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煤矿火灾智能预警系统研发与应用

工矿自动化 2024年第1期50卷 1-8,16页

作者：刘东洋张浪姚海飞徐长富赵尤信张逸斌段思恭煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部北京100013 煤科通安(北京)智控科技有限公司北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013 煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室北京100013

目前煤矿火灾监测系统实现了对矿井煤自燃标志性气体、温度、烟雾、火焰等部分指标的单独监测,未对煤矿火灾相关因素进行有效、全面、统一的监测。针对该问题,从内因、外因2个方面分析了煤矿火灾潜在危险因素,提出一种分源分区监测火情... 详细信息

目前煤矿火灾监测系统实现了对矿井煤自燃标志性气体、温度、烟雾、火焰等部分指标的单独监测,未对煤矿火灾相关因素进行有效、全面、统一的监测。针对该问题,从内因、外因2个方面分析了煤矿火灾潜在危险因素,提出一种分源分区监测火情态势的方法。内因火灾方面,主要针对较易发生火灾的工作面采空区、密闭采空区及人工自然发火观测点等进行监测;外因火灾方面,主要针对机电硐室及其配电点、带式输送机系统、电缆等方面进行监测。建立了煤矿火灾分源分区监测指标体系,采用人工监测或在线监测的方式定期采集或更新火灾特征参量数据,按数据采集方式及影响程度,将火灾监测指标分为动态指标、静态指标和关联指标。设计了火灾智能预警系统的总体架构和业务流程,采用基于多指标联合逻辑推理的预警方法实现内因火灾预警,采用基于D-S证据理论的多参量融合预警方法实现外因火灾预警。现场试验结果表明,火灾智能预警系统实现了对矿井火灾的有效监测预警,具有煤矿火灾风险预警“一张图”可视化展示功能,同时具备火灾智能模拟演示功能及避灾路线动态规划功能。

关键词：煤矿火灾多源信息融合预警分源分区监测火灾监测指标体系多指标联合 D-S证据理论

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基于自调整模糊分析的煤矿通风量调节方法

自动化技术与应用 2024年

作者：白水全王磊国电建投内蒙古能源有限公司察哈素煤矿煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部

在煤矿通风量的调节工作中，面对复杂的工况，调节方法适应性比较差，存在一定的调节延迟和风量误差。提出基于自调整模糊分析的煤矿通风量调节方法。计算风机的各项工作参数，确定风量初值，利用自调整模糊分析技术建立模糊控制器，将... 详细信息

在煤矿通风量的调节工作中，面对复杂的工况，调节方法适应性比较差，存在一定的调节延迟和风量误差。提出基于自调整模糊分析的煤矿通风量调节方法。计算风机的各项工作参数，确定风量初值，利用自调整模糊分析技术建立模糊控制器，将风机各项参数作为输入量，经过模糊处理、模糊决策等流程，计算需风量，同时建立煤矿通风系统能耗方程，以能耗最低为目的，结合需风量计算结果，调节煤矿通风量。实验结果表明:面对不同的工况，提出的调节方法在风量调节上相对误差小，调节延迟低速度快，在实际应用上具有良好的适应性。

关键词：自调整模糊分析煤矿通风网络通风量调节

坚硬顶板动压巷道远近应力场演化规律及调控技术研究

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煤炭科学技术 2024年

作者：何杰程蓬吴乐范军平煤炭科学研究总院开采研究分院中煤科工开采研究院有限公司天地科技股份有限公司开采设计事业部煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室华阳新材料科技集团有限公司智能矿山事业部

针对坚硬顶板强动压巷道围岩变形破坏难控制的问题，以寺家庄15119回风巷为工程背景，采用理论分析、现场实测、数值模拟与工业试验的综合研究方法，研究了坚硬顶板回采巷道远近应力场演化规律及调控技术。研究表明：15119回风巷在留设... 详细信息

针对坚硬顶板强动压巷道围岩变形破坏难控制的问题，以寺家庄15119回风巷为工程背景，采用理论分析、现场实测、数值模拟与工业试验的综合研究方法，研究了坚硬顶板回采巷道远近应力场演化规律及调控技术。研究表明：15119回风巷在留设25m煤柱时由于坚硬顶板难垮落造成远场应力集中，且在演化过程中加剧了巷道围岩近场应力环境恶化，这是致使该类巷道围岩变形破坏的问题所在。巷道围岩远近应力场存在紧密的相互作用关系，远场的应力能够引起近场应力范围和大小的变化，从而对巷道围岩的变形与破坏时效及范围产生影响。基于此，提出了巷道围岩的远场与近场应力场调控原理，即在通过工程干预手段有效地调控远近应力场的分布、传导途径及其相互作用，以此实现围岩应力环境的优化和巷道稳定性的增强。依据该原理，提出了“无煤柱留墙掘巷+切顶卸压+强力支护”远近应力场调控技术方案，新方案先调整15119回风巷至邻近15117工作面1.5m处的低应力区，然后在15117进风巷顶板水压裂预制裂缝卸压调控远场应力分布与传播途径，最后强化15119回风巷围岩支护，优化近场应力环境。工业性试验表明：新方案能够有效减弱远场应力对近场应力的叠加作用，新方案中压裂对应的15119回风巷顶底板移近量最大460mm，两帮收缩量最大为430mm，断面收缩率降低了26.1%。巷道围岩远近场应力调控方案取得了良好的控制效果，可为类似巷道提供理论依据与技术参考。

关键词：坚硬顶板采动巷道远近应力场无煤柱水力致裂卸压-支护

晶闸管串级调速的矿井通风自动化监控技术研究

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自动化技术与应用 2024年

作者：胡宝岭李伟王磊王彦恒国电建投内蒙古能源有限公司察哈素煤矿煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部鄂尔多斯市职业学院

针对当前矿井通风自动化监控技术无法对通风机设备进行实时监测，导致矿井通风自动化监控质量不佳，提出晶闸管串级调速的矿井通风自动化监控技术。采用深度优化搜索算法，确定通风系统所有的通路，安装通风监测设备。设定通风设备监测... 详细信息

针对当前矿井通风自动化监控技术无法对通风机设备进行实时监测，导致矿井通风自动化监控质量不佳，提出晶闸管串级调速的矿井通风自动化监控技术。采用深度优化搜索算法，确定通风系统所有的通路，安装通风监测设备。设定通风设备监测精度复核函数，对安装晶闸管串级调速装置的矿井通风机运行状态进行监测。根据流体动力学原理，设定整体通风状态监控计算模块，实现自动化监控。构建应用测试环节，测试结果表明:此技术可对矿井通风机运行状态进行高质量监测，进一步提升矿井通风自动化监控质量，为井下施工的安全性提供保障。

关键词：矿井通风监控搜索算法自动化监控

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细水雾抑制矿井倾斜巷道火灾数值模拟研究

能源与环保 2024年第9期46卷 89-94页

作者：李瑞卿刘彦青郑义彭然王长禄赵尤信煤科通安(北京)智控科技有限公司北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

为探究倾斜巷道内外因火灾时矿井巷道火灾烟气分布规律,针对矿井火灾期间高温有毒烟气严重威胁井下人员避灾和救援工作等问题,采用Fluent数值模拟软件,构建1∶1倾斜巷道模型,通过添加细水雾系统,对7种坡度、2种火源功率下倾斜巷道的烟... 详细信息

为探究倾斜巷道内外因火灾时矿井巷道火灾烟气分布规律,针对矿井火灾期间高温有毒烟气严重威胁井下人员避灾和救援工作等问题,采用Fluent数值模拟软件,构建1∶1倾斜巷道模型,通过添加细水雾系统,对7种坡度、2种火源功率下倾斜巷道的烟气运动和温度变化进行研究。研究结果表明,无细水雾的倾斜巷道工况下,下游顶板温度随着巷道坡度的增大而不断升高,在巷道坡度为20°时最高温度达到了265℃;添加细水雾的倾斜巷道工况下,下游顶板温度随着巷道坡度的增大而不断降低,随着坡度的增大,细水雾的降温效果更加明显。

关键词：细水雾顶板温度烟气倾斜巷道数值模拟

二次氧化煤自燃热特性与活性基团迁变规律研究

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煤化工 2024年第4期52卷 104-108页

作者：张岩峰李璕中天合创能源有限责任公司内蒙古乌审旗017320 煤科通安(北京)智控科技有限公司北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部北京100013

以葫芦素煤矿(Hls)长焰煤为研究对象,采用TG和FTIR测试了煤二次氧化过程中热特性参数变化,根据特征温度点T0~T5描述二次氧化煤样自燃过程,计算得到煤样放热量与综合燃烧系数S,分析了不同温度预氧化煤样表面活性基团的变化。研究表明:随... 详细信息

以葫芦素煤矿(Hls)长焰煤为研究对象,采用TG和FTIR测试了煤二次氧化过程中热特性参数变化,根据特征温度点T0~T5描述二次氧化煤样自燃过程,计算得到煤样放热量与综合燃烧系数S,分析了不同温度预氧化煤样表面活性基团的变化。研究表明:随着预氧化温度的升高,煤样的T1呈降低趋势,T2呈增加趋势,T3呈降低趋势,而T4、T5变化趋势不明显。经过预氧化的煤样,在脱水吸附阶段温度范围缩小,但吸氧增重能力提高,率先达到燃烧温度。随着预氧化温度的升高,煤样放热量与综合燃烧系数S呈缓增后降趋势。预氧化对煤样氢键含量、芳香族CH与脂肪族CH含量起到积极影响,煤体表面产生大量活性羟基、甲基、亚甲基,含氧官能团含量随着温度的增大呈现先增后减再增趋势。

关键词：煤自燃热特性活性官能团热重法(TG) FTIR

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常村煤矿智能通风系统改造及应用

矿山机械 2024年第6期52卷 61-65页

作者：张帅刘东洋段思恭孙喜贵国电建投内蒙古能源有限公司内蒙古鄂尔多斯017209 煤科通安(北京)智控科技有限公司北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

为保证矿井通风安全,提高通风管理的实时性和有效性,常村煤矿开展主通风机管控平台等7个方面的智能改造。通风系统改造完成后,可对主通风机运行工况进行实时监测和故障诊断;可控制局部通风机对用风地点执行按需供风,并监测风筒漏风率;... 详细信息

为保证矿井通风安全,提高通风管理的实时性和有效性,常村煤矿开展主通风机管控平台等7个方面的智能改造。通风系统改造完成后,可对主通风机运行工况进行实时监测和故障诊断;可控制局部通风机对用风地点执行按需供风,并监测风筒漏风率;可对风门、风窗进行就地控制和远程自动控制;通过建设针对不同巷道断面的智能自动测风站,可缩短测风周期,实现通风参数的快速测定;通过多维度优化,建设通风智能化决策系统,可为矿井灾变期间通风系统调整提供辅助参考。实践应用表明,该通风系统智能化升级改造完成后,实现了三维可视化展示,用工成本节约了3%左右,通风系统能耗降低超过10%。

关键词：通风系统智能化改造远程控制可视化

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矿井通风系统智能化改造及其应用

矿山机械 2024年第3期52卷 56-60页

作者：钟彬张小刚王磊王耀强国电建投内蒙古能源有限公司内蒙古鄂尔多斯017209 煤科通安(北京)智控科技有限公司北京100013 煤炭科学技术研究院有限公司矿山智能通风事业部北京100013 北京市煤矿安全工程技术研究中心北京100013

为提高矿井通风系统自动化、智能化装备应用水平,在矿井现有条件下,通过优化通风路线布局,增加传感器数量,构建智能化通风系统,优化矿井生产过程中在采煤工作面、掘进工作面和开拓大巷等主要生产场景下的通风方案,实现发生灾变时快速调... 详细信息

为提高矿井通风系统自动化、智能化装备应用水平,在矿井现有条件下,通过优化通风路线布局,增加传感器数量,构建智能化通风系统,优化矿井生产过程中在采煤工作面、掘进工作面和开拓大巷等主要生产场景下的通风方案,实现发生灾变时快速调风、反风,利用风流短路形成保护性措施,有效避免灾害事故扩大化。同时对通风设施和设备进行远程自动化控制,有效提升供风优化利用,避免供风不足和风量浪费等现象,提高矿井通风系统智能化水平。

关键词：矿井通风自动监测远程控制智能化

强扰煤岩体蠕变过程中跨尺度非连续结构演化研究进展

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煤田地质与勘探 2024年

作者：张良王来贵 REN Ting 李祥春高科李海涛赵善坤煤炭科学研究总院有限公司深部开采与冲击地压防治研究院河南省瓦斯地质与治理重点实验室——省部共建国家重点实验室培育基地煤炭智能开采与岩层控制全国重点实验室辽宁工程技术大学力学与工程学院 School of Civil， Mining and Environmental Engineering， University of Wollongong 中国矿业大学(北京)应急管理与安全工程学院辽宁工程技术大学安全科学与工程学院煤炭科学技术研究院有限公司煤矿灾害防控全国重点实验室

【目的】巷道围岩时效变形破坏、蠕变型冲击地压等灾害是深井面临的重大威胁，加之深部采动与结构变化的影响，亟需研究强扰煤岩体蠕变过程中跨尺度非连续结构演化规律。【方法】系统回顾煤岩体力学性质的尺度效应、非连续结构与多物理... 详细信息

【目的】巷道围岩时效变形破坏、蠕变型冲击地压等灾害是深井面临的重大威胁，加之深部采动与结构变化的影响，亟需研究强扰煤岩体蠕变过程中跨尺度非连续结构演化规律。【方法】系统回顾煤岩体力学性质的尺度效应、非连续结构与多物理场效应，以及煤岩体长时稳定性、蠕变演化规律与力学模型。强调不同尺度(细观-宏观-工程尺度)、不同尺寸(REV范围内)煤岩变形破裂过程中非连续结构(包括裂隙和矿物)与物理力学性质存在密切的关联特征。【结果和结论】指出煤岩体跨尺度非连续结构导致应力场非均匀分布，造成力学各向异性、尺度效应及尺寸效应，进而出现非协调宏观破裂现象。透明解析与推演煤岩变形破裂过程中跨尺度非连续结构与多物理场演化规律，是认识煤岩灾变内禀机制的关键。明确指出现有蠕变实验与蠕变模型在煤岩表面变形及破裂方面具有优势，但无法预测煤岩内部变形与非连续结构；为此提出了全尺寸CT扫描重构、数字体图像相关(DVC)、跨尺度等效岩体-等效晶质建模(SRM-GBM)相结合的破解方法。对扰动煤岩体蠕变前沿问题进行了讨论，阐明了非连续结构与应力引起内部变形损伤诱发蠕变这一新观点，指出非连续结构和应力是煤岩非协调蠕变的主控因素，最后建立了强扰煤岩体蠕变过程中跨尺度非连续结构与多物理场演化的精细化建模及透明解析新方法。研究成果为相关矿山灾害的发生机理、预警与防控提供理论基础。

关键词：强扰煤岩体蠕变本质跨尺度非连续结构内部应变场损伤演化透明解析 CT扫描与数字重构精细化建模