基于WebGIS煤矿事故应急救援系统的研究

简要论述煤矿事故救援的流程和特点,分析地理信息系统在煤矿事故应急救援中的应用,同时,重点研究基于WebGIS煤矿事故救援系统的技术架构、关键技术,开发将应急信息管理、应急演练、应急救援等业务融为一体的的救援系统,并对系统建设的数据库和主要功能模块进行介绍。系统在WebGIS平台上进行设计、开发和建设,利用WebGIS的空间分析能力,实现煤矿事故救援的可视化,为煤矿事故救援提供科学、准确、综合的信息支持。     

基于SDSL传输技术的煤矿多媒体救灾系统研究

介绍一种新型的SDSL(对称性数字用户环路)数据传输技术,该技术采用对称数字用户线点对点宽带传输数字信号,在利用一对电话线进行双向对称数字信号传输时,最大传输速率可达到1.5Mb/s。应用SDSL传输技术研制出煤矿多媒体救灾系统,详细阐述煤矿多媒体救灾系统的构成、功能及特点等,该系统能够实现井下灾区多媒体信息的实时传输,解决在矿山救灾的特殊环境条件下实现灾区图像\语音实时传输到井下救援基地、地面指挥中心及国家矿山救援指挥中心的难题。     

纵深大区域煤层群开采覆岩活动规律相似模拟

以大同矿区"双系"煤层群协同开采为工程背景,相似模拟实验研究了纵深大区域煤层群开采覆岩位移、裂隙及应力演化分布规律。结果表明:侏罗系近距离煤层群采用刀柱式与走向长壁式开采交错布置方式,形成不同的组合开采模式,表现出不同的覆岩破断特征,应力集中现象突出;石炭系特厚煤层开采致使覆岩大面积垮落,与上部侏罗系煤层群形成了复杂的多层采空区连通状态,且受侏罗系煤柱叠加应力影响,工作面来压频繁、覆岩活动剧烈。纵深大区域煤层群覆岩应力应变形态作为耦合时变系统,随煤层开采经历了"平衡—失稳—平衡"循环变化过程。     

煤矿事故管理系统的设计与开发

为解决煤矿事故信息处理效率低、出错率高以及查找、更新和维护困难等诸多问题,笔者在大量煤矿事故案例资料的基础上,结合煤矿事故特点,运用数据库技术,设计开发出煤矿事故案例管理系统,并在开发过程中选用V isual Basic 6.0为前台开发工具,SQL Server 2000数据库管理系统为后台数据库,ADO技术为V isual Basic 6.0与SQL Server 2000的数据接口。通过对煤矿事故的特征信息进行分析,将其分为事故矿井的自然状况和事故后果及事故性质两个部分,并建立4个数据表。设计与开发的系统包括用户管理模块、信息管理模块和信息查询模块,具有数据维护功能、数据查询功能、数据输出功能。该系统的应用有利于煤矿事故案例信息的充分利用及煤矿企业信息化水平的提高。     

上覆岩层瓦斯卸压范围及流动规律的应用研究

为合理、高效地治理朱家店煤矿巷道掘进和煤层开采过程中瓦斯浓度多次超限的技术阻力,本文针对该煤矿不同煤层上覆岩层瓦斯卸压范围及流动规律进行了较为深入的研究,建立了其BP神经网络破坏高度的数学预测模型。通过合理地计算,本文确定了该矿开采煤层上覆岩层的走向及倾向卸压长度、卸压上限和卸压范围,最后提出了有效控制上覆岩层瓦斯大量流向工作面及采空区的技术策略,从而达到了遏制矿井瓦斯事故发生的目的。     

基于变压吸附原理的上隅角低浓度瓦斯处理技术研究

针对煤矿瓦斯气体容易在上隅角位置积聚,造成煤矿安全隐患这一难题,提出并设计了用变压吸附方法（PSA）分离瓦斯,降低上隅角瓦斯浓度的试验方案。依据相似原理及东庞煤矿实际工作面相关参数制作了U型通风系统采煤工作面及采空区模型。采用抽出式通风,向巷道混入甲烷气体,进行了相关的模拟实验。吸附设备正常工作时,上隅角位置的甲烷浓度能由1．1％～1．2％降低到0．7％-0．8％左右,该方法在解决上隅角甲烷积聚问题上能够起到积极作用。     

煤矿应急管理集成信息系统设计

针对目前煤矿企业在应急管理中存在的问题,通过对国内外应急管理技术的研究成果的学习和总结,进行煤矿应急管理信息系统的需求分析,在对应急管理的理论流程、基于案例推理（CBR）等理论进行深入研究的基础上,将人工智能、关键链方法和计划调度相关理论应用到人员管理和应急计划的制定和实施过程中,结合J2EE、SOA、GIS和GPS等技术,实现煤矿应急管理信息系统功能设计与集成设计,并借此推进煤矿企业在应急管理方面的发展,将事前预警与事后响应相结合,降低煤矿突发事件的危害程度。     

感知矿山的物联网技术

正基于应用目的提出的感知矿须与数字矿山、矿山综合自动化的山物联网模型是为了便于将物联网模型紧密联系。这是由于数字矿山技术尽早使用到矿山建设与生产中及综合自动化模型在我国煤矿企业去。因此,感知矿山物联网模型必已有众多的实际应用,并取得了较     

地下水侵入采空区的覆岩活动物理模拟试验

为探究地下水侵入采空区后的覆岩移动及覆岩残余变形对地表的影响规律,以金家庄煤矿为例,利用相似材料物理模拟试验方法,对煤层开挖至地表稳沉、稳沉后地下水侵入采空区的覆岩移动过程进行长期观测分析。结果表明:地下水侵入对残留煤柱的浸泡、溶蚀作用破坏覆岩原有的应力平衡状态,采空区出现岩体孔隙、裂隙和空洞的再压密,并伴随岩块的转动和蠕变等"活化"现象,地表再次下沉;由下而上,从垮落带、裂隙带到弯沉带的岩层活动强度逐渐减弱;采空区中央的地表下沉比其他区域的地表下沉明显,地表下沉呈对称分布,下沉范围随时间的延长而逐渐扩大。     

系统安全相似分析法及其应用

系统安全相似分析法是发掘共性事故致因,运用逻辑学和数学方法解决安全问题的方法。通过评价比较分析法、比较安全法、模糊相似分析法与系统相似分析法的优缺点,采用多隶属模糊集对系统相似分析法进行改进,克服其无法度量模糊因素相似性的缺陷,得到适用于模糊系统的系统安全相似分析法。基于此,建立系统安全相似度计算数学模型,并构建系统安全相似分析范式。将改进的分析方法应用于4起典型煤矿瓦斯爆炸事故,分析得出,越界开采、井下密闭作业、应急救援不力、密不上报、拒不撤出作业人员等是造成瓦斯爆炸事故严重程度升级的主要因素;物质流、能量流、信息流相似度接近于1,然而其对造成事故的潜在影响受到忽视,是煤矿避免瓦斯爆炸事故的极佳着手点。结果表明,这一改进有效实现了事故致因因素的相似性度量,为系统安全分析与事故预防提供了新思路与新方法。     

综放开采覆岩“两带”高度影响因素及预测模型研究*

为研究影响综放开采覆岩“两带”高度预测模型,采用理论分析与经验公式方法系统分析影响覆岩“两带”高度的因素,包括覆岩岩性、覆岩组合结构、煤层赋存状态、顶板控制方法、开采厚度、工作面走向长度与倾向长度、工作面推进速度、覆岩破坏残余变形;并将上述因素划分为采矿地质因素、顶板控制方法、采煤工作面三维尺寸设计参数、时间因素4类;基于此建立综放开采“两带”高度预测模型,并通过工程实例对比、现场实测等方法进行合理性验证。结果表明:芦沟矿与盛泰矿2个工作面的“两带”高度预测值均在实测值范围之内,说明得出的回归式预测效果较好,验证综放开采“两带”高度预测模型的合理性。     

倾斜特厚煤层采空区孔隙率分布规律研究*

为了研究倾斜特厚煤层综放开采采空区孔隙率分布规律,确定采空区高位钻孔位置,有效治理采空区瓦斯灾害,以硫磺沟煤矿9-15（06）工作面为例,采用UDEC数值模拟软件研究采空区覆岩垮落和裂隙演化规律,根据采空区覆岩下沉量,计算得到采空区孔隙率三维分布规律。研究结果表明:倾斜特厚煤层采空区覆岩位移云图在垂直方向呈3段分布,以距离工作面底板23 m和80 m为分界线,位移矢量密度显著降低,冒落带高度为23 m,与经验公式25 m基本一致,大于薄、中厚和厚煤层;受倾角影响,垮落矸石滑移、充填采空区下端,覆岩下沉量呈非对称椭圆形,中上部下沉量最大;冒落带孔隙率在上、下隅角处最大,中上部最小,随着覆岩高度增加,采空区边缘处和深部孔隙率差值逐渐减小。研究结果为倾斜特厚煤层采空区瓦斯抽采高位钻孔的布置提供了理论基础。     

多手段综合分析特厚煤层分层开采覆岩破坏高度

为研究特厚煤层分层开采过程中已采工作面上覆围岩破坏高度,以老虎台矿83002已采工作面为例,分别采用EH-4物理探测、数值模拟和微震监测等多种手段进行分析论证。EH-4探测确定了垮落带和裂隙带位于油页岩层内,高阻区位于绿色页岩和砂砾岩的交界面,F1断层处出现离层空间,数值模拟和微震监测对该结果进行了验证;数值模拟和微震监测综合确定了覆岩破坏高度为400～485 m,为累计采高的6.3～7.5倍。研究成果可对下一分层83003工作面的安全开采进行指导,为类似条件矿井提供借鉴。     

基于动态数据驱动的煤矿瓦斯异常涌出风险预警系统设计*

为解决煤矿瓦斯异常涌出风险预警过程中过度依赖系统模型,不能动态实时修正预测模型,预测、预报精准度和可靠度不高的难题,基于动态数据驱动技术,搭建瓦斯异常涌出风险预警系统架构,探讨动态数据驱动的瓦斯涌出监测曲线拟合、动态预警模型选择和修正、预警系统研发等关键性技术,开发基于动态数据驱动的瓦斯异常涌出风险预警系统软件。结果表明:动态数据驱动技术在煤矿瓦斯异常涌出风险预警方面具有强大的信息处理和问题求解能力,可实现仿真系统与实际系统间的动态响应和控制功能,并实时反馈修正,使预测结果更加精确、可靠,设计研发的预警系统可在矿井受瓦斯异常涌出威胁时发出可靠的预警信号。     

考虑煤体粒度的落煤瓦斯涌出预测模型研究*

为了探究不同煤体粒度对于工作面瓦斯涌出的影响规律,以王家岭煤矿为研究对象,通过现场测试分析采落煤与放落煤的粒度分布,采用数值模拟计算不同粒度煤体的瓦斯涌出特征;并推导采落煤和放落煤的瓦斯涌出预测模型,对模型进行现场应用。研究结果表明:王家岭煤矿采落煤粒度分布范围更广,存在较高比例的微小粒度和大粒度煤体;煤体粒度越小,则瓦斯涌出速度越快。采落煤和放落煤的综合涌出强度均可以用指数函数来描述,模型计算结果与现场实际数据误差在合理范围内。     

高压水射流卸压防治复合动力灾害机理及应用

为研究高压水射流卸压防治复合动力灾害的可行性,以余吾煤业高瓦斯矿井东翼采区内首采N2105工作面工程地质条件为背景,通过现场调研、理论分析、数值模拟和工业性试验等方法,对N2105进风平巷两帮采取高压水射流卸压防治效果进行了研究。结果表明:对巷帮煤体采取高压水射流卸压技术,煤体在高压水射流的冲击力和扰动应力波共同作用下瞬间发生破坏;巷帮侧支承应力分布曲线由原有的“单高峰值”转变为“内低外高双峰值”,受以上支承应力变化的影响,底板煤岩体内难以形成范围较大且连续的塑性应力状态区;现场电磁辐射和矿压监测结果表明高压水射流技术对煤层卸压增透效果显著,降低了巷道发生复合动力灾害的可能性。研究结果可为同类矿井复合动力灾害的防治提供参考和借鉴。     

区块链技术在煤矿安全投入中的应用探讨*

为确保煤矿安全投入能有效落实于生产安全的各个环节,使安全投入资金更加透明、有效,对区块链技术在煤矿安全投入的适用性和应用进行探讨。通过划分煤矿安全投入体系,指出煤矿安全投入中决策难、审查难、金额难及时调整的问题。分析区块链技术优势和应用,探讨煤矿安全投入与区块链技术的结合,提出以区块链为底层技术的智能合约与煤矿安全投入的应用流程,并指出该应用将会面临的挑战。结果表明:理论上,区块链技术可解决煤矿安全投入中存在的问题,但有待区块链技术与法规的发展完善来推动区块链技术与煤矿安全投入的结合。     

煤矿管理者教育经历与煤矿安全生产关联性分析

为探讨煤矿管理者的教育经历与煤矿生产和安全的关系,在分析事故致因理论和教育收益理论基础上,使用明瑟收益率模型,构建煤矿矿长文化程度、受教育时长、从业时长等个人教育经历与煤矿生产能力和安全水平的关系假设,并结合全国煤矿矿长调研活动收集的数据进行实证分析。结果表明:煤矿矿长的文化程度、受教育时长、从业时长与煤矿企业的生产存在正向影响关系;煤矿矿长的文化程度与煤矿的伤亡人数存在负向影响关系;并在此结果基础上提出了下一步研究方向和实践建议。     

深井大采高综采面矿压显现及覆岩破断规律研究

针对深井大采高综采技术中采场矿压控制难的特点,以潘二矿11223大采高综采工作面为工程背景,采用相似模拟、数值模拟、现场矿压监测、理论分析等方法,对深井大采高综采工作面矿压显现及覆岩运动破断规律进行研究。结果表明:深井大采高综采面覆岩运动破断后结构形态演化特征可概括为“组合悬臂岩梁结构——压实填充结构——非铰接岩梁结构——铰接岩梁结构”的动态演化过程,这种动态演化过程直接影响着工作面的矿压显现特征及覆岩破坏特点;得到工作面初次来压步距为34 m,基本顶周期来压步距15 m,来压由中部开始向两端转移;工作面前方应力集中区距煤壁平均4.4 m,应力峰值平均为26 MPa,工作面矿压显现特点受控于覆岩运动破断的动态演化力学结构,研究结果对类似条件下的工作面安全开采具有一定的理论依据和借鉴意义。     

高瓦斯低透气性煤层深孔预裂爆破增透技术研究及应用*

为解决高瓦斯矿井开采过程中煤体透气性差、瓦斯预抽周期长、抽采效果不佳的难题,提出利用深孔预裂爆破技术提高煤体裂隙发育度,增加煤体透气性,从而提高瓦斯抽采率的方法。通过现场调研、理论分析、数值模拟及工业性试验等方法,分析深孔预裂爆破卸压增透内在机理,确定爆破影响半径为4.5~5.3 m,并在A110605工作面进行现场应用,同时考察煤层增透效果。研究结果表明:煤层爆破致裂后,平均瓦斯抽采浓度提高了2.17倍,平均瓦斯抽采纯量提高了2.02倍,煤层透气性系数提高了近5.3倍,煤层卸压增透效果显著,很大程度上消除了煤与瓦斯突出危险性,为实现工作面的安全开采及正常接替提供了保障。