无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统中的应用

近年来,我国煤矿安全事故频发。文章提出了无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统中的应用,论述了无线传感器网络的原理和优点,以及无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统中的设计基础。基于目前煤矿安全监控系统的智能化程度不高的现状和存在的问题,提出了煤矿安全智能监控系统的设计方案和监控机制,探讨了无线传感器网络在煤矿安全智能监控系统应用中的可行性、方法和途径。

煤层自燃模拟实验

以柴家沟煤矿煤样为测试煤样,利用自主研发的煤层自燃实验系统,对煤层的自燃过程进行了模拟实验。根据实验测试数据,对煤温与供气量以及实验过程的各个指标气体情况进行了分析和研究,从而得出柴家沟煤矿煤层自燃的临界温度、瓦斯脱附温度等各个指标参数,其结果对预测和防治煤层自燃火灾具有指导意义。

综采面煤层自燃综合防治技术研究

在分析谢桥煤矿1201(3)工作面特点的基础上,采用注氮、灌浆、注胶综合防灭火技术对综采面防灭火进行了技术研究。通过对谢桥煤矿1201(3)工作面进行实验,证明注氮、灌浆、注胶综合防灭火技术对预防煤层自燃有重要意义。

矿井安全无线监控系统的研究

文章介绍了无线传感器网络技术和GPRS技术在矿井安全监控系统中的研究与应用,论述了无线传感器网络的原理和优点以及其在矿井安全无线监控系统中的设计基础。提出了矿井安全无线监控系统的设计方案和下位机的监控机制,该系统在主井中以光纤传输,在巷道中以无线电波传输,可随时根据井巷布置变化灵活改变节点位置或增减节点数量。

机械密闭取芯瓦斯含量测定集成技术研究

为了更准确地测定煤矿井下瓦斯含量,研制出基于煤层钻孔直接机械密闭取芯的瓦斯含量测试装置,使瓦斯解吸和取芯装置一体化。装置设计的联动关闭部件实现了孔内取芯密闭,避免传统取芯装罐程序,解决了煤芯暴露时间长、瓦斯逸散量大的问题。通过机械密闭取芯技术现场试验,并与传统方法进行对比分析,32组试验瓦斯含量测定结果比传统方法增加21.8%以上。结果表明:装置实现了在煤层钻孔内直接密闭取芯功能,简化了测定流程,提高了煤矿瓦斯含量测定精度。应用该装置可最大限度地减少煤样暴露时间。

煤层自燃过程的实验模拟研究

分析煤层自燃的特点,对煤层的自燃过程进行试验模拟;利用实验测试数据,对煤样的发火特性进行规律性研究和分析。通过实验数据结果,对分析和预测煤层自燃的过程、防治煤层自燃火灾,都具有非常重要的指导意义。

基于注入压降法的煤层气指标试井试验

为了准确地测出煤层气的指标参数,将注入压降法应用于煤层气指标测试中,应用预先设计好的试验流程及试验设备对煤层进行注水测试。介绍了注入压降在煤层气测试中的应用情况,进行了基于注入压降法的煤层气指标试井试验。试验结果表明,注入压降法的煤层气指标试井试验在煤层气测试中是非常有效、普遍的方法。

不同完井方式下注入/压降煤储层参数法测试结果对比

为了得到煤储层参数,采用注入/压降试井法对裸眼、套管、套管内射孔、压裂等不同完井方式下的煤储层参数进行了对比试验与分析。结果表明:在井筒稳定情况下,应首选裸眼井试井方式;在井筒稳定性较差的情况下,应采用套管内测试,而套管内射孔后注入/压降测试次之;裸眼井测试结果能够更加准确地反映煤储层特征,压裂测试结果可以直接指导煤层气井初期的排采工作;套管内射孔后测试由于受到固井、射孔等工序的影响,测试结果没有裸眼井和压裂井测试结果准确;套管内试井应该延长测试时间和注入压力等可控因素,从而获得更加可靠的测试结果。

基于干扰试井技术的煤层气储层参数测定

为弥补传统注入压降试井测试结果以点代面的问题,提出基于煤层气干扰试井的储层参数测试方法,阐述了其基本原理、测试方法和数据分析依据。以沁水盆地南部1口激动井和4口检测井组成的井组为例,结合该井组前期注入压降法、历史拟合法测试结果,并与干扰试井测试结果进行对比分析。结果表明,煤层气干扰试井法各井测点渗透率接近利用排采数据的历史拟合值,且高于注入压降测值,但3种方法获得数据处于同一数量级之内;煤层气干扰试井技术方法可以反映试验5口井的区域渗透率分布特征,其区域东南方向渗透率较大,即为主裂隙发育方向。结合3种方法测得的参数值对比可知,煤层气干扰试井法既可获得离散点的参数值,又可以获得区域井组的连通性和优势渗流方向,结果有助于认识区域储层参数,为进一步的井网和排采井的布置提供比较直接的数据依据。

瓦斯地质因素对瓦斯涌出的影响

在分析大量资料的基础上,探讨了煤层瓦斯涌出量与煤层倾角、褶皱、断层、煤的变质程度、煤层露头、地质构造、水文地质条件和含煤地层累计厚度等地质因素之间的关系,以及煤层倾角、褶皱、断层等地质因素对煤层瓦斯涌出量的影响。

煤层气利用技术研究现状

根据煤层气的物理化学性质,从民用燃气、化工应用、瓦斯发电、矿井乏风利用、甲烷的液化诸方面简述了国内外煤层气的利用现状。我国煤层气资源丰富,但开发利用处于起步阶段,今后应加大煤层气开发工程技术,储存和提纯技术及煤层气利用技术的研究。

煤样自燃性升温程序实验研究

以铜川煤矿煤样为测试样品,利用自主研发的煤层自燃性升温的实验系统,对煤层的自燃过程进行实验模拟。根据实验测试数据对煤温与供气量以及实验过程的指标气体情况进行分析,得出煤层自燃性的临界温度、干裂温度等各个自燃特性。实验结果对煤矿分析和预测煤层自燃的过程具有指导意义。

煤矿安全投入评价指标体系构建方法研究

为合理选择煤矿安全投入评价指标体系,根据煤炭企业的长期安全发展,在分析现有的煤矿安全投入评价指标不足的基础上,建立了人、科学技术、安全管理3个2级指标和16项3级评价指标的多因素的评价指标体系。通过分析确认了指标的合理性和准确性,该指标既能反映事故预防与控制,也反映了企业长期安全发展。研究表明:煤矿安全投入促进安全供给和安全需求在总量和结构上的平衡发展,是逐步实现煤矿安全投入良性循环的基础,才能保证煤矿的长期安全发展。

基于流体注入诊断法的煤层气试井技术研究

为解决传统试井测试时间较长、数据分析不能得到唯一解等问题,分析和阐述了流体注入诊断法试井的基本原理、方法和数据解释,以沁水盆地东北缘参-1井现场试验为例,结合该井及其他区块6口井的注入压降法、历史拟合法与流体注入诊断法的测值进行了综合对比分析。研究结果表明:按同一口井同一煤层、同一钻进平台2口井同一煤层、邻近2口井同一煤层和同一区块2口井同一煤层的3种方法测定渗透率:流体注入诊断法渗透率值接近排采后期历史拟合值且均高于注入压降法测值,但3者数据处于同一数量级之内;注入压降法与流体注入诊断法2种方法测得储层压力数据相差不大;结合3种方法的测得参数值,流体注入诊断法测得参数反映了煤层气储层参数的特征。

基于CC1020的煤自燃无线温度传感器自组网络监控系统的研究

针对采空区遗煤自然发火问题,文章提出了一种基于CC1020的煤自燃无线温度传感器自组网络监控系统的设计方案,给出了系统总体结构,详细介绍了基于CC1020煤自燃无线温度传感器自组网络节点的硬件及软件设计。实验测试结果表明,基于CC1020的煤自燃无线温度传感器自组网络监控系统具有通信距离较远、穿透性和绕射性较强等特点,更适用于煤矿井下存在障碍物、巷道空间狭小、巷道弯曲等复杂多变的环境。

煤层气含量密闭取心测定装置及测试技术

为了解决煤层气含量损失气估算不准的问题,研制了煤层密闭取芯煤层气含量测试装置,该装置采用模块化设计、双筒单动结构,解体性好、便于拆卸和维护,与各种钻机、钻具、泥浆泵、气体解吸仪等设备的配套。在国内2个煤矿区井下试验45组和地面进行2口井的对比试验,密闭取芯测试结果比绳索取芯/传统瓦斯测试结果高出25.35%以上,对于松软和煤体结构较破碎煤层,其测试结果高出绳索取芯/传统测试结果的35.48%以上,密闭取心测试结果将更好。研究表明:煤层气含量密闭取心测试技术革新了煤层气取芯工艺,克服了常规取芯方法的不足之处,缩短了暴露时间,最大限度地避免了甲烷气体损失,简化了测试工艺,提高煤层气含量测试精度;通过现场实践该技术的应用可以提高瓦斯含量测试数据的可靠性。

瓦斯涌出量预测研究现状和进展

在分析大量的瓦斯涌出量预测技术资料基础上,总结出瓦斯涌出量的发展历程。通过对瓦斯涌出量预测新技术及新方法的比较,总结出瓦斯涌出量预测技术存在问题及瓦斯涌出量预测技术的发展方向。

综采工作面瓦斯综合治理技术研究

在分析潘一煤矿2322(3)工作面特点的基础上,采用保护层开采,底抽巷抽放卸压瓦斯,抽放远程卸压等技术对瓦斯进行抽放,对综采面瓦斯进行了技术研究。通过对潘一煤矿2322(3)工作面进行实验,证明利用上述技术对预防煤层瓦斯治理有重要意义。

不同介质下物理法活化制备兰炭基活性炭实验研究

以粒径小于6mm的废弃兰炭末为原料,高温下分别用水蒸气和CO2为介质活化制备兰炭基活性炭。采用碘吸附实验、N_2吸附/脱附实验和SEM等手段对成品的孔隙结构进行表征,比较了不同温度下活化介质对成品孔隙形成过程的影响,并分析了活化机理。结果表明:水蒸气活化速率更快,在温度较低时反应就能充分进行。随着活化温度的升高,两种活化介质制备活性炭的碘吸附值先增加后减小,收率均降低;N_2吸附/脱附实验表明,两种吸附等温线均符合I型吸附曲线的特征,成品微孔发达并含有中、大孔,900℃和1 000℃分别是水蒸气和CO_2活化过程的最佳温度,CO_2活化效果更好,成品的微孔比表面积和微孔体积低,平均孔径更大;机理分析表明,随着活化温度上升,先持续发生径向造孔作用,再发生横向扩孔作用,径向活化是活性炭形成发达微孔的主要控制过程。

基于BioLAB的矿工不安全行为与噪声关系试验研究

为有效预防和控制煤矿矿工不安全行为,基于噪声是影响矿工不安全行为较大的环境因素之一这一事实,构建由行为数据采集系统(MindWare BioLab生理指标测试仪)、注意力集中能力测定仪、基础信号分析系统等3个部分组成的噪声场景个体行为能力测试系统,对10名试验对象进行研究。利用SPSS18.0软件,研究被测试者生理指标与噪声的关系,噪声对操作出错次数的影响,并计算试验对象在噪声情景下的个体行为能力。结果表明,噪声对试验对象的生理指标影响明显,有噪声时试验对象的操作更容易出错。