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矿井智能通风理论与技术研究进展

煤炭科学技术 2023年第1期51卷 313-328页

作者：周福宝辛海会魏连江时国庆夏同强中国安全生产科学研究院北京100012 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

矿井智能通风是我国矿山智能化建设的安全保障。为实现矿井通风智能化,基于“平战结合”原则提出了井下通风人-机-环综合信息流智能感知与交互控制的理念。并从矿井智能通风理论及架构、矿井智能通风精准监测预警、矿井通风网络实时解... 详细信息

矿井智能通风是我国矿山智能化建设的安全保障。为实现矿井通风智能化,基于“平战结合”原则提出了井下通风人-机-环综合信息流智能感知与交互控制的理念。并从矿井智能通风理论及架构、矿井智能通风精准监测预警、矿井通风网络实时解算、矿井通风故障诊断与智能决策等4个方面论述了矿井智能通风系统平台架构,通风参数精准监测新型传感器研制与布置策略优化,通风参数信息流处理方法,风网解算方法,矿井气候与通风网络耦合解算,风网解算响应与控风决策,矿井通风故障源和故障原因诊断,智能通风灾变决策关键模型等基础理论与核心技术研究进展;同时提出了全断面风量直测新方法,消除井巷断面风速分布不均导致的点风速测风误差;发展了热湿耦合的风阻自适应调节风网实时解算模型,提高了风网实时解算精度与智能通风日常运行的稳定性;建立了基于全尺寸灾变试验数据的场-区-网耦合数值解算方法,构建了煤与瓦斯突出、火灾与瓦斯爆炸的灾变演化模型,突破了矿井智能通风系统的灾变自主决策与控制的方法瓶颈;结合矿井智能通风实施案例,详细阐述了矿井智能通风在精准测风、通风设施与装备联动控制、智能防火防尘等方面的现场实施与运行过程,指出了矿井智能通风建设存在的问题与发展趋势。

关键词：矿井智能通风风网实时解算精准监测预警通风故障诊断灾变耦合解算模型

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矿井智能通风与灾变应急决策平台

中国安全科学学报 2022年第9期32卷 158-167页

作者：魏连江周福宝夏同强王凯蒋合国王健中国矿业大学城市地下空间火灾防护江苏省高校重点实验室江苏徐州221116 彝良驰宏矿业有限公司云南昭通657000

为保证矿井通风系统按需可靠经济供风,实现矿井通风网络实时解算、异常诊断、灾情研判与风流应急调控,深入剖析矿井智能通风与灾变应急决策平台(MIVDEDP)的原理和软件架构,提出MIVDEDP软件架构,探讨多源数据协同融合的通信方式和数据存... 详细信息

为保证矿井通风系统按需可靠经济供风,实现矿井通风网络实时解算、异常诊断、灾情研判与风流应急调控,深入剖析矿井智能通风与灾变应急决策平台(MIVDEDP)的原理和软件架构,提出MIVDEDP软件架构,探讨多源数据协同融合的通信方式和数据存储方法,提出矿井通风网络实时解算方法、通风系统异常诊断方法和灾情研判方法,开发三维可视化MIVDEDP,并在宁夏羊场湾煤矿、山东付村煤矿和鄂尔多斯转龙湾煤矿进行测试、完善。结果表明:MIVDEDP的研发,可以实现矿井通风网络实时解算与异常智能诊断、灾情研判与风流应急调控。

关键词：矿井智能通风与应急决策平台(MIVDEDP) 矿井通风网络异常诊断实时解算灾情研判

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基于时间序列相似性度量的瓦斯报警信号辨识

中国矿业大学学报 2012年第3期41卷 474-480页

作者：朱世松汪云甲魏连江中国矿业大学环境与测绘学院江苏省资源环境信息工程重点实验室江苏徐州221116 空军勤务学院基础部江苏徐州221000 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

提出了基于时间序列相似性度量的瓦斯报警信号自动识别技术.基于动态时间弯曲(DTW)距离对从山西某高瓦斯煤矿2010年瓦斯监测数据库中提取的150组数据采集周期为9～70s的采掘工作面瓦斯含量超限报警时间序列进行聚类分析,获得了7种典型... 详细信息

提出了基于时间序列相似性度量的瓦斯报警信号自动识别技术.基于动态时间弯曲(DTW)距离对从山西某高瓦斯煤矿2010年瓦斯监测数据库中提取的150组数据采集周期为9～70s的采掘工作面瓦斯含量超限报警时间序列进行聚类分析,获得了7种典型的瓦斯超限报警时间序列模式;以此为数据源,采取分段形态度量方法,提取并筛选出3个重要指标,建立了瓦斯报警时间序列形态特征库,并提出了基于分段形态度量的瓦斯报警信号快速辨识算法.对另外150组瓦斯报警时间序列进行辨识,实验表明,准确率达92%以上.尤其是通过联合分析瓦斯报警时刻前后的k0和k1值可以快速辨别瓦斯超限原因是炮后瓦斯还是突出警报,统计表明,k0>0.1,k1>0时,100%发生煤与瓦斯突出.

关键词：瓦斯报警时间序列 DTW距离相似性度量信号辨识

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矿井密闭全生命周期安全风险监测预警

工矿自动化 2023年第6期49卷 48-56页

作者：周福宝时国庆王雁鸣魏连江辛海会中国安全生产科学研究院北京100012 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

矿井密闭是分隔生产系统与废弃系统的关键设施,做好全生命周期风险管控对保障安全生产意义重大。基于矿井密闭综合管控技术现状,从静态属性信息管理与动态信息监控2个方面剖析了现有密闭管理模式的不足。提出了密闭全生命周期智能管控... 详细信息

矿井密闭是分隔生产系统与废弃系统的关键设施,做好全生命周期风险管控对保障安全生产意义重大。基于矿井密闭综合管控技术现状,从静态属性信息管理与动态信息监控2个方面剖析了现有密闭管理模式的不足。提出了密闭全生命周期智能管控的理念,指明基于物联网(IoT)+人工智能(AI)+云平台(CP)的大数据策略与集成云边端架构的密闭安全风险监测预警总体建设路径。应用IoT平台接入密闭单元的数字化监测与联动控制设备,实现密闭全生命周期管控透明化;以密闭信息演化征兆及边缘高效计算为核心,部署移动端、边缘计算机等现场终端,适配密闭服役状态的在线预测与超前预警;在智慧云端,以多源融合信息与数字孪生模型为核心,实时迭代重构分布式矿井密闭的虚拟现实场景及其全生命周期演化特征。分析了密闭环境演化信息的物理-数字驱动模式、密闭感知信息的多源异构数据融合模型、密闭异常边缘检测与分级智能预警、密闭全生命周期应急智能决策与协同防控等关键理论与模型构建方法。设计了基于IoT的密闭全生命周期安全风险监测预警系统的物理与功能架构,研制了现场嵌入式密闭多参数一体化监测传感器及配套的智能化主机,提出了密闭风险的早期感知与监测预警方法,以期实现数字赋能,切实推进智慧矿山建设。

关键词：矿井密闭全生命周期管理安全风险监测风险预警物联网人工智能云平台

张双楼煤矿延期拆除7201工作面综合防灭火技术研究

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煤炭科技 2022年第3期43卷 100-103页

作者：段晓平魏连江徐州矿务集团有限公司张双楼煤矿江苏徐州221000 中国矿业大学江苏徐州221116

张双楼煤矿7201工作面回采结束后,因工程需要矿井在未回撤工作面支架的情况下对其进行封闭,后期恢复工作面通风,进行支架拆除,但自封闭到拆除支架的时间超出了煤层自然发火期。为确保拆除工作面支架期间的采空区防灭火安全,统计了7201... 详细信息

张双楼煤矿7201工作面回采结束后,因工程需要矿井在未回撤工作面支架的情况下对其进行封闭,后期恢复工作面通风,进行支架拆除,但自封闭到拆除支架的时间超出了煤层自然发火期。为确保拆除工作面支架期间的采空区防灭火安全,统计了7201工作面采空区遗煤分布、水文地质、自然发火规律、煤自燃气体指标等参数,并对各个参数进行的全面分析,找出了以CO指标预警煤自然的主控因素。采取构筑挡风墙、密闭墙等通风设施,减少采空区漏风,同时采取向采空区注普瑞特I型防灭火材料、MEA-1型灭火剂等防灭火措施,在超过煤层自然发火期的情况下,杜绝了采空区遗煤氧化自燃。

关键词：回采工作面延期拆除工作面封闭综合防灭火

张双楼煤矿局部巷道贯通通风系统调整实践研究

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能源技术与管理 2022年第6期47卷 46-49页

作者：段晓平魏连江吴欢欢徐矿集团张双楼煤矿江苏徐州221000 中国矿业大学江苏徐州221116

随着矿井开采深度的不断延深,张双楼煤矿通风系统日益复杂,矿井面临多个采区之间风量调整等问题。在巷道即将贯通前,需要对巷道摩擦阻力等因素的实际情况进行综合分析,提前构筑通防设施,进行通风系统调整。该矿21914工作面位于-750 m水... 详细信息

随着矿井开采深度的不断延深,张双楼煤矿通风系统日益复杂,矿井面临多个采区之间风量调整等问题。在巷道即将贯通前,需要对巷道摩擦阻力等因素的实际情况进行综合分析,提前构筑通防设施,进行通风系统调整。该矿21914工作面位于-750 m水平,在工作面贯通前后,需要经历21914工作面材料道贯通、21914切眼贯通、21914溜子道贯通与形成21914采煤工作面4个通风系统调整阶段。4次巷道贯通涉及采区之间通风系统的调整,情况较为复杂。利用矿井三维仿真系统软件对每次贯通的通风系统情况进行模拟,并将模拟结果与实际结果进行对比,模拟解算数据与实际对比误差平均在10%左右。模拟数据为通风系统调整方案的确定提供了理论指导,对现场实际具有一定的指导意义。

关键词：通风系统巷道贯通三维仿真数值模拟

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一次性可降解纸质餐饮具的研究

一次性可降解纸质餐饮具的研究

作者：魏连江天津科技大学

学位级别：硕士

治理白色污染,保护环境,彻底改变城市脏、乱、差状况,已成为社会普遍关注的热点。我国政府高度重视这一问题,全国人大常委会于1996年颁布了固体废弃物防治法;铁道部为了消除铁路沿线的白色污染,于1995年就做出了快餐盒更新换代的决定;... 详细信息

治理白色污染,保护环境,彻底改变城市脏、乱、差状况,已成为社会普遍关注的热点。我国政府高度重视这一问题,全国人大常委会于1996年颁布了固体废弃物防治法;铁道部为了消除铁路沿线的白色污染,于1995年就做出了快餐盒更新换代的决定;国家经贸委1999年第六号令以纸浆模塑类可降解餐具替代EPS发泡餐具,使“出生”多年的纸餐具拿到了“户口本”。各大城市也相继出台限制、禁止使用EPS发泡塑料餐盒的时间表,不少企业为了配合治理白色污染在不懈努力,经过几年的努力,取得了可喜的成绩。“以纸代塑”治理白色污染的趋势不可逆转。目前纸浆模塑的推广应用面在不断扩大,方便面碗已经初步换代,纸餐具在机关、学校中崭露头角。国内从事纸浆模塑餐具的队伍不断壮大,技术工艺日趋成熟稳定,方式方法百花齐放。有注浆式工艺,与国际水平相当,有真空吸附成型、干整工艺,不仅是国际领先水平,而且实现了立体造纸技术,让国外同行刮目相看。据不完全统计,目前全国已有近400家企业从事各种快餐具的开发生产,年产量可达40亿只以上,已形成一个新的产业。我国的纸餐具已走出国门,快餐盒、微波盘、方便面碗已进入美国、日本、韩国、澳大利亚等国际市场。既向世人显示了中国在环保产业上的独特创新,又为国家增加了外汇收入。国家经贸委、科技部、环保总局等部委对这项技术高度重视,先后将其列入火炬计划、国家级新技术重点推广计划和试产计划、实用环保技术重点推广计划等。对从事研究和推广纸浆模塑的企业是一个极大的支持和鼓舞。使用纸浆模塑的一次性用品,可以很好的解决回收利用和废弃降解,而不致产生“白色污染”。不容置疑,纸餐具的发展趋势很好,但也存在许多令人担忧之处,那就是成本较高,在价格上竞争不过发泡塑料,发泡塑料产品如同臭豆腐,闻着臭吃着香,给人以“低成本”的假象,不但使现有纸餐具企业陷入困境,更使准备上马的企业难下决心。为此降低纸餐具生产成本是许多科研工作者所关心的问题。本论文以稻麦草为原料,对热压法和模塑法生产一次性可降解餐饮具做了探索性的研究。实验表明由稻麦草为原料由热压法生产一次性可降解餐具,在防油剂F-321和防水剂乳化石蜡作用下,能生产出符合产品性能要求的产品,但产品定量偏高。将稻草和麦草按一定比例混合后,经机械磨制成浆,漂白处理,采用模塑成型的方法可生产出较好的一次性可降解餐饮具。此法中所用防油剂为

关键词：纸质餐具热压法纸浆模塑法防油剂防水剂废纸浆模塑餐具碎浆碎解剂筛渣率

煤与瓦斯突出对矿井通风系统的影响研究现状及展望

同方学位论文库评论

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煤炭科学技术 2021年第3期49卷 100-105页

作者：魏连江李胜魏宗康王梦薇中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221116

为研究煤与瓦斯突出灾变时期矿井通风系统灾变机理以及瓦斯爆炸二次灾害的防控机制,从冲击波对通风系统的影响、突出瓦斯对通风系统的影响以及突出煤体对通风系统的影响3个方面综述了煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究现状:首先,分... 详细信息

为研究煤与瓦斯突出灾变时期矿井通风系统灾变机理以及瓦斯爆炸二次灾害的防控机制,从冲击波对通风系统的影响、突出瓦斯对通风系统的影响以及突出煤体对通风系统的影响3个方面综述了煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究现状:首先,分析了冲击波破坏通风设备设施的影响因素以及冲击波在巷道中的传播规律;其次,分析了突出瓦斯在巷道中的运移过程及其诱导井下风流灾变规律;最后,分析了突出煤体在巷道堆积的影响因素。结果表明:冲击波的破坏效应与冲击波超压等因素有关,冲击波在巷道中的传播受巷道截面面积等的影响;突出瓦斯在巷道运移过程中产生的瓦斯风压能导致井下风流灾变;突出煤体在巷道的堆积主要与煤层深度和煤与瓦斯突出强度有关。根据煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究现状,结合当前煤与瓦斯突出模拟试验条件,分析了煤与瓦斯突出对通风系统的影响研究成果存在的不足及其原因,并针对当前研究成果存在的不足提出了改进煤与瓦斯突出对通风系统影响规律研究的方向。煤与瓦斯突出对通风系统的影响规律研究成果可以应用于煤与瓦斯突出影响范围的快速研判,以提高煤与瓦斯突出灾变时期的辅助应急决策能力。

关键词：煤与瓦斯突出通风系统冲击波突出瓦斯突出煤体

基于空气状态参数与风量耦合迭代的风网解算方法

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中国矿业大学学报 2021年第4期50卷 613-623页

作者：陈开岩周福宝夏同强魏连江中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116 中国矿业大学电气与动力工程学院江苏徐州221116

矿井通风网络是一个复杂动态非线性系统,受地面空气状态参数和井下热湿源以及采矿活动的影响,井下风流状态参数将随时间发生变化.因此,必须对矿井通风网络进行实时解算和日常维护调控.根据风流与井巷围岩之间不稳定对流换热、井巷围岩... 详细信息

矿井通风网络是一个复杂动态非线性系统,受地面空气状态参数和井下热湿源以及采矿活动的影响,井下风流状态参数将随时间发生变化.因此,必须对矿井通风网络进行实时解算和日常维护调控.根据风流与井巷围岩之间不稳定对流换热、井巷围岩氧化放热和热水沟散热等模型,结合节点风量平衡方程、回路风压平衡方程和多股风流混合的热湿平衡方程,提出基于空气状态参数与风量耦合迭代的通风网络风量调控决策的方法,编制了计算机程序.举例计算结果表明:在一定条件下空气状态参数随风量调控的变化而变化,并获得风量调控方案,为矿井通风网络实时解算和风量调控决策提供一种技术手段.

关键词：矿井通风风网解算风量调节控制决策耦合迭代法