矿井通风网络在线监测技术研究与应用

为了解决目前我国煤矿通风系统管理人工检测周期长、传感器点监测覆盖范围小,难以满足全局掌握通风系统运行状况的问题,基于通风网络优化布置的传感器实时监测数据,采用动态网络解算算法,研发了矿井通风在线监测系统。该监测系统网络解算与监测结果以直观的三维方式展现,实现对通风系统监控有效性和通风隐患的在线实时监测,并基于该技术在杨河煤业进行了现场应用。结果表明：关键用风点通风网络解算风量误差在5%以内,系统图形与动态解算数据以三维立体展示,极大提高了矿井通风管理人员对通风系统运行状态的把控,可为矿井通风管理、安全生产等提供科学依据和先进技术借鉴。     

深部动力灾害煤层防突预警技术在平煤十三矿的应用

研究确定了平煤十三矿己15-17煤层突出风险因素,从工作面与断层下盘距离、与应力集中区距离、软分层厚度、煤厚变化率、日常预测、动力现象、瓦斯涌出、措施缺陷等方面建立了8个突出预警指标;构建了包括监控预警综合数据库、采掘进度管理子系统、地质测量管理子系统、防突动态管理子系统、瓦斯地质分析子系统、瓦斯涌出分析子系统、预警信息查询网站、预警短信发布子系统、突出预警管理平台等软件的深部矿井突出综合预警系统,并建立了完善的保障机制。     

基于大数据的煤与瓦斯突出预警技术

针对现有煤与瓦斯突出预警技术对数据的分析利用不充分的问题,从大数据生命周期的各技术环节入手,介绍了基于大数据的突出预警技术体系的架构、大数据类型及获取方式。从工作面、区域、生产系统3个方面建立了多参量突出预警指标体系,并依此构建了基于层次分析法的突出预警模型,同时分析得到基于多层关联规则算法的层次分析各因素相对重要度的计算方法,实现了指标权重的自动确定与优化;开发了基于B/S架构模式的突出预警系统,主要包括预警数据库、预警服务、预警网站和移动终端APP。现场试验表明：预警总准确率达91.5%,无漏报现象,实现了预警数据的动态获取、智能分析、实时预警、在线发布与远程查询。将大数据技术应用于煤与瓦斯突出灾害防治是未来的发展方向,基于大数据进行突出预警是可行的,可为煤矿现场突出防治提供决策支撑。     

煤与瓦斯突出防治信息化管理系统构建

针对煤与瓦斯突出防治信息化水平不高导致的突出危险性数据深度分析受阻、突出防治效率效果提升受限等问题,构建了煤与瓦斯突出防治信息化管理系统。该系统主要由突出参数自动上传设备、跨网络数据自动传输技术及专业的信息化管理软件组成,通过三者有机结合实现了对突出防治信息的井下自动上传、地面智能分析、移动审批查询,同时实现了对两个“四位一体”综合防突技术执行情况的过程管控,还将有力推动基于“互联网+”的煤矿安全管理新模式的构建。在阳煤五矿应用效果表明,该系统采用信息化技术大幅压缩了数据填报、审批等中间环节,使日常预测总耗时减少了70%左右,并在该矿首次实现了对煤与瓦斯突出预测、钻孔参数等数据的综合分析与移动审批。     

基于雷达测距的工作面进尺在线监测系统

传统的静态人工测量技术获取的工作面进尺非连续、时效性差,无法满足在线实时预警的要求,针对该问题,设计了基于雷达测距的工作面进尺在线监测系统。该系统采用应答式和反射式雷达测距传感器组合布置工艺,克服了反射式测距雷达测量距离小的不足,解决了应答式测距雷达安装维护困难、难以实时测距的问题。分析了雷达测距原理,并开发了由反射式和应答式雷达测距传感器构成的矿用本质安全型雷达测距传感器。测试结果表明,该系统能够稳定、可靠地实现工作面进尺在线监测、实时采集与分析,当测量距离小于200m时,最大绝对误差为0.24m,测量距离和精度能够满足瓦斯灾害预警的要求。     

基于多源信息融合的煤与瓦斯突出动态预警模型

针对传统的煤与瓦斯突出预警模型融合度不高、自分析与优化能力不足、预警原因难追溯等问题,采用关联规则算法和证据理论算法相结合的方法,建立了基于多源信息融合的煤与瓦斯突出动态预警模型。分析了定性和定量预警指标对应的关联规则项目设置方法,定义了用于煤与瓦斯突出预警分析的关联规则,得到强关联规则确定方法和预警指标优选方法;建立了用于煤与瓦斯突出预警分析的证据理论识别框架,确定了基于关联分析结果的基本置信度分配规则,并给出证据合成方法和基于类概率函数的融合决策方法;研究得出采用基本置信度分配函数进行预警原因追溯的方法,并给出了模型动态更新方法。测试结果表明,利用该模型进行煤与瓦斯突出预警分析,可实现预警指标自动筛选、多指标自动融合分析与决策、预警原因自动追溯及模型的动态更新优化。采用该方法进行煤与瓦斯突出预警是合理可行的。     

基于事故树分析的煤与瓦斯突出预警指标体系

科学、合理的预警指标体系是准确、可靠预警煤与瓦斯突出的前提。以两个“四位一体”综合防突技术体系为依据,编制了煤与瓦斯突出事故树,对事故树基本事件进行了归纳和分类。根据分类结果,从生产系统缺陷、客观突出危险、防突措施缺陷、防突管理隐患等4个方面,构建了煤与瓦斯突出预警指标体系框架。在此基础上,分析各预警要素与煤与瓦斯突出之间的关系,设计和选取了52个预警指标,建立了煤与瓦斯突出预警指标体系。煤与瓦斯突出预警指标体系的建立,可为煤与瓦斯突出预警方法、模型研究和预警系统开发提供指导和支撑。     

基于措施缺陷分析的煤与瓦斯突出预警方法及系统

以预警指标和模型为基础,研究了基于措施缺陷分析的预警思路、等级划分方法及预警准则,形成了一套合理的预警方法;同时以计算机技术、网络技术和信息技术为手段,建立了基于措施缺陷分析的突出预警软件系统,实现了对防突措施缺陷的快速辨识和分析预警。现场应用结果表明,该套预警方法和系统行之有效,可为防突工作提供重要决策依据。     

瓦斯灾害区域安全态势预警技术

为进一步提高我国煤矿瓦斯灾害区域防控能力、提升监管监察执法效能,研究了瓦斯灾害区域安全态势预警技术。根据我国煤矿监管监察行政管理模式,将预警区域划分为全国区域、省(市)级区域、煤监分局管辖区域、地市级行政区域4个区域层级,并根据分级管控的需要将预警划分为蓝色、黄色、橙色、红色4个等级,其对应的风险程度依次升高;从区域煤矿固有自然属性、矿井布局及采掘条件、事故的时空规律、宏观技术和经济政策、矿井重大隐患5个方面建立了瓦斯灾害区域安全态势预警指标体系,并构建了基于层次分析法的预警模型,实现了多指标的融合分析与决策;设计、开发了瓦斯灾害区域安全态势预警软件系统,实现了数据的动态采集与存储、综合分析和实时预警。     

SOFC氧离子导体电解质材料的研究进展及性能优化策略

典型的固体氧化物燃料电池(SOFC)由致密电解质、多孔阴极和阳极三部分构成。其中,电解质介于阴极和阳极之间,是一种具有全固态结构的氧化物陶瓷材料。电解质是SOFC的核心部件之一,是电池工作温度和电池性能的决定性因素。目前,对于高温电解质材料的研究与应用已经相对成熟。但是,在电池高温运行条件下,会导致电极和电解质界面反应、密封困难及使用寿命变短等问题。因此,SOFC电解质的发展逐渐趋向于中温化。但随着工作温度的降低,电解质欧姆阻抗(Ro)势必增大,使得电池的电导率下降。基于此,电解质在中温下的性能提升以及优化近年来备受关注。文中综述了几种不同类型的氧离子导体电解质最新研究进展,并论述了SOFC中低温运行条件下电解质性能提升的主要优化策略。