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。     

矿井通风网络复杂度与风机控制力量化计算

为了探究矿井通风网络复杂度与风机控制力的关系,提出分支关联度、最小距离、通风网络复杂度和风机控制力的概念。利用vCad2.0进行数字实验,对网络复杂度与风机控制力的关系进行定量研究。结果表明:随着网络复杂度的增加,矿井通风系统的有效风量率减小,且认为该值减小到60%时,视为风机控制力的极限,此时网络拓扑结构为风机所能控制的最大网络复杂度。地面集中供风时,同时工作的中段数量存在上限,最大值为7。将结论用于某有色金属矿进行实证研究,找出该矿深部中段通风困难的原因,为矿井进一步整改提供理论依据。     

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。     

基于风网的自学习动态监测系统分析

煤矿井下巷道风速是随时变化的,主要规律是一种围绕某一平均值的上下起伏的平稳随机过程,其表现为平均风速和脉动风速,风速传感器最大限度地反映了井下主要巷道风速信息。我们将井下风速传感器与通风解算技术相结合,对全矿井的风网进行实时计算,从而得到了全矿井较准确的实时分风量分布状况。系统能够将风速传感器采集到的实时风速转换为巷道的实时风量,根据月风量统计结果进行巷道阻力系数的自动调整;系统采用相关分析技术,测定煤矿井下数据之间相关关系和规律,并据此建立预分析测模型,进而进行风量的预测和控制;系统具有自我学习功能,通过不断修正模型参数,将实时井下探测数据用于分析和预测,为安全管理提供有效指导。     

矿井通风信息界定与分类研究

为了改善我国煤矿通风安全状况,研究矿山通风信息的采集和处理.将通风管理人员纳入通风系统的概念中,从建立矿井通风信息管理系统的目的出发,确定了信息界定的原则、依据、方法和范围.将矿井通风信息分为通风动力信息(机械动力信息和自然风压信息)、通风网路信息(网络结构信息和分支信息)、通风调控设施信息(风门、密闭、调节风窗、风帘、风桥信息)、通风管理人员信息和矿井空气品质信息(反映人舒适度及对人有益、有害物质浓度的信息),并分别界定了每一类包含的信息,共191个单独信息.     

多功能矿井风流调控设施的研究与应用

为了解决因行人、运输较频繁或易受爆破冲击波影响等而导致传统风流调控设施使用受制约的难题,通过分别对单、多机阻隔、增阻、引射型矿用空气幕模型进行理论推导与分析,提出应用多功能的空气幕来替代传统风流调控设施。针对某矿山通风系统存在的风流短路、有效风量率低、冬季井筒结冰等问题,拟采用多功能空气幕来建立柔性风门、风窗,并应用矿井通风系统优化软件中风机选型功能,将初步选定的空气幕经数字化处理后,优选出使用效果最佳空气幕型号、布置方式、安装位置,从而有效、可靠的对井下风流进行调控。应用结果表明:井筒结冰与风流短路等现象得到了有效、稳定的控制,通风效果得到了明显的提高,为可持续化安全生产提供了保障。     

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。     

单巷单机掘进通风系统阻力数值积分法研究

基于计算流体力学和积分基本原理,将单巷单机掘进通风系统的总阻力划分为风筒阻力、掘进头阻力和均匀流巷道阻力三部分,并用不同的方法分别计算这三部分的阻力:掘进头阻力用数值模拟计算,风筒阻力和均匀流巷道阻力用积分求解,从而形成计算单巷单机掘进通风系统总阻力的数值积分法,以此来计算某矿的掘进通风系统阻力,且与常规方法计算的结果进行比较。比较发现:常规方法计算单巷单机掘进通风系统的总阻力不够准确,在于其忽略了掘进头阻力和均匀流巷道的阻力,而这两者阻力之和对掘进系统总阻力影响较大,不容忽视;用数值积分法计算则更加准确。     

通风网络分支风量与风机频率及变频 灵敏度的关系研究

为了定量描述主要通风机变频调风时通风网络风量变化的差异性,推导了分支风量随频率变化的函数关系式,表明分支风量与风机频率呈一次函数关系,依此可以精准高效地进行变频调风,并预判待调分支是否满足调风要求以及对非待调分支风量变化的影响。提出了变频灵敏度的概念,定量地反映了通风网络各分支风量相对于频率变化的敏感程度,其值可用风量与频率函数的斜率表征。通过理论推导可知变频灵敏度与分支风量具有相同的数值分布规律,得出风量越大的分支在变频调风时风量改变量也越大的结论。分析了所述理论对矿井变频调风工作的指导作用,并通过矿井变频调风时的风网解算验证了理论的正确性。     

基于决策树的矿井通风阻变型故障诊断及传感器优化布置*

为实现矿井通风阻变型故障智能诊断,解决风速传感器优化布置与诊断模型不匹配的问题,提出基于决策树的矿井通风故障位置分类判断、故障量回归预测及嵌入式风速传感器优化布置一体化方法;以唐安矿为例对上述方法进行验证。结果表明:矿井通风空间数据集无量纲化能提高故障诊断准确率、提升模型收敛速度,剪枝能提高模型泛化能力;以基尼系数为嵌入式传感器优化布置选择标准,其模型故障诊断准确率更高,当风速传感器数量为15时,故障诊断准确率为84.5%,继续增加风速传感器数量故障诊断准确率提升较小。人工智能诊断技术的应用具有较大的经济和社会效益,是智慧矿山的重要研究方向之一。     

平煤八矿丁一风井通风阻力测定与结果分析

以平煤八矿丁一风井所服务的三个采区为例,系统地介绍了通风阻力测定方法、测定路线选择及测点布置。运用条件平差方法对测量数据进行处理,通过理论公式计算得到测定结果,然后对矿井通风系统进行分析。测定结果得出丁一风井通风系统的进风段、用风段和回风段阻力分布不平衡,部分区段通风阻力过大,通风总阻力超出了规定要求。结合丁一风井实际情况进行分析,找出了造成部分区段通风阻力过大的原因,并提出改进措施,为矿井通风安全管理提供了真实可靠的基础资料。     

长广七矿通风阻力测定及分析

矿井通风阻力测定是矿井安全管理工作的重要内容之一。本文介绍了气压计基点法的测定原理及测定步骤，并将该方法应用于长广七矿通风系统阻力的测定中，通过对测定数据的整理分析，揭示了该矿通风阻力分布和风量分配的基本情况，并针对存在的问题提出了相应的技术对策，为该矿井实现通风管理的科学化和制订合理的技术改造方案提供基本依据。     

角-并联变换法解算简单角联网络研究

在解决简单角联网络的风量分配、风阻风压计算等问题上,很少有比较简便的方法。提出了角-并联变换法,实质是将简单角联通风网络简化为简单并联网络,即将具有共同风量的分支分解为2条或几条具有等值风阻的分支巷道;然后采用BFS法(由Broyden、Flether与Shanno提出),基于MALAB编程解算变换后的网络各项通风参数,并分析等效变换精度。对解算结果的对比分析发现,运用此法求解矿井复杂风网的实算结果与Scott-Hinsley(斯考德-恒斯雷法)所得结果一致,而且更准确,表明角-并联变换的理论和方法是正确的。与传统方法相比,该方法可避免建立复杂的数学方程,在计算机上即可完成全部解算过程,除适用于解算简单角联通风网络外,也可应用于其他相关领域。     

特长公路隧道全射流火灾通风网络解算研究*

为探究特长公路隧道全射流火灾在通风条件下隧道内风流分布及影响规律,基于斯考德-恒斯雷近似算法构建通风网络解算模型,并通过隧道现场风机效率测试和通风测试,验证通风网络解算模型的可靠性;引入火区阻力和火风压公式,建立全射流火灾通风网络计算模型。结果表明:铜锣山隧道射流风机正向运转效率为0.83~0.93,平均效率为0.882,风机反向运转效率为0.65~0.68,平均效率为0.665;现场通风测试结果与通风网络计算结果误差在15%以内;火灾通风阻力对隧道各支路的影响程度不同,其中,对事故隧道支路的影响最大,横通道支路次之,对非事故隧道支路的影响最小;隧道坡率对烟气分配的影响主要为火风压引起,上坡隧道时,火风压起动力作用,火灾支路风量与坡度成正相关,下坡隧道时,火风压起阻力作用,火灾支路风量与坡率成负相关。     

矿井通风阻力测定结果分析与对策措施

以威远县三强煤矿为例，系统地介绍了煤矿通风阻力测定方法、测点布置和测定路线选择，根据测定结果对矿井通风系统进行了合理结果分析，并提出了降低通风阻力的对策措施。为减少风压损失、降低通风电耗、减少通风费用和保证矿井安全生产提供了科学的理论依据。     

基于Ventsim的南山煤矿孤岛工作面均压通风方案研究*

孤岛工作面掘进期间，采用在原有采空区内掘进进风巷、回风巷、切眼的方案以降低工作面冲击地压风险等级。为了降低此布置方案产生的采空区漏风对工作面的影响，设计了6种均压通风方案，使用Ventsim三维通风仿真软件对工作面实施6种方案后通风系统和风压分布状态进行模拟。通过对模拟结果比较，确定以局部通风机吸风量400 m3/min（方案3）为最优设计方案，并根据方案3对该工作面实施均压通风。对该工作面通风系统实测结果分析表明，局部通风机出口风量为346.8 m3/min，进、回风巷及工作面的通风阻力分别为22.8，29和15.2 Pa，验证了该方案的有效性及可靠性，通风系统风量能保证工作面正常开采，且漏风量较小。最后，对工作面采煤过程中以及推进到停采线时均压通风系统进行了稳定性分析，并提出了管理措施。     

矿井通风系统平面图专用绘制软件研制

在对现有矿井通风系统图绘制软件分析的基础上,开发了矿井通风系统平面图专用绘制软件。该软件能实现巷道绘制、交叉自动消隐处理、拓扑关系自动保存、GIS功能、巷道分区用风分支集中布置的网络图自动生成与网络解算等功能。利用该软件在淮南矿业集团某新建矿井试用,实现了前期的通风系统平面图快速绘制与后期的通风系统分析一体化,节省了大量的人力物力。     

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。     

百善煤矿通风系统阻力测定及分析

为掌握百善煤矿井下通风阻力分布及井下通风系统稳定性,根据百善煤矿通风系统实际情况,选择6条测定路线,采用精密气压计逐点测定法,对其通风系统阻力进行测定,全面掌握矿井通风系统的阻力分布情况。分析结果表明:百善煤矿通风系统阻力分布基本合理,风量能够满足矿井实际生产的需求,矿井通风阻力主要集中在回风段。笔者针对百善煤矿通风系统的稳定性提出了合理的建议。     

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。