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基于激光气体检测技术的甲烷传感器设计

工矿自动化 2024年第S1期50卷 110-114页

作者：李忠奎李起伟黄增波煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

目前激光甲烷传感器在检测精度、工作稳定性、响应时间和功耗方面还有一定的提升空间。设计了基于激光气体检测技术的甲烷传感器。甲烷传感器采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)实现甲烷气体检测,选用DFB激光器作为甲烷传感器的光源... 详细信息

目前激光甲烷传感器在检测精度、工作稳定性、响应时间和功耗方面还有一定的提升空间。设计了基于激光气体检测技术的甲烷传感器。甲烷传感器采用可调谐半导体激光吸收光谱(TDLAS)实现甲烷气体检测,选用DFB激光器作为甲烷传感器的光源。采用限幅滤波和二阶数字滤波相结合的软件数字滤波方法,在软件滤波和硬件滤波双重保障下,显著提高测量数据的准确性。通过温度补偿和压力补偿得到甲烷浓度的最终值。误差测试结果表明,传感器测试值与标气之间呈现很好的线性关系,表征传感器具有较高的测试准确度。功耗测试结果表明,最大供电距离可达6 km。响应时间测试结果表明,甲烷传感器响应时间小于15 s。

关键词：甲烷传感器 TDLAS 激光器驱动电路误差补偿

重复注气压降法煤层渗透率模型与原位测试研究

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煤炭科学技术 2024年第4期52卷 193-202页

作者：李伟杨世龙周红星刘金兆中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学安全工程学院江苏徐州221116

煤层渗透率作为衡量瓦斯渗流与抽采难易程度的重要指标,对其进行准确测定具有重要意义。针对现有方法计算渗透率测试周期长、结果不稳定、模型不完善等问题,研究煤层渗透率的快速准确测定方法及相应的计算模型。基于煤层中气体径向不稳... 详细信息

煤层渗透率作为衡量瓦斯渗流与抽采难易程度的重要指标,对其进行准确测定具有重要意义。针对现有方法计算渗透率测试周期长、结果不稳定、模型不完善等问题,研究煤层渗透率的快速准确测定方法及相应的计算模型。基于煤层中气体径向不稳定流控制方程,结合不同压差下气体在煤层中的体积流量方程,建立可利用全区间压降数据测定煤层渗透率的注气压降计算模型。应用COMSOL数值模拟软件的达西渗流模块对模型进行求解,针对现场工程设计中可对压降曲线产生影响的测压气室长度进行单变量处理,根据模拟结果分析钻孔的测压气室长度可设计为2.0 m。根据数值模拟结果进行现场布置,搭建井下重复注气压降试验系统,结合煤层瓦斯赋存条件和巷道条件施工两组穿层钻孔,对2个测点分别注入两次高于煤层瓦斯压力的补偿气体进行渗透率原位测试,测试周期分别约为6 d和17 d,第2轮测试的注气压力高于第1轮。结合理论推导验证了注气压降过程中煤层瓦斯的雷诺数均处于线性达西渗流段,瓦斯在煤层中的渗流符合达西定律,满足计算模型的假设。与传统煤层渗透率计算方法进行了比较,结果表明:本方法和径向流量法的计算结果基本一致,可以满足实际工程需要。重复注气压降法的测试结果稳定可靠,具备快速测定的优点。

关键词：重复注气压降法煤层渗透率注气参数优化原位测试瓦斯抽采

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基于主量元素地球化学的岩屑层位源解析

煤炭学报 2024年第2期49卷 929-940页

作者：桂和荣李俊陈永青余浩王浩叶爽陈大星梁展胡洋郭艳许继影国家煤矿水害防治工程技术研究中心(宿州学院) 安徽宿州234000 安徽省矿井勘探工程技术研究中心安徽宿州234000 中国科学技术大学地球与空间学院安徽合肥230000 安徽恒源煤电股份有限公司安徽宿州234000

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基... 详细信息

近年来,岩屑录井在“华北型”煤田底板灰岩层注浆加固工程中发挥了重要作用。然而,现有的岩屑录井仅停留在颜色、颗粒大小及形貌特征等物理指标的识别上,难以精准判层,钻孔设计“顺层率”难以保障,制约着底板灰岩水害区域治理效果。基于石炭纪太原组薄层灰岩及其碎屑岩夹层的元素地球化学差异特点,选取淮北煤田桃园煤矿为研究区,对太原组上段薄层灰岩L_(1)灰~L_(4)灰地层(注浆治理目的层为L_(3)灰)垂直钻孔岩心进行取样,利用X射线荧光光谱仪(XRF)定量测定了薄层灰岩及其夹层的主量元素背景值,通过聚类分析、因子分析等数理统计手段建立薄层灰岩主量元素地球化学识别模式;同时对地面定向钻水平分支孔岩屑同样开展主量元素测试,并基于已建立的地球化学识别模式进行岩屑层位源解析以及识别模式验证。结果显示:高CaO丰度、烧失量(LOI)可以作为注浆加固改造目的层L_(3)灰的特征指标,MgO(0.5%±)、MnO(0.03%±)、P_(2)O_(5)(0.08%±)丰度可作为注浆目的层上覆标志层J3的识别指标;聚类分析识别模式可有效区分太原组一灰~三灰(L_(1)灰~L_(3)灰);以元素因子得分建立的识别模式可以将太原组碎屑岩夹层与薄层灰岩进行有效区分;以岩样地球化学背景值运行判别模型得到的Fisher判别方程对注浆目的层L_(3)灰岩屑来源解析的准确率为100%。基于上述认识,论证了以确保设计“顺层率”为目标的水平分支孔岩屑地球化学源解析方法应用之可行性,进而提出了一种地面定向钻“顺层率”控制技术方案。本研究基于元素地球化学理论,对地面定向钻岩屑携带的特征地球化学信息进行了目的层层位辨识,在现场快速定量测试技术手段的支持下,可为解决华北型煤田底板灰岩水害区域注浆改造顺层难题提供了新的思路。

关键词：主量元素丰度地球化学识别模式顺层率太原组薄层灰岩底板灰岩水害区域治理

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矿用5G综合基站设计及应用

工矿自动化 2024年第S1期 57-60页

作者：张绍斌煤炭科学技术研究院有限公司煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京市煤矿安全工程技术研究中心

针对矿井5G通信系统部署难度大、应用不灵活等问题，设计了本安化、一体化矿用5G综合基站。5G板卡设备采用基带处理单元(BBU)+中继扩展模块(rHUB)+射频天线一体化单元(pRRU)一体化设计，融合了5G、WiFi6、UWB、万兆交换机等功能，提高... 详细信息

针对矿井5G通信系统部署难度大、应用不灵活等问题，设计了本安化、一体化矿用5G综合基站。5G板卡设备采用基带处理单元(BBU)+中继扩展模块(rHUB)+射频天线一体化单元(pRRU)一体化设计，融合了5G、WiFi6、UWB、万兆交换机等功能，提高了5G基站的兼容性，减小了5G基站的体积和质量，减少了井下各类基站的总数。井下基站设备采用多路供电、分布启动的方式，介绍了本安设计方法，提高了设备可靠性。明确了通话模式、应急救灾、工作面、胶带运输4个场景下各个模块的信号处理流程，为井下远程控制等业务的实施提供了必要条件。

关键词： 5G综合基站本安设计一体化设计综合化设计

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煤矿智能压风系统的应用研究

煤炭工程 2024年第3期56卷 91-95页

作者：谷树伟马孝威国家能源包头能源有限责任公司李家壕煤矿内蒙古鄂尔多斯017010 煤炭科学技术研究院有限公司北京100013 煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

针对传统压风系统多电机之间无法协同配合,压风机房需要定时巡检等问题,设计了一种智能压风系统。该系统通过在控制侧加入可编程控制柜,并引入模糊控制算法,实现压风系统的按压供风、负载均衡、自动轮换的功能。通过布置故障诊断装置,... 详细信息

针对传统压风系统多电机之间无法协同配合,压风机房需要定时巡检等问题,设计了一种智能压风系统。该系统通过在控制侧加入可编程控制柜,并引入模糊控制算法,实现压风系统的按压供风、负载均衡、自动轮换的功能。通过布置故障诊断装置,检测压风机的健康状况,在发生故障时可停止压风机的运行,并及时开启另一台压风机,保障管道压力恒定。通过安装视频分析摄像仪实现对压风机房进入人员的监测,分析是否有违规或越界行为,保证人员和设备的安全。智能压风系统的管控平台展示压风机的各项数据,并通过动画生动的展示压风机房内各设备的运行状态,显示压风机健康状况的分析结果。该系统的应用减少了电能的浪费,提供了准确的诊断结果,提高了煤矿智能化水平。

关键词：压风系统模糊控制故障诊断视频分析管控平台

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煤矿井下外因火灾智能防控系统设计

工矿自动化 2024年第S1期 100-103页

作者：李夏崔竟成煤炭科学技术研究院有限公司煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京市煤矿安全工程技术研究中心

防灭火工作关系到煤矿财产安全和全体员工的生命安全。目前，我国矿井的防灭火部署技术手段相对滞后，主要依赖于人工操作，无法实时掌握灭火设施的存放和运行状态，且防灭火装置的完好性、井下工人对灭火器材的使用熟练度难以保证。针... 详细信息

防灭火工作关系到煤矿财产安全和全体员工的生命安全。目前，我国矿井的防灭火部署技术手段相对滞后，主要依赖于人工操作，无法实时掌握灭火设施的存放和运行状态，且防灭火装置的完好性、井下工人对灭火器材的使用熟练度难以保证。针对上述问题，提出了一种基于DTS分布式光纤测温和联动控制技术为基础的煤矿井下外因火灾智能防控系统，系统以分布式感温光纤、烟雾、火焰等传感器对井下火灾参数进行监测，利用上位机软件实现火情分析和超前预警，并通过监测控制分站进行参数采集和联动控制喷淋电磁阀和喷粉灭火装置，实现了自动灭火系统智能化。

关键词： DTS分布式光纤测温感温探测联动控制多元融合火情分析

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基于PLC通信的矿山应急微电网控制策略

工矿自动化 2024年第S1期 194-199页

作者：韦钊杨大山梁林陕西能源职业技术学院煤炭与化工产业学院煤炭科学技术研究院有限公司煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室煤矿应急避险技术装备工程研究中心北京市煤矿安全工程技术研究中心陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿

应急微电网在主电网停电情况下为关键设备提供后备电源，对保障煤矿安全生产具有重要意义。在现有的配电设施基础上设计了一种交流微电网系统架构，为保障在1个或多个分布式发电机(DG)发生故障或输出功率不足情况下电网供电的可靠性，... 详细信息

应急微电网在主电网停电情况下为关键设备提供后备电源，对保障煤矿安全生产具有重要意义。在现有的配电设施基础上设计了一种交流微电网系统架构，为保障在1个或多个分布式发电机(DG)发生故障或输出功率不足情况下电网供电的可靠性，提出了一种基于固定频率电力线载波通信(PLC)的孤岛微电网控制策略，实现在DG之间提供自动和公平的负载共享，从而显著增加微电网供电的灵活性和可靠性。分布式微电网所有DG和电池存储系统(BSS)均通过逆变器连接到公共交流母线，所有负载在公共点处连接。除了电池充电外，所有DG电流为单向电流。PLC采用高频信号进行通信，该信号通过与电源电流相同的介质(电力线)传输。分析了PLC的注入、检测和抑制方法，以及总体通信逻辑。仿真结果验证了基于PLC的DG功率动态调整策略的有效性。

关键词：煤矿配电交流微电网应急供电控制策略电力线通信

云冈煤矿充填开采设计与顶板覆岩变形破坏时空演化规律研究

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煤矿安全 2024年第4期55卷 124-133页

作者：纪润清邓天琳董亮亮蔺波晋能控股煤业集团有限公司技术中心山西大同037001 大同煤矿集团设计研究有限责任公司山西大同037001

以云冈煤矿8402工作面充填开采为背景,首先制备了5种不同配比的矸石浆,开展了泌水率、凝结时间和单轴抗压强度测试,根据使用要求和成本要求选择了合理的矸石浆配比,并进行了充填液压支架与充填开采工艺设计;考虑岩体力学参数随开采应力... 详细信息

以云冈煤矿8402工作面充填开采为背景,首先制备了5种不同配比的矸石浆,开展了泌水率、凝结时间和单轴抗压强度测试,根据使用要求和成本要求选择了合理的矸石浆配比,并进行了充填液压支架与充填开采工艺设计;考虑岩体力学参数随开采应力的变化,基于HoekBrown模型,采用FLAC3D软件研究分析了有无充填2种条件下8402工作面顶板覆岩的变形破坏时空演化规律。研究结果表明:水泥和粉煤灰用量分别为180 kg/m^(3)和210 kg/m^(3)时,可同时满足云冈煤矿8402工作面充填开采使用和成本要求;无充填条件下8402工作面周期来压步距约18~25 m,裂隙带发育高度约108 m;而85%膏体充填条件下工作面周期来压步距约36~40 m,裂隙带发育高度则约43 m;85%膏体充填下工作面向前推进120 m后,其地表最大沉降和最大倾斜基本保持为165 mm和2.62 mm/m不变,小于规范的规定要求,能够确保地面建筑的安全。

关键词：充填开采矸石浆配比覆岩变形支承应力裂隙带地表沉降时空演化

“空间转向”的再思考:替代空间艺术实践的多元维度(1970s—1990s)

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南京艺术学院学报（美术与设计） 2024年第3期 104-108,I0003页

作者：庞贻丹法国高等社会科学研究院艺术与语言研究中心法国巴黎75006

20世纪60年代以来,空间已成为艺术生产和展览制作中的关键要素。替代空间随之崭露头角,成为既定艺术体制之外进行实验的重要平台。本文以空间概念的发展为线索,论述替代空间如何突破已有的艺术类别和经验,将静态的空间转变为艺术生产中... 详细信息

20世纪60年代以来,空间已成为艺术生产和展览制作中的关键要素。替代空间随之崭露头角,成为既定艺术体制之外进行实验的重要平台。本文以空间概念的发展为线索,论述替代空间如何突破已有的艺术类别和经验,将静态的空间转变为艺术生产中的积极因素。

关键词：替代空间机构批判物质性关系美学