基于声谱图和SVM的煤矿瓦斯和煤尘爆炸识别方法

为提高煤矿瓦斯和煤尘爆炸感知准确率，提出了基于声谱图和SVM的煤矿瓦斯和煤尘爆炸感知方法：在煤矿井下重点监测区域安装矿用拾音器；实时监测煤矿井下设备工作声音及环境音；将采集到的声音提取由MFCC构成的声谱图，通过计算声谱图的灰度共生矩阵得到0°、45°、90°、135°的能量、熵、对比度、相关性，分别求其均值和标准差作为声谱图图像纹理特征，构成该声音的特征量，输入到SVM中建立煤矿瓦斯和煤尘爆炸声音识别模型；对待测声音同样提取其MFCC声谱图图像纹理特征，输入到训练好的识别模型中进行声音识别分类；并进行了试验验证。首先，提取了采掘工作面设备运行、瓦斯和煤尘爆炸等不同声音的MFCC特征值，分析了不同声音的MFCC特征值分布情况；提取不同声音的MFCC声谱图，分析了不同声音的声谱图的特征参数：能量、熵、对比度、相关性的均值和标准差，可见通过提取MFCC声谱图的灰度共生矩阵特征参数构成的特征量可有效表征声音信号；其次，将待测声音输入建立的识别模型中，完成识别分类。结果表明：所提方法的识别率达到95%，整体识别性能高于其他算法；最后，通过贝叶斯参数优化试验结果可知，优化后的SVM识别模型的召回...     

煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别研究

当前的煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别方法没有提取供电系统的电力信号特征,导致故障识别精度较低与故障识别性能较差。为了解决这一问题,提出煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别方法。首先,利用经验小波变换提取煤矿井下柔性直流输电系统短路故障特征量;其次,根据故障特征量提取结果构建电力相关矩阵,进而获取电力运行状态;最后,融合电力相关数据得出电力短路故障发生的概率,即为短路故障识别结果,实现煤矿井下柔性直流输电系统短路故障识别。实验结果表明,所提方法的故障识别精度高和故障识别性能好,可以在实际中进一步推广。     

煤矿瓦斯煤尘燃烧与爆炸研究现状及展望

瓦斯煤尘爆炸事故是煤矿灾害事故之一,为了预防和控制井下此类事故的发生,国内外研究者采用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对瓦斯煤尘着火特性、瓦斯煤尘复合火焰传播规律及瓦斯爆炸诱导沉积煤尘参与爆炸等进行了深入的大量的研究,本文对该研究方向上的国内外研究成果进行了综合评述,并展望了瓦斯煤尘爆炸未来科研方向上的关注点。     

瓦斯、煤尘共存条件下爆炸极限变化规律实验研究

采用20L近球形爆炸特性测试系统对瓦斯、煤尘共存条件下爆炸极限变化规律进行了实验研究。研究发现:在本实验条件下,煤尘的爆炸下限浓度随瓦斯浓度的增加而逐渐下降,纯煤尘时的爆炸下限浓度是28.4g/m3,当加入1.70%浓度瓦斯时,煤尘爆炸下限浓度下降到7.8g/m3,且煤尘爆炸下限与瓦斯浓度呈指数函数关系变化;瓦斯的爆炸极限随煤尘浓度的增加发生改变,且与煤尘浓度呈不同的指数函数关系;纯瓦斯的爆炸上限为15.8%,而加入100g/m3的煤尘后瓦斯的爆炸上限下降到了12.8%;瓦斯的爆炸下限随煤尘浓度的增加逐渐下降,纯瓦斯的爆炸下限为5.10%,而加入100g/m3的煤尘后瓦斯的爆炸下限下降到了3.1%。研究结果为煤矿井下瓦斯煤尘爆炸事故的防治提供理论依据。     

矿用救生舱抗爆性能试验研究

在断面积7.2m2、全长896m的大型试验巷道中模拟井下瓦斯、瓦斯煤尘爆炸,进行矿用救生舱抗爆性能试验。通过测试爆炸压力及观察舱体内活体动物的受损情况,分析了煤矿井下瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸对救生舱的损坏程度,可为矿用救生舱的研制和安装技术研究提供基础数据。     

煤矿瓦斯(煤尘)爆炸事故破坏特征分析

通过分析煤矿瓦斯(煤尘)爆炸对井下设备及人员的破坏特征,为煤矿研发相关救护装备及控制事故范围,降低事故损失提供依据。     

基于MFCC-CS-MUSIC的矿井提升机故障源精准识别方法研究

在煤矿生产领域中,矿井提升机作为一种辅助运输的设备,在矿井整个运输工程中承担着非常重要的作用,其安全性和稳定性直接影响着煤矿生产效率和井下工作人员生命安全。矿井提升机故障发生后,其声音信号也会随着设备运行状态而改变,因此可以通过分析该声音的特征来检测设备是否处于不正常运行状态。鉴于此提出了基于MFCC-CS-MUSIC实现的矿井提升机故障源精准识别方法。通过采集提升机音频信号,应用MFCC（梅尔频率倒谱系数）算法提取多个通道声音信号梅尔频率倒谱系数进行故障识别;应用MUSIC（多信号分类）故障识别后的音频信号进行定位求得信号的最小化波达方向。将MUSIC算法求得的DOA（波达方向定位）值作为优化变量,以计算DOA和测量DOA之间的差异为目标函数,利用CS（布谷鸟）算法对目标函数进行寻优,从而实现对提升机故障源精准定位。试验和应用结果均表明,利用CS算法优化后MUSIC算法得到的定位坐标误差Δψ在5°以内,实际位置坐标方位角误差Δθ在4°以内。该方法实现了提升机故障准确识别和提升机故障源的精准定位,大幅缩短了排查矿井提升机故障位置的时间,显著提升了矿井提升机的工作效率。     

煤矿瓦斯爆炸事故调查分析及模拟验证技术

针对我国煤矿瓦斯煤尘爆炸事故特点,建立了煤矿重大灾害(瓦斯、火灾)数据库;通过实验室研究,完善了瓦斯煤尘爆炸的理论和技术基础,建立了瓦斯煤尘存在条件下煤尘云着火特征参数计算方法,开发了计算机仿真软件;初步形成了适合我国煤矿特点的瓦斯爆炸事故调查分析及模拟验证成套技术。     

矿井瓦斯煤尘爆炸传播实验研究

煤矿中瓦斯爆炸容易引起煤尘参与爆炸,且掘进工作面是瓦斯煤尘爆炸事故的多发区域。在与实际矿井环境、几何条件相似的大型地下试验巷道中,进行了独头巷道瓦斯煤尘爆炸火焰、冲击波传播试验。试验中,瓦斯煤尘爆炸火焰到达各测点的时间与测点距离呈对数函数关系;爆炸火焰的传播速度在铺有煤尘段迅速上升,过了煤尘段开始下降;火焰区长度约为煤尘区长度的2倍;爆炸冲击波压力在铺有煤尘段前端降到最低值,然后迅速上升到最大值后下降。实验结论为煤矿隔抑爆装置的研制和安装提供了理论基础。瓦斯煤尘爆炸与单纯瓦斯爆炸相比,最大爆炸压力峰值大,火焰传播速度快;瓦斯煤尘爆炸的威力和破坏程度,要远远大于单纯瓦斯爆炸。因此,在煤矿实施防尘降尘技术,具有十分重要的意义。     

国内外防止和隔绝煤尘爆炸概述

<正> 煤尘爆炸是煤矿井下的主要危险之一。自1803年英国的华尔逊特矿发生煤尘爆炸以来,美国、英国、法国、日本、西德及中国等国家均多次发生过重大的煤尘瓦斯爆炸事故。根据国内外资料的不完全统计,各国所发生的重大煤尘瓦斯爆炸事故如表1所示。     

基于ST-SVD-PCA的串联故障电弧特征提取方法

为深入研究煤矿井下串联故障电弧特征及提取方法,分别以电动机和变频器负载为研究对象,开展不同电流条件下的串联型故障电弧实验。采用S变换(ST)对回路电流进行时频域变换,求得S变换矩阵的幅值矩阵作为特征矩阵;对特征矩阵进行奇异分解(SVD),得到矩阵的奇异值;对多组奇异值组成的特征向量进行主元分析(PCA),选取累积贡献率高于95%的主元作为故障识别的特征,实现特征向量的降维;最后采用遗传算法(GA)优化的支持向量机(SVM)算法对故障电弧特征的有效性进行了测试。通过不同负载和工况条件实验,进一步验证了基于上述故障电弧特征的故障电弧识别方法的兼容性,该方法可以有效识别电机及变频器负载回路的串联故障电弧。     

摩擦撞击火花及其事故预防

摩擦撞击火花及其事故预防山东省煤炭工业管理局钟千鑫关键词摩擦撞击火花，瓦斯煤尘爆炸，事故预防１概述煤矿井下发生瓦斯煤尘爆炸事故，严重威胁煤矿安全生产和职工生命安全，给国家带来重大经济损失。发生该类事故的直接原因是工作现场瓦斯积聚和煤尘飞扬严重，其点火...     

在躲避井下爆炸力作用时人体姿势的重要性

通常,井下爆炸总要带来或多或少的严重事故.它除造成物质损失之外,大多数还要造成人员伤亡.在1972年至1979年期间,世界煤矿发生的井下煤尘和瓦斯严重爆炸事件达50次之多.有大约3000名矿工遇险,其中约2000人在爆炸中死亡.详细情况如表一所示.表一:1972至1979年间世界煤矿发生的10次井下煤尘和瓦斯严重爆炸事故的情况:     

煤矿井下局部通风机智能监控系统的设计与应用

文章在概述煤矿井下瓦斯浓度和煤尘爆炸下限浓度关系的基础上,提出了煤矿井下局部通风机智能监控系统设计及应用的必要性,分析了智能监控系统设计原理以及系统组成、控制结构和通信控制系统的运行过程.结果表明,基于PLC控制的煤矿井下局部通风机智能监控系统可兼顾井下瓦斯浓度和煤尘浓度,并根据爆炸性气体浓度变化而实时调节风速和供风量...     

煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响研究

瓦斯和煤尘复合爆炸是煤矿井下爆炸灾害的主要形式之一,研究瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律,是有效防治煤矿爆炸灾害的必备条件。为研究煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限的影响,特选用2种组分不同的煤尘(烟煤和无烟煤)。依据EN 14034标准,使用10 kJ化学点火头在标准20L球形爆炸容器中,分别对2种煤尘的最小爆炸浓度、相同试验条件下的瓦斯爆炸下限以及煤尘与瓦斯的复合爆炸下限进行了测量。试验测得烟煤和无烟煤的最小爆炸浓度分别为50 g/m^3和70 g/m^3,瓦斯爆炸下限为4%。当煤尘中分别通入1%、2%、3%、4%的瓦斯后,烟煤最小爆炸浓度分别降低至40、20、5、0 g/m^3,无烟煤最小爆炸浓度分别降低至50、20、5、0 g/m^3。基于上述测量结果,对比分析了煤尘组分对瓦斯/煤尘复合爆炸下限变化规律的影响,并探讨了Le Chatelier、Bartknecht、Jiang等气粉复合爆炸下限预测模型对瓦斯/煤尘复合体系的适用性。结果表明:2种煤尘的最小爆炸浓度均随瓦斯浓度的增大而降低,但挥发分含量低的煤尘降幅更大,即瓦斯对低挥发分煤尘最小爆炸浓度的影响更为显著。Jiang模型预测值远远偏离实际测量值;Le Chatelier模型预测值高于实际测量值,且误差随瓦斯浓度的增大而增大;Bartknecht模型适用性相对较好,且更适用于低挥发分瓦斯/煤尘复合体系。     

关于瓦斯、煤尘爆炸监控预防综合一体化可行性研究

为了避免瓦斯爆炸及瓦斯爆炸引发煤尘二次爆炸,最大限度降低爆炸强度,设想对井下电子监测监控系统进行综合升级改造研究,形成瓦斯、风量、煤尘系统、关联、综合监测,并根据监测数据,主动做出相关防范动作,从而实现井下瓦斯、煤尘爆炸监测监控、预防、治理的系统化、一体化、自动化,通过分析研究,该设想具有科学性和可操作性,对预防瓦斯爆炸、遏制瓦斯爆炸引发二次爆炸具有积极作用。     

煤尘瓦斯爆炸试验中的微机应用初探

<正> 一、概述 煤尘瓦斯爆炸试验,能研究煤尘瓦斯爆炸的机理、爆炸规律以及隔绝煤尘瓦斯爆炸的传播。目前,世界各国煤矿发生煤尘瓦斯爆炸事故未能完全杜绝。怎样防止煤尘瓦斯的爆炸?若发生了爆炸,怎样隔绝爆炸的传播?这方面的研究正方兴未艾。 为有效地进行煤尘瓦斯爆炸的研究,我     

煤尘云对瓦斯爆炸6种中间产物相对辐射强度的影响

煤矿井下瓦斯煤尘共存爆炸是典型的气固两相化学反应。为了突出了解含煤尘瓦斯爆炸过程中反应中间产物的发展规律，采用瞬态火焰传播实验系统从微观火焰光谱探测角度进行含煤尘瓦斯爆炸现象研究，揭示煤尘云加入后对瓦斯爆炸中间产物光谱特性的影响。体积分数为7%、8%、9%、10%、11%瓦斯分别与130 g/m³煤尘质量浓度的长焰煤、焦煤、无烟煤煤尘云形成混合体系，分析混合体系爆炸过程中关键中间产物的相对辐射强度。实验结果表明，130 g/m³煤尘质量浓度的长焰煤/焦煤/无烟煤煤尘云与不同体积分数瓦斯形成的混合体系爆炸，与瓦斯中间产物辐射强度峰值相比，中间产物辐射强度增强，下部光纤峰值增强幅值比上部光纤的峰值增幅幅度大，6种反应中间产物相对辐射强度峰值由大到小排序为C₂·>O·>CH₂O>CH·>O₂>CHO·。煤种变质程度对中间产物相对辐射强度峰值影响幅度从大到小排序为：长焰煤>焦煤>无烟煤煤尘云。煤尘云参与瓦斯爆炸，增强了瓦斯爆炸体系6种中间产物的...     

防止电火花引发煤矿瓦斯及煤尘爆炸的技术措施

煤矿在煤炭生产过程中有瓦斯和煤尘产生,当瓦斯和煤尘达到一定浓度时,遇到足够能量的火源,就要发生瓦斯和煤尘爆炸事故。瓦斯和煤尘爆炸事故是煤矿危害最大的事故之一,能直接造成重大的人身伤亡和经济损失,对煤矿电气火花引起瓦斯与煤尘爆炸事故进行了分析,提出了其预防措施。     

浅析煤矿井下直流杂散电流的危害与防治

煤矿井下杂散电流是引起瓦斯、煤尘爆炸的一个重要起因,严重威胁到煤矿的安全生产。本文分析了煤矿井下杂散电流的种类,井下直流杂散电流产生的原因和对煤矿安全的危害以及防治措施。