煤矿动力灾害本源预警方法关键技术与展望

针对制约煤矿冲击地压、煤与瓦斯突出、突水透水等动力灾害超前准确预警的科学难题和关键技术,提出了煤矿动力灾害本源预警方法和信息系统实现技术。基本思想是,在精准地质建模和采掘空间实时动态更新的基础上,通过数学转化器把煤矿动力灾害发生机制和演化规律的宏观定性描述及其相关的概化模型转化为可以在线计算的数学力学表述模型。实现煤矿动力灾害精准预警的关键技术:(1)通过研发全局全息感知技术,优化部署和安装能够精准采集微震、绝对地应力、矿压、位移、电磁辐射、瓦斯涌出量、瓦斯抽采量、涌水量、水位、水压和水质等传感器,实时监测煤矿动力灾害前兆表象信息;(2)通过研发复杂信息的自动识别器,实现监测数据的分解、滤波、增强、辨识、插补、反漂移和重建等模型和算法,对采集到的各种表象信息进行识别,达到去伪存真、丢弃糟粕,取其精华的目的;(3)通过研究精准转换器,实现从微震、绝对地应力、矿压、位移、电磁辐射、瓦斯涌出量、瓦斯抽采量、涌水量、水位、水压和水质等表象信息到围岩应力和潜能分布、开采扰动的几何形变、瓦斯含量和瓦斯压力分布、富水量和富水压力分布、煤层和围岩的孔隙度、抗压强度、抗拉强度、弹性模量等与煤矿动力灾害密...     

基于变分模态分解及能量熵的微震信号降噪方法

为了从含噪微震监测数据中提取有效的微震信号,提出了一种基于变分模态分解(Variational Mode Decomposition,VMD)和能量熵的自适应微震信号降噪方法。采用变分模态分解法对含噪微震信号进行自适应分解,得到一系列按频率从高到低的变分模态分量;计算每个变分模态分量的能量熵,搜索并辨识出噪声与信号的分界;剔除高频噪声,将剩余分量进行重构,得到降噪后的微震信号。通过与基于经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)的微震信号降噪方法对比,从信噪比、降噪后信号占原信号的能量百分比和原信号与降噪后信号的均方根误差3个评价指标上定量说明该方法在微震信号降噪中表现出更好的降噪效果。     

矿山物联网云计算与平台技术

指出矿山物联网云计算与平台技术在矿山物联网系统中起核心支撑作用;介绍了矿山物联网云计算平台的技术目标和主要功能;论述了建设矿山物联网云计算平台的关键技术,包括以云交互数据管道为核心的平台架构、资源智能管控模型及负载均衡算法、任务调度及资源分配策略、矿山实时异构数据交换、控制命令快速编码及批量发送、数据快速提取及批量打包、面向矿山应用的推送等,给出了各技术的研究方法和技术路线,为搭建一个完整、先进、具有普适性的矿山物联网云计算平台奠定了技术基础。     

煤炭精准开采地质保障与透明地质云计算技术

煤炭精准开采的目标是以最少的人力实现煤炭资源的低损失、高产出、无事故、少破坏的全程智能化开采,除了开采工艺、采矿装备、传感感知、物联网、自动化和信息技术外,实现煤炭精准开采的技术关键就是基于四维空间的地质保障和透明地质的云计算技术。全面地论述了煤炭精准开采地质保障的技术内涵和目的,其核心是利用先进的装备和软件实现煤炭开采前、开采中和开采后全矿井地质体和隐蔽属性的精准化、可视化和透明化,并能够对地质灾害和危险源超前预知和防治,从地质层面确保精准开采工作的顺利进行。关于地质保障技术,阐述了地质体几何计算、地质灾害预测预报2个科学问题,凝练了构造地质、煤层地质、地质力学、地质扰动、瓦斯地质、水文地质、透明地质7项云计算技术,同时描述了这些科学问题和关键技术的研究进展。为了发挥地质保障技术在煤炭精准开采中的核心作用,首先,对构造地质精准建模、煤层煤质智能预测、开采扰动破坏分析、瓦斯参数反演和瓦斯灾害预报、水文地质分析和水害预警以及综合地质属性透明化处理等比较困难的科学问题和关键技术给出了解题思路。其次,论述了地质保障软件系统及其应用的云计算架构、主要功能以及在煤炭精准开采中的应用方式,并通过部分应用案例说明了这些技术方案的可行性。最后,指出只要在三轴绝对地应力传感器、宽频段微震传感器、宽量程风速传感器、富水区超前探测、煤层自然发火状态监测和在线水质化验等技术上取得进一步突破,就能为煤炭精准开采提供比较完整的地质保障。