扩展卡尔曼滤波算法在矿用救生舱舱内气体浓度测控中的应用

为有效控制矿用移动式救生舱内气体浓度,确保救生舱内环境质量,保障舱内人员生命安全;根据《煤矿井下紧急避险系统建设管理暂行规定》的指标要求,采用扩展卡尔曼滤波方法对救生舱舱内气体参数的变化过程进行辨识,得出舱内气体浓度的状态空间模型,并应用迭代优化控制方法对气体浓度进行控制调节;在矿用救生舱模型和现场样机中分别进行了模拟和现场试验。结果表明,测控系统能有效控制救生舱舱内气体浓度进行,满足各项指标要求,且具有较好的鲁棒性。     

矿用胶囊式救生舱设计与仿真分析

矿用救生舱是应对煤矿救援的重要设备,为增强救生舱的整体安全性,根据我国现有煤矿地质特点,结合国内外煤矿火灾救援成功案例,提出一种矿用胶囊式救生舱结构。借助NX软件对救生舱进行了结构设计,集成了引导、容纳、缓冲、防火及通信等功能,同时,参照已有防爆液压绞车,利用ANSYS对救生舱的救援工况进行了安全分析。结果表明,该救生舱安全裕量大,能够利用常规液压绞车系统,安全实现受困人员的救援。     

国外矿用应急救生舱技术现状

在南非、澳大利亚等矿业发达国家,应急避难室(救生舱)是一种重要的井下应急救援装备,用于在矿井事故发生后保护被困矿工,等待救援。本文对国外现有救生舱产品进行了深入的调研,对救生舱内氧气供应、有害气体去除、空气调节、环境监测、动力供应、附属装备等各主要系统的运行原理和技术指标进行了详细介绍,为分析国外救生舱技术研究现状和研发我国矿井救生舱产品提供参数依据和指导。     

煤矿井下移动救生舱的设计思路

矿用移动救生舱将成为我国煤矿井下矿工的一种重要逃生装备。本文简述了矿用救生舱在国内外的研究与应用现状,分析了在现阶段,我国有关企业单位研制煤矿井下移动救生舱时,在功能定位、舱内设施、检测检验、使用与维护等方面必须注意的几个问题。     

动态

<正>我国首个矿用救生舱投入使用本刊讯11月,首个中国自主设计的矿用可移动救生舱投入使用,人员在遭遇矿难后只要进入舱内,即使外界已经无法提供生存条件,救生舱仍可提供至少96h的生存保障。智利矿难33名矿工的成功获救不仅震撼     

救生舱内人体体感温度的控制研究

针对救生舱在外界持续高温辐射影响下,研究了救生舱内避险人员体感温度的控制,并通过试验验证初始设计计算满足使用要求。采用热平衡的方法,构建了救生舱内各热源的数学模型,在保证体感温度小于35℃的前提下,以蓄冰耗损最小为目标,建立了救生舱内温度热平衡模型,完成了救生舱内平衡温度预估。试验结果表明:在持续106 h高温辐射情况下,救生舱内温度低于30℃,湿度低于75%,经计算人体体感温度低于30%,满足使用要求。     

避难硐室建设大事记

2006年6月6日,北京科技大学与潞安集团共同成立了"矿用可移动式救生舱关键技术研究"项目课题组,并与陕西重生矿业有限公司合作,正式开始了中国矿井避险系统的研制之路。●2008年6月29日至7月2日,由"矿用可移动式救生舱关键技术研究"项目课题组成员、矿山急救队员组成的试验小组进入救生     

矿用可移动救生舱样舱制成 可保10人96小时生存

<正>日前,由河南中平能化集团机械制造有限公司自行研究设计制造的"矿用可移动式救生舱"首个样舱制造完成。这座"矿用可移动式救生舱"是矿山井下的救生装置,主要用于发生矿难时遇险人员紧急避难。其密     

基于AUTODYN、LS-DYNA的救生舱抗爆仿真试验

为了减少矿用可移动式救生舱抗瓦斯爆炸能力物理实验室的建设费用、试验成本,缩短试验周期,用AUTODYN模拟矿井瓦斯在巷道内的冲击压力波传播,用LS-DYNA模拟救生舱在冲击波超压作用下的动态响应,获得了作用时间为300 ms、救生舱迎爆面最大超压为0.6 MPa时,冲击压力波传播到救生舱各舱段相应基本单元面上的超压;将模拟所得超压作用到救生舱上,获得了在巷道内受瓦斯爆炸影响的救生舱的应力历程和变形历程。仿真结果表明,救生舱的强度、刚度和密封等满足标准要求。     

救生舱高温环境的传热研究

为提高救生舱热防护能力,延长救援时间,在空载状态下救生舱热载荷研究的基础上,提出救援状态下救生舱外部传热热负荷的量化方法。已知救援状态下救生舱内、外温度随时间变化曲线,拟合温度函数。依据温度变化特点划分区间,积分求取各区间上温度平均值,计算温差,由传热方程计算救援状态下救生舱的热载荷。以某型号救生舱载人综合防护试验为例,根据模拟灾变环境的温度变化特点,运用该方法计算最高温度与常态温度下外部高温空气向舱体及其内部空间传热的热载荷,得到救生舱的总热负荷,外部传热最大传热功率及救生舱热载荷负荷范围。     

旬东煤矿井下永久避难硐室构建研究

避难硐室的构建研究对硐室安全避险功能的实现具有重要意义。根据旬东井下人员分布及巷道布置情况,确定利用4-2采煤区现有巷道构建100人规模永久避难硐室;根据巷道尺寸、人均面积及设备体积等,计算得硐室有效宽度为4.6m,高度为3.5m,总长度为63.4m,人均面积为1.2m2;通过气密试验,测定0.135MPa避险区内外压差可达1980Pa;通过分析人员避险需求,确定旬东永久避难硐室生命保障系统由防火防爆系统、密闭缓冲系统、气幕隔绝系统、供氧系统、制冷除湿系统及附属系统组成。     

矿用救生舱内二氧化碳净化特性研究

煤矿救生舱是在矿井下发生事故后保护被困矿工生存、等待救援的密闭舱室设备。在救援过程中,二氧化碳的处理是舱内空气净化系统的一项主要功能。本文对救生舱内二氧化碳净化装置的功率、吸收效率、药剂床层厚度等因素进行了一系列试验,确定了救生舱二氧化碳的最优净化方式,并通过救生舱内真人生存试验对其进行了验证。最终得出救生舱内处理二氧化碳最佳反应条件为:药剂量20kg,最佳功率为100W;间歇式工作的运行时间与停机时间比例为2:3;在救生舱内8人生存模拟实验中,得出8kg药剂可供8人使用6.1h,平均吸收速率为1.34L/min。     

Pressure characteristics and dynamic response of coal mine refuge chamber with underground gas explosion

Coal mine refuge chambers are new devices for coal mine safety which can provide basic survival conditions after gas explosion. In order to simulate the propagation of underground methane/air mixture blast wave, and check structural safety of coal mine mobile refuge chamber, an underground tunnel model and a refuge chamber model have been established based on explicit nonlinear dynamic ANSYS/LS-DYNA 970 program. Results show that the reflected wave pressure on the impact surface was about two times higher than that on the incident one. The relationship between the pressure fields of the chamber was analyzed. The maximum pressure of gas explosion reached about 0.71 MPa, and the pulse width was 360 ms. The maximum absolute displacement and stress occurs at the main door center and the connection of stiffeners and the front plate, respectively. The entire coal mine mobile refuge chamber was in elastic state and its strength and stiffness meet the safety requirements. The cabin door, the front plate and the connecting flange at cabin back as well as the stiffeners on each side were the most critical components. Suggestions were put forward for the refuge chamber.     

抓重点抓深化加快推进煤矿"六大系统"建设——访国家安全监管总局副局长、国家煤矿安全监察局局长赵铁锤

建设完善煤矿井下安全避险＂六大系统＂是为了构建煤矿事前＂防灾＂、事中＂避灾＂和事后＂减灾＂的全过程安全保障体系。国家安全监管总局副局长、国家煤矿安全监察局局长赵铁锤在接受采访中,全面介绍了我国煤矿井下安全避险＂六大系统＂建设进展、取得的经验及完善要求。     

基于应急避难空间的矿山安全防护体系研究

提出以应急避难空间为基础的煤矿新型安全防护体系,通过在井下布置救生舱、避难所与矿井各系统结合形成救援网络,可在煤矿事故中为被困作业人员提供应急避难空间避难,降低煤矿事故死亡率。提出了救生舱、避难所在矿井中的基本布置原则,并以山西某煤矿为实例进行安全体系建设研究,指出避难室、救生舱在矿井实际条件中的设置原则和方法,以及新型安全防护体系的发展方向,为我国煤矿新型安全防护体系构建提出指导性依据。     

避难硐室压风供氧系统压风量研究

分析避难硐室内人员生存环境主要参数变化情况,研究其压风供氧系统人均所需压风量。根据硐室内压风与人员呼吸CO2间关系,绘制硐室内空气中CO2体积分数随时间变化曲线,得出CO2体积分数稳定值与压风量的关系。通过分析CO2稀释方程、热量平衡、湿度平衡和O2平衡,确定人均压风量为100 L/min。在常村煤矿避难硐室进行80人16 h压风供氧生存试验,结果表明:压风量100 L/min能够满足硐室内人员呼吸需要,硐室内各环境参数均在国家标准要求范围内,温度的迅速稳定表明硐室周围岩体的导热性良好。     

救生舱水密及承压性能数值模拟与试验研究

透水事故是井下常发灾害之一。为满足井下紧急避险要求,救生舱不仅要具备持续耐高水压的能力,而且还需保持良好的水密性。为了检验救水舱的水密及承压性能,应用ANSYS模拟软件对舱体应力变化进行了数值模拟,确定了舱体应力值可能偏大的区域,进而选定了现场试验应变监测点;通过水压试验中心现场试验,制定详细升压方案,观察及分析试验现场和试验应变数据。实验结果表明,救生舱在外界水压达到3MPa的情况下,舱体未发生渗漏及明显变形,救生舱水密及承压性能良好。