基于AutoCAD煤矿工程立体图软件的研发与应用

以煤矿工程平面图涵盖信息为原始资料,基于AutoCAD平台二次开发了绘制煤矿工程立体图专用软件,该软件模拟城市地下管网模型快速生成煤矿巷道立体图,利用图结构进行数据组织,建立了包含巷道、工作面参数、通风路线等详细信息的属性式数据库。同时,该软件可与已有数据库资源共享和矿图数据库兼容,实现了二维平面矿图向三维立体矿图的转换。三维立体矿图强大的数据平台可以实现井下人员实时定位、煤层瓦斯实时监测和矿井通风网络系统的全方位展示,配合网络集成可实现远程办公的智能管理和决策。     

矿井通风网络压能图节点分层算法研究

为解决人工绘制矿井通风网络图与压能图工作量繁重的问题，基于对矿井通风网络图与矿井通风压能图的特点与作用的研究，提出了具有通风网络图与压能图部分特点的矿井通风网络压能图的概念及其特点与作用。采用分层算法实现对矿井通风网络压能图中各节点纵向相对位置的确定，为避免巷道两端节点压能值因取整相等时被分到同一层的问题，提出运用最长路径算法对各巷道节点进行第1次分层，再利用各节点的相对压能值进行2次分层的绘制方法。构造以分层算法绘制通风网络压能图的整体框架，为实现矿井通风网络压能图的自动绘制提供了技术支持。     

矿井通风网络解算可视化软件研究

采用面向对象编程语言Visual Basic6.0为开发工具,以Access为后台数据库,开发了具有风机优选功能的矿井通风网络解算软件。该软件承袭了Windows系统应用程序界面直观、交互性好的特点,集矿井通风网络解算、自然风压计算、风机自动选型以及经济断面优化等功能于一体,并辅以强大的数据管理系统,为矿山通风设计和管理工作提供了便利工具。     

矿井通风仿真系统双线图的快速自动绘制研究

在深入研究通风网络巷道连接关系的基础上,创造性地提出一种新的效率更高的通风系统双线图的快速自动绘制方法,即"假双线法"。"假双线法"与固定宽度双线法有本质的不同,其本质是将单线巷道的线型用固定宽度双线线型表示,再对交叉点进行消隐处理,无需计算双线坐标来实现双线图的快速自动绘制。该法较好地解决了传统方法的缺陷,具有普遍性,其计算量小,执行效率高,并在双线图的基础上很容易拓展生成通风系统立体图。笔者研究成果,对于研发、改进矿井通风仿真图形系统和解决其他行业类似问题具有一定的参考价值。     

基于BP神经网络的摩擦阻力系数确定

矿井巷道摩擦阻力系数是整个矿井通风设计、管理以及系统改造的关键,是矿井巷道阻力特性中的重要影响因素。为了确定矿井巷道的摩擦阻力系数,提高矿井通风的管理能力,采用BP神经网络模型对矿井巷道的摩擦阻力系数进行模式识别,结合改进的贝叶斯正则化方法,运用MATLAB软件进行计算,预测矿井巷道的摩擦阻力系数。与实测的摩擦阻力系数做对比,结果表明:BP神经网络结构简单,收敛速度较快,并且预测精度高,对矿井巷道摩擦阻力系数的确定发挥重要作用,方便矿山井巷通风安全管理的实现。     

基于环境监测的矿井通风三维仿真辅助决策系统设计

为优化金属矿山矿井通风系统及辅助决策设计，弥补常用矿井通风仿真解算软件在环境监测、实时解算和辅助决策方面的不足，基于矿井通风理论、环境监测、计算机与通信技术开发矿井通风三维仿真辅助决策系统。提出通过利用实时监测到的井下通风环境参数（风量、风速等）和已存储在系统数据库里的巷道参数，实现对矿井通风网络实时解算，并将其应用到山金阿尔哈达矿井通风系统中。结果表明:矿井通风三维仿真辅助决策系统同步实现了山金阿尔哈达矿井通风系统的环境监测、风网实时解算和三维仿真模拟，提高了其矿井通风管理水平，为矿井通风系统改造优化设计和矿井向深部中段延伸时的通风系统设计提供辅助决策依据。     

矿井3D风网图及基于MATLAB仿真编程实现

针对复杂矿井通风网络解算问题,基于MATLAB语言及其图形处理平台,提出用真实3D矿井巷道连结关系(3D风网图)代替复杂网络图进行解算.该方案只需将实际矿井巷道真实描画出来,由计算机程序自动从真实巷道中提取通风网络的拓扑关系,并自动添加大气、通风机风硐、掘进巷道风筒等辅助分支,将同属性巷道分支合并,缩减通风网络图的规模,得到计算所需的内部通风网络图.3D风网图是将矿井通风网络看作一个力学模型,直接按基本回路计算自然风压.从本质上说,3D风网图表达的是"具象"的通风网络图,它超越了传统平面网络图的技术层面.应用该通风仿真程序,能有效解决矿井通风信息管理、三维矿井通风立体图的自动生成、矿井通风网络自动解算、风网参数的自动标注等问题,在铁法矿区大兴煤矿的应用结果验证了其可靠性.     

层次性通风网络平衡图的自动生成

风网平衡图是矿井通风管理的一种重要手段。笔者首次创造性的提出层次性的风网平衡图 ,把风网平衡图做成一个具有层次图形显示、连续双向查询、自动优化网络、数据管理的图形数据库。利用VLISP语言在AutoCAD平台上开发一套矿井通风平衡图的层次性生成及优化软件 ,可以扩展AutoCAD的数据接口、充分发挥它的图形功能、数据管理功能 ,使通风网络平衡图成为一个具有自动优化功能的数据库系统。软件具有可视化、自动风网优化、数据管理、效率高的特点     

矿井通风网络数据可靠性检验

进行矿井通风阻力测定时,由于受环境的温度、湿度、压力传递存在时间差以及测点处标高不准确等因素的影响,根据实测数据,计算所得矿井巷道基础数据存在一定的误差,常用的测量数据检验方法只能对若干条通路进行闭合回路检验,而不能对全矿井通风网络基础参数进行可靠性检验。本文中所介绍的检验方法将风网基础数据输入通风网络解算软件,以实测风量和经过计算所得巷道风阻为基准,实测风量为目标条件,进行计算机通风网络模拟,对全矿井巷道风阻进行连续的优化调整,使通风网络模拟结果与实际测定各巷道风量基本符合,从而实现全矿井风网基础数据的可靠性检验。该方法在某矿进行了实际应用,实践证明此方法科学、准确的获得了全矿巷道风阻参数,为矿井的通风改造奠定了技术基础。     

井下巷道-矿车系统风流扰动特征规律实验研究*

针对井下巷道-矿车系统易造成巷道风流紊乱、影响矿井通风系统安全稳定性的问题,建立巷道-矿车系统风流扰动模式及影响因素体系,提出表征巷道-矿车系统的风流扰动特征的关键参数,包括巷道扰动风阻、阻塞比、矿车位置,推导矿车运行至巷道不同位置时巷道-矿车系统扰动风阻计算公式,研究巷道风速、阻塞比与巷道风阻的关系。研究结果表明:矿车在巷道中顺风行驶的速度大于风速时,巷道-矿车系统对通风系统进行增压调节;当矿车逆风行驶时,巷道-矿车系统的风阻随着矿井通风系统供风量的增大而减小,最大扰动为矿车驶出巷道时刻,阻塞比与巷道风阻呈现线性递增关系;此外,小风速、小断面巷道运行的矿车对巷道-矿车系统的风阻影响较大,模型求解结果与实测数据的最大误差为6.84%。研究结果可为矿井通风系统的智能化调控提供理论依据。     

矿井风流温度预测分析研究

随着煤矿机械化程度不断提高,特别是随着开采深度逐渐增加,矿井热害问题日益突显,高温环境不仅影响生产效率而且严重危害着工作人员的健康。为了更好地降低高温矿井开采时期巷道风流温度,确定合理的巷道布置方案和矿井通风系统,提出矿井巷道风流温度预测方法。以矿井通风和热力学为基础,结合网络解算,对矿井风流温度分布进行研究,总结各种类型巷道风流温度的计算方法,提出多点风流混合温度计算模型。结合具体矿井进行实际预测分析,预测结果中显示风流温度可能超限的巷道,对通风系统进行优化设计。     

矿井风速故障源诊断及角联结构传感器布设

煤矿井下监控系统测量的风速数据并不能用来判断故障源位置,只能反映风速传感器所在巷道的风量变化情况。引起井下风速变化的原因很多,如巷道冒落、巷道堵塞、巷道变形等,从整个通风网络角度考虑,都可以归结为分支的风阻发生变化。由于井下通风网络中任一分支风阻的变化都可能引起自身及其他相关分支风量变化。提出用逐步线性回归分析法,确定引起通风系统风速传感器报警的分支集合。建立了逐步线性回归分析的通风系统故障源诊断数学模型。通过具体实例给出了风速传感器安设在不同位置下,可能引起此分支风速超限的故障巷道集合的结果。分析了关联分支的风阻变化对角联分支的影响,从而确定选择那些对角联分支影响大且自身风量容易发生变化的巷道安设风速传感器。     

矿井通风计算机动态管理系统的研究及实现

针对日常矿井通风系统动态管理中存在的问题 ,采用 Visual C 语言开发出矿井通风系统动态管理软件。该软件不仅能再现通风系统现状 ,预测网络变化情况 ,而且能给出相应的调节对策。该软件的核心部分是 :动态调节系统和数据库系统。     

矿山井巷模型快速构建与突水避灾三维动态仿真

为准确规划人员最优避灾路径,以矿井现场实测数据为基础,联合Python与Blender快速生成矿山三维井巷模型,建立基于时空动态性的突水漫延仿真平台;综合考虑不同因素对巷道通行状况的影响,建立一种支持从源节点至多目标节点的前N条最优避灾路径搜索方法;调用Blender时间线功能,建立人员避灾逃生演示模型;以山东某矿为工程背景,开展矿井突水与人员最优路径避灾仿真模拟。结果表明:基于Python与Blender联合开发的矿井突水应急避灾仿真平台,可实现矿山井巷系统几何模型的快速构建;可真实模拟不同突水状态下水流漫延过程,为受灾人员规划出前N条最佳避灾路径,并可结合实时水情及时优化最佳避灾路径。     

An automatic approach for the control of the airflow volume and concentrations of hazardous gases in coal mine galleries

Intelligently controlling ventilation networks after an abnormal air branch is difficult. The key variable-frequency mine ventilator control factors that are used to correct this phenomenon were discussed. To improve the fitting accuracy of the mine ventilator characteristic curves, a database of characteristic curves for mine ventilators operating at different frequencies was established using the interpolation method for optimizing uniform approximations by Chebyshev. The concept of frequency sensitivity analysis by analyzing the sensitive branch in the ventilation network was proposed. The linear function between the mine ventilator working frequency and branch wind quantity was fitted out by experiments. A model based on Tikhonov regularization measured the branch wind quantity to calculate the wind resistance in the ventilation network, which yielded a unique branch resistance model solution. The mine air was monitored by calculating the variable wind resistance from the branch wind quantity. The sensitive branch coupling in the mine ventilator variable-frequency controlled ventilation was analyzed and combined with the control theory for ventilation networks. Two types of variable frequency were controlled to adjust the branch wind quantity, the frequency-concentration (f-w) servo control method and the curve search method. The experimental model was established for the Da Liu-ta coal mine ventilation system using the mine ventilator variable-frequency system controller to adjust the branch wind quantity. Because gas is explosive, CO₂ was used instead of gas for this experiment. The results indicate that the mine ventilator variable-frequency control automatically adjusted the branch wind quantity, which strictly followed the frequency-concentration servo control method and curve search method. Increasing the CO₂ concentration caused the mine ventilator variable-frequency controller to increase the branch wind quantity automatically to maintain the CO₂ concentration under the threshold value. The experimental results also demonstrated both the practicability of variable-frequency regulation for air branch systems and the feasibility of the branch quantity adjusted theory. Theoretical guidance for adjusting the ventilation branch quantity for a variable-frequency mine ventilator was provided.     

矿井气候多参数预测与通风网络自动解算算法研究

为了对受矿井气候影响的通风网络进行自动解算,并能在实际矿井中应用,提出了一种快速的通风网络自动解算算法。矿井气候对通风网络的影响体现在自然风压上,首先对影响自然风压的温度参数进行预测,在不考虑自然风压的前提下进行解算,以此结果为基础,根据热交换原理计算出通风网络各分支节点的温度;然后对相关变量:压强、密度、自然风压、通风阻力相互关系推导为只含有压强这一变量的函数;最后对含有自然风压的矿井通风网络迭代计算。实验结果表明:该算法实现井下各节点密度和压强的预测和含有自然风压的矿井通风网络自动解算。