通过提取瓦斯涌出量平均值、最大值以及落煤瓦斯浓度数据斜率作为瓦斯涌出特征值,结合煤与瓦斯突出危险性指标,提出了工作面煤与瓦斯突出危险性与瓦斯涌出特征值回归分析方法。实例应用验证了该方法的有效性。     

掘进工作面瓦斯涌出预警传感器布置位置探讨

针对矿井现有瓦斯传感器布置主要为瓦斯爆炸、瓦斯积聚等灾害监测而布置,而非为监测工作面瓦斯涌出特征而布置的情况,探讨了一种工作面瓦斯传感器的位置布置方案。试验结果表明,将传感器布置在距离工作面5m左右的距离,其监控数据较为符合工作面真实的瓦斯涌出情况,满足监测工作面瓦斯涌出特征的需要;矿井现有的掘进工作面迎头瓦斯传感器布置方式能满足监测工作面瓦斯涌出特征的需要。     

基于ArcGIS的瓦斯突出区域预测可视化方法研究

针对现有瓦斯突出区域预测方法存在预测效率低、可操作性不强等问题,提出了基于ArcGIS的瓦斯突出区域预测可视法方法。该方法以C#作为编程开发语言,利用独立软件开发包ArcGIS Engine,结合GIS原理与方法、趋势面分析理论和可视化技术等,对多个瓦斯突出预测指标进行趋势面的综合交集或并集分析,并将趋势面与矿井最新采掘工程平面图进行合理的对应和叠置,实现了对瓦斯突出危险区的直观可视化辨识功能。     

一种压缩待测气体增强气体传感的方法

针对普通气体传感器在低体积分数的气体检测中灵敏度低的问题,提出将待测气体进行压缩以增强气体传感器响应的方法,根据检测压缩后的气体响应的特征,间接得到普通状态下该气体的体积分数。设计了一种小型的样机系统来进行气体压缩和气体传感器检测,描述了系统各个模块的设计,给出了该系统的软件设计和控制流程。以H2S气体为检测对象进行了实验,分析结果表明:该方法提高了现有传感器检测低体积分数气体的能力,尤其是提高了对毒害气体的及时发现和预警防范能力。样机的试制也为该压缩传感系统的进一步小型化和提升检测性能提供了条件,具有较高的应用价值。     

半导体气体传感器敏感机理的研究进展

为了改进半导体气体传感器的选择性,研究人员利用四极质谱仪、气相色谱、阻抗测试、XPS等检测手段对半导体气体传感器的乙醇、硫化氢、氯气、一氧化碳、氢气、含氮化合物和有机烷烃等常见检测气体的敏感机理进行了研究,取得了一些进展。对研究所得结论和理论模型进行了概述,并提出了今后的研究方向。     

混合煤气热值实用控制系统

在钢铁联合企业的燃气厂里，为了充分利用能源及减少大气污染，把高炉煤气与焦炉煤气混合后输送给下游的各个煤气用户。混合煤气热值的控制即保持混合煤气的热值为一个恒定值十分重要，因为这直接影响到以混合煤气为燃料的加热炉的燃烧状况。但是，实际情况是在绝大多数的燃气厂中混合煤气的热值没有实现自动控制而是由人工进行配比操作，热值波动较大，导致加热炉难以实现稳定燃烧，影响产品质量：混合煤气加压站操作工人劳动强度大，本文将主要介绍实用煤气热值控制系统，着重介绍热值控制。     

几种常见气体传感器的研究进展

气体传感器日渐发展,其应用的范围越来越广,特别是在环境质量检测和工业生产过程安全检测、保障人民的生命安全等方面越加广泛.简要介绍了各种气体传感器的工作原理,并对常见几种有毒性气体(一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫及氮化物)和可燃性气体(氢气、甲烷)的各种类型传感器的研究进展和工作机理以及敏感材料进行了介绍,同时对MEMS工艺制作气体传感器进行了展望.     

Cu20纳米晶制备及其在乙醇气体传感器中的应用

以CuCl2·H2O为主要原料,抗坏血酸作还原剂,聚乙二醇-20000（PEG-20000）作表面活性剂,利用化学混合法制备了纳米晶结构的Cu2O纳米立方体。研究了pH值对Cu2O纳米结构的影响,并用XRD和SEM对产物的物相和形貌进行了表征。将粉体制成气敏元件,气敏性能测试结果表明：该Cu20纳米晶对乙醇气体具有较高的灵敏度和选择性。600℃热处理2h材料气敏特性最好,在最佳工作温度（360℃）下对体积分数为0．006％的乙醇气体灵敏度可达到38％,达到了口腔乙醇气体体积分数检测限度0．008％的要求。     

酞箐气体传感器发展趋势

酞箐作为一种重要的气体敏感材料,有着良好的应用前景。根据实用的要求,采用了各种方法来改善传感器的气体敏感特性。介绍了酞箐气体传感器发展的趋势,包括加速响应、便于检测和应用、消除基线漂移的影响、提高选择性及微型化和多传感器集成化等方面。     

煤中水含量对瓦斯吸附与解吸特性影响规律研究

为了验证煤中水含量对瓦斯的吸附与解吸特性的影响,分别对煤样在不同平衡压力条件、不同水含量状态下的瓦斯吸附与解吸进行了实验。实验结果表明,煤对瓦斯的吸附能力随着煤中水含量的增加而减小,实际应用中可近似用水含量对煤吸附瓦斯影响系数进行修正;煤中水含量越大,瓦斯的解吸就越慢,残存瓦斯量越大,水充填在煤样空隙中后对瓦斯的吸附和解吸均有一定抑制作用。     

对超低浓度甲烷具有高气敏性的自组装型SnO2纳米棒气敏传感器

通过热蒸发SnO2和活性炭的混合粉末的自组装方式直接在Cr-Au梳状交叉电极上制备了一层SnO2纳米棒气敏层,从而研制出了SnO2纳米棒气敏传感器,经测试,发现此传感器对于浓度范围为2～5ppm的甲烷具有非常好的探测灵敏度,继而从气敏机制、自组装制备方式、SnO2纳米棒的比表面特性及SnO2纳米棒的尺度低于得拜长度等角度解释了此传感器对甲烷具有高气敏性的原因。     

一种自组装型SnO_2纳米线氢传感器

为了能够对低体积分数的氢气进行灵敏探测,提高氢气生产、使用、运输、存储的安全性,通过热蒸发SnO2和活性炭的混合粉末的自组装方式直接在Cr-Au梳状交叉电极上制备了一层SnO2纳米线气敏层,构成了SnO2纳米线气体传感器。经测试,发现此传感器对于体积分数范围为10×10-6~500×10-6的氢气具有良好的探测灵敏度。     

普通钻孔和定向钻孔联合预抽煤巷条带瓦斯研究

针对采用单一顺层普通钻孔或定向钻孔预抽煤巷条带瓦斯时存在普通钻机施工长钻孔易偏离轨迹、定向钻机施工成本较高等问题,以青龙煤矿21601掘进工作面为研究背景,提出了采用普通钻孔和定向钻孔联合预抽煤巷条带瓦斯。数值模拟结果表明:单钻孔预抽瓦斯时,抽采初期钻孔终孔位置处钻孔轴向瓦斯压力等值线呈“V”形分布,随着抽采时间延长,瓦斯压力“V”形分布逐渐平滑;钻孔径向瓦斯压力以钻孔为中心呈环状依次向外递增;预抽93 d时的有效抽采半径达3.80 m;普通钻孔和定向钻孔可分别有效控制煤巷两帮15 m和煤巷掘进工作面前方200 m范围内瓦斯。现场应用结果表明:普通钻孔和定向钻孔联合预抽时,瓦斯抽采总量平均值为19.86×10^3 m^3,瓦斯抽采体积分数平均值为53.5%,瓦斯抽采纯流量平均值为1.97 m^3/min,瓦斯抽采混合流量平均值为3.68 m^3/min,残余瓦斯含量小于8 m^3/t,瓦斯抽采效果良好。