煤矿瓦斯重大危险源远程预警理论与技术基础研究项目摘要

研究基于风网点监测的瓦斯流、瓦斯场分析理论和实时识别风网瓦斯危险源状态的理论与方法，建立风网瓦斯流、瓦斯场实时分析和风网瓦斯流实时调控的理论与交互式操作模型，开发风网分析与调控分析程序及数据库，解决国内外安全监测与风网分析的脱节问题。以计算流体力学(CFD)理论与技术为研究基础，实时模拟分析瓦斯场，实现瓦斯场的可视化。研究风网瓦斯流、瓦斯场分析数据与煤矿事故数据融合理论与方法，结合神经网络理论与技术，实现瓦斯动力灾害实时预警。在实时风网监测和调控分析理论及技术、瓦斯流与瓦斯场分析的可视化理论与技术及实时识别瓦斯重大危险源、瓦斯灾害预警的危险源目标识别的数据层融合、特征层融合、事故信息融合和决策级信息融合理论与方法及有针对性的瓦斯防控技术体系等方面取得突破和创新。

针对煤矿瓦斯重大危险源，开展远程预警理论与技术基础研究：① 矿井风网实时分析与调控理论及方法；② 瓦斯流监测与瓦斯场分析的可视化理论及关键技术原理；③ 瓦斯监测数据与煤矿事故数据融合理论与方法。发表论文13篇，完成发明专利设计4项，软件设计1项，4次受邀在国内外会议上做特邀报告。 1.研究了煤矿井下通风巷道风流与风压的合理监测点，验证了巷道断面凤速分布与传感器的布置可靠性。在风压监测中发现了大气压力对监测风压的周期性影响，在矿井的反风过程中，成功监测并记录了反风前后的风速变化曲线。以图论和矿井通风可视化仿真系统( VentGIS) 为基础，建立了角联分支数、网络结构熵快速估算模型。用VB语言开发的矿井风网可视化与实时解算系统，为实际生产中矿井通风管理提供了科学便捷的方法。 2.系统总结了矿井瓦斯时间序列自身所具的趋势性、相关性、周期性及异常性4 种特性，展望了K 线理论的应用前景。采用Fluent 软件建立并开发了高瓦斯综采工作面立体抽采瓦斯的CFD 模型，编制自定义函数，模拟瓦斯抽采与控制方式。CFD软件模拟瓦斯危险源的失控状态，结合瓦斯危险源辨识和事故案例，对瓦斯爆炸危险性进行定量风险评价。为瓦斯重大危险源的防控提供理论与计算案例及工具。 3.建立了煤岩体变形和瓦斯流动方程的关系,运用COMSOL Multiphysics 数值模拟软件模拟了某矿上保护层开采后下方的被保护层应力分布和瓦斯运移规律。借助FLAC3D软件研究三维岩石拉伸断裂瞬间破坏和煤岩瓦斯动力灾害瞬间断裂破坏机理。 4.项目研究以安徽淮南矿区和陕西旬邑青岗坪矿业公司为实验基地，将理论研究成果直接与生产需要相结合，解决了煤层瓦斯重大风险源状态测试关键技术----煤储层含气量与瓦斯压力测定及评价方法，并将提升为行业标准，具有重大的理论意义和经济价值。 5.给出了安全科学的科学定义和定位与防灾减灾的作用。 2100433B

目录

1绪论

2矿山重大危险源辨识评价原理的基础研究

3矿山重大危险源辨识研究

4矿山重大危险源事故危险性评价

5瓦斯爆炸事故危险源致灾概率量化研究

6一般空气区瓦斯爆炸冲击波传播规律研究

7矿井火灾严重度评价

8煤矿安全预警的原理及内容

9煤矿安全预警系统2100433B

煤矿工业面临着矿井工作环境复杂、瓦斯安全事故频发的现状。目前，瓦斯监测技术还存在预警能力弱、智能化程度低、准确度低和系统可靠性低等缺点，严重制约着煤矿工业向安全、绿色和高效方向发展。针对煤矿工业的现实需求，本项目提出研究一种“基于柔性光栅与柔性驱动的全光型煤矿瓦斯红外吸收光谱检测”新思想。项目将研发光驱动柔性光栅变形进行光谱扫描检测、光驱动微泵等新技术，最终实现矿井下瓦斯浓度全光型、远程、快速、准确探测。该技术方案中矿井下仅有光学器件，无电源等电子器件，消除了电路短路、放电等故障对矿井安全的潜在威胁。项目将探明这种新思想的检测原理和方法、各种影响因素对检测精度的影响规律，最终建立一套远程、全光型的瓦斯实时监测系统的原型样机。该新方法具有检测精度高、系统稳定可靠、成本低等优势，适于大面积应用，将为煤矿工业等危险行业提供一种廉价、先进的检测方法和技术，具有重要的理论和实际意义。

《煤矿瓦斯重大灾害预警理论及应用》针对中国煤矿瓦斯事故发生频繁，但相关理论研究不足的现实，通过运用危机管理理论、层次分析法、可拓理论、粗糙集、属性数学、人工神经元网络和模糊数学等理论和方法，结合实证分析，对煤矿瓦斯重大灾害预警理论进行了深入而系统的研究，为煤矿实施瓦斯灾害预警系统提供理论基础和分析技术的支持。《煤矿瓦斯重大灾害预警理论及应用》主要内容有：煤矿瓦斯重大灾害预警的理论框架和预警机制、煤矿瓦斯灾害预警的指标体系、预警模型和运行保障机制、煤矿瓦斯重大灾害预警系统的应用实例。