煤礦瓦斯重大危險(xiǎn)源遠(yuǎn)程預(yù)警理論與技術(shù)基礎(chǔ)研究結(jié)題摘要

針對煤礦瓦斯重大危險(xiǎn)源，開展遠(yuǎn)程預(yù)警理論與技術(shù)基礎(chǔ)研究：① 礦井風(fēng)網(wǎng)實(shí)時(shí)分析與調(diào)控理論及方法；② 瓦斯流監(jiān)測與瓦斯場分析的可視化理論及關(guān)鍵技術(shù)原理；③ 瓦斯監(jiān)測數(shù)據(jù)與煤礦事故數(shù)據(jù)融合理論與方法。發(fā)表論文13篇，完成發(fā)明專利設(shè)計(jì)4項(xiàng)，軟件設(shè)計(jì)1項(xiàng)，4次受邀在國內(nèi)外會議上做特邀報(bào)告。 1.研究了煤礦井下通風(fēng)巷道風(fēng)流與風(fēng)壓的合理監(jiān)測點(diǎn)，驗(yàn)證了巷道斷面鳳速分布與傳感器的布置可靠性。在風(fēng)壓監(jiān)測中發(fā)現(xiàn)了大氣壓力對監(jiān)測風(fēng)壓的周期性影響，在礦井的反風(fēng)過程中，成功監(jiān)測并記錄了反風(fēng)前后的風(fēng)速變化曲線。以圖論和礦井通風(fēng)可視化仿真系統(tǒng)( VentGIS) 為基礎(chǔ)，建立了角聯(lián)分支數(shù)、網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)熵快速估算模型。用VB語言開發(fā)的礦井風(fēng)網(wǎng)可視化與實(shí)時(shí)解算系統(tǒng)，為實(shí)際生產(chǎn)中礦井通風(fēng)管理提供了科學(xué)便捷的方法。 2.系統(tǒng)總結(jié)了礦井瓦斯時(shí)間序列自身所具的趨勢性、相關(guān)性、周期性及異常性4 種特性，展望了K 線理論的應(yīng)用前景。采用Fluent 軟件建立并開發(fā)了高瓦斯綜采工作面立體抽采瓦斯的CFD 模型，編制自定義函數(shù)，模擬瓦斯抽采與控制方式。CFD軟件模擬瓦斯危險(xiǎn)源的失控狀態(tài)，結(jié)合瓦斯危險(xiǎn)源辨識和事故案例，對瓦斯爆炸危險(xiǎn)性進(jìn)行定量風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)。為瓦斯重大危險(xiǎn)源的防控提供理論與計(jì)算案例及工具。 3.建立了煤巖體變形和瓦斯流動(dòng)方程的關(guān)系,運(yùn)用COMSOL Multiphysics 數(shù)值模擬軟件模擬了某礦上保護(hù)層開采后下方的被保護(hù)層應(yīng)力分布和瓦斯運(yùn)移規(guī)律。借助FLAC3D軟件研究三維巖石拉伸斷裂瞬間破壞和煤巖瓦斯動(dòng)力災(zāi)害瞬間斷裂破壞機(jī)理。 4.項(xiàng)目研究以安徽淮南礦區(qū)和陜西旬邑青崗坪礦業(yè)公司為實(shí)驗(yàn)基地，將理論研究成果直接與生產(chǎn)需要相結(jié)合，解決了煤層瓦斯重大風(fēng)險(xiǎn)源狀態(tài)測試關(guān)鍵技術(shù)----煤儲層含氣量與瓦斯壓力測定及評價(jià)方法，并將提升為行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，具有重大的理論意義和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 5.給出了安全科學(xué)的科學(xué)定義和定位與防災(zāi)減災(zāi)的作用。 2100433B

研究基于風(fēng)網(wǎng)點(diǎn)監(jiān)測的瓦斯流、瓦斯場分析理論和實(shí)時(shí)識別風(fēng)網(wǎng)瓦斯危險(xiǎn)源狀態(tài)的理論與方法，建立風(fēng)網(wǎng)瓦斯流、瓦斯場實(shí)時(shí)分析和風(fēng)網(wǎng)瓦斯流實(shí)時(shí)調(diào)控的理論與交互式操作模型，開發(fā)風(fēng)網(wǎng)分析與調(diào)控分析程序及數(shù)據(jù)庫，解決國內(nèi)外安全監(jiān)測與風(fēng)網(wǎng)分析的脫節(jié)問題。以計(jì)算流體力學(xué)(CFD)理論與技術(shù)為研究基礎(chǔ)，實(shí)時(shí)模擬分析瓦斯場，實(shí)現(xiàn)瓦斯場的可視化。研究風(fēng)網(wǎng)瓦斯流、瓦斯場分析數(shù)據(jù)與煤礦事故數(shù)據(jù)融合理論與方法，結(jié)合神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)理論與技術(shù)，實(shí)現(xiàn)瓦斯動(dòng)力災(zāi)害實(shí)時(shí)預(yù)警。在實(shí)時(shí)風(fēng)網(wǎng)監(jiān)測和調(diào)控分析理論及技術(shù)、瓦斯流與瓦斯場分析的可視化理論與技術(shù)及實(shí)時(shí)識別瓦斯重大危險(xiǎn)源、瓦斯災(zāi)害預(yù)警的危險(xiǎn)源目標(biāo)識別的數(shù)據(jù)層融合、特征層融合、事故信息融合和決策級信息融合理論與方法及有針對性的瓦斯防控技術(shù)體系等方面取得突破和創(chuàng)新。

目錄

1緒論

2礦山重大危險(xiǎn)源辨識評價(jià)原理的基礎(chǔ)研究

3礦山重大危險(xiǎn)源辨識研究

4礦山重大危險(xiǎn)源事故危險(xiǎn)性評價(jià)

5瓦斯爆炸事故危險(xiǎn)源致災(zāi)概率量化研究

6一般空氣區(qū)瓦斯爆炸沖擊波傳播規(guī)律研究

7礦井火災(zāi)嚴(yán)重度評價(jià)

8煤礦安全預(yù)警的原理及內(nèi)容

9煤礦安全預(yù)警系統(tǒng)2100433B

煤礦工業(yè)面臨著礦井工作環(huán)境復(fù)雜、瓦斯安全事故頻發(fā)的現(xiàn)狀。目前，瓦斯監(jiān)測技術(shù)還存在預(yù)警能力弱、智能化程度低、準(zhǔn)確度低和系統(tǒng)可靠性低等缺點(diǎn)，嚴(yán)重制約著煤礦工業(yè)向安全、綠色和高效方向發(fā)展。針對煤礦工業(yè)的現(xiàn)實(shí)需求，本項(xiàng)目提出研究一種“基于柔性光柵與柔性驅(qū)動(dòng)的全光型煤礦瓦斯紅外吸收光譜檢測”新思想。項(xiàng)目將研發(fā)光驅(qū)動(dòng)柔性光柵變形進(jìn)行光譜掃描檢測、光驅(qū)動(dòng)微泵等新技術(shù)，最終實(shí)現(xiàn)礦井下瓦斯?jié)舛热庑汀⑦h(yuǎn)程、快速、準(zhǔn)確探測。該技術(shù)方案中礦井下僅有光學(xué)器件，無電源等電子器件，消除了電路短路、放電等故障對礦井安全的潛在威脅。項(xiàng)目將探明這種新思想的檢測原理和方法、各種影響因素對檢測精度的影響規(guī)律，最終建立一套遠(yuǎn)程、全光型的瓦斯實(shí)時(shí)監(jiān)測系統(tǒng)的原型樣機(jī)。該新方法具有檢測精度高、系統(tǒng)穩(wěn)定可靠、成本低等優(yōu)勢，適于大面積應(yīng)用，將為煤礦工業(yè)等危險(xiǎn)行業(yè)提供一種廉價(jià)、先進(jìn)的檢測方法和技術(shù)，具有重要的理論和實(shí)際意義。

《煤礦瓦斯重大災(zāi)害預(yù)警理論及應(yīng)用》針對中國煤礦瓦斯事故發(fā)生頻繁，但相關(guān)理論研究不足的現(xiàn)實(shí)，通過運(yùn)用危機(jī)管理理論、層次分析法、可拓理論、粗糙集、屬性數(shù)學(xué)、人工神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)和模糊數(shù)學(xué)等理論和方法，結(jié)合實(shí)證分析，對煤礦瓦斯重大災(zāi)害預(yù)警理論進(jìn)行了深入而系統(tǒng)的研究，為煤礦實(shí)施瓦斯災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)提供理論基礎(chǔ)和分析技術(shù)的支持?！睹旱V瓦斯重大災(zāi)害預(yù)警理論及應(yīng)用》主要內(nèi)容有：煤礦瓦斯重大災(zāi)害預(yù)警的理論框架和預(yù)警機(jī)制、煤礦瓦斯災(zāi)害預(yù)警的指標(biāo)體系、預(yù)警模型和運(yùn)行保障機(jī)制、煤礦瓦斯重大災(zāi)害預(yù)警系統(tǒng)的應(yīng)用實(shí)例。