Development of underground mine monitoring and communication system integrated ZigBee and GIS

An automated underground mine monitoring and communication system based on the integration of new technologies is introduced to promote safety and health,operational management and cost-effectiveness.The proposed system integration considering Wireless Sensor Network(WSN) assisted Geographic Information System(GIS) enables to monitor and control underground mining applications from surface office.Based on the capabilities of WSNs,ZigBee network is adapted for near real-time monitoring,ventilation system control and emergency communication in underground mine.ZigBee nodes were developed to sense environmental attributes such as temperature,humidity and gases concentration;switching ON and OFF ventilation fans;and texting emergency messages.A trigger action plan for monitored attributes above normal and threshold value limits is programmed in the surface GIS management server.It is designed to turn the auxiliary fans on remotely or automatically in orange condition and sending evacuation messages for underground miners in unsafe(red) condition.Multi-users operation and 3D visualisations are other successful achievements of the proposed system for the underground monitoring and communication.

地下洞室群施工污染物运移特性试验研究

地下洞室群具有结构断面差异大、通风网络复杂、污染源多等特点,对施工过程中洞室内污染物运移特性进行研究有利于改善通风方案,提高施工通风效率。针对复杂地下洞室群施工过程中不同施工阶段污染量大、通风方案不易与施工进度实时结合、风流场复杂等问题,通过大比尺模型试验对洞室内污染物的运移规律进行研究,结果表明:通风除尘用时与运移距离、初始质量浓度、通风风速之间均呈对数关系,随粉尘运移距离和洞室初始粉尘质量浓度增大,降低粉尘质量浓度用时延长,随隧道进口风速和风管出口风速增大,粉尘质量浓度降低用时缩短;综合考虑除尘效率与能耗,风管出口风速1.5 m/s、隧道进口风速3.0 m/s,以及隧道进口风速0.5 m/s、风管出口风速2.5 m/s,这两种风速组合更易于粉尘排出;针对洞室内粉尘质量浓度较高的区域,通过优化风管位置,使风管贴合于洞室壁面,减少壁面处涡流区的数量,以降低粉尘质量浓度。

煤矿开采通风安全技术探讨

煤矿生产中,应采取合适的通风安全技术,解决通风安全隐患,保障煤矿生产的安全、高效开展。阐述了煤矿开采中应用通风安全技术的意义,深入分析了煤矿井下开采作业中的主要通风安全问题,在分析矿井通风安全技术的基础上,提出几点通风安全技术应用方面的建议,可以为煤矿开采通风安全工作提供借鉴。

高原瓦斯隧道“风帘+巷道式”通风方案应用研究

合理的通风方案设计是保证高原瓦斯隧道安全施工的基础。针对高原瓦斯隧道通风难度大、施工危险性高等难题,基于“风帘+巷道式”通风方案,采用通风网络设计计算、Fluent数值模拟计算与工程现场应用的方法,探究“风帘+巷道式”通风方案在高原瓦斯隧道中的应用效果。结果表明:“风帘+巷道式”通风方案不但能满足大风量通风需求,而且风帘的设计可有效解决瓦斯回流问题,保证运输安全;基于Fluent数值模拟计算,揭示了瓦斯气体具有贴壁扩散的规律,瓦斯先聚集于隧道顶部后贴壁扩散到隧道内,且回风侧的瓦斯体积分数高于风管侧,在距掌子面20 m外,所有指标均满足安全施工规范要求,各断面瓦斯平均体积分数低于0.5%,通风效果显著。研究可为类似的高原瓦斯隧道通风方案实施提供参考。

新形势下的地质矿产勘查及绿色矿山开采探析

在新形势环境下,需要将现代先进技术应用到地质矿产勘查中,以促进勘查工作质量和效率的提升;与此同时,在当前绿色矿山开采理念下,还需要科学运用好绿色环保技术,不断提升矿山开采的环保性。就此,论文主要对地质矿产勘查与绿色矿山开采展开了详细、认真的剖析,希望能够为广大同行提供一定的参考。

孟村煤矿双主扇运行通风系统优化改造

矿井通风是保障矿井安全的主要技术手段之一。以孟村煤矿通风系统为工程背景,对原有的通风系统进行综合分析,提出现场通风方案存在的问题,并对提出的优化改造方案进行模拟对比。结果表明,利用ObjectARX技术建立的通风系统三维模型,模拟结果与现场测定数据误差小于10%,模型及相关参数具有可靠性。根据现存矿井通风系统问题,提出二号回风立井井底贯通、中央回风大巷功能优化、二号回风立井主通风机未启动前安装调节风门等3条措施。根据这3条改进措施,对改造后的通风系统进行模拟计算,得出应用优化措施后主、副井底进风大巷及403盘区一号回风大巷通风能力能够满足过风要求;二号回风立井投运后,中央一、二号辅助运输巷、中央胶带巷和二号水仓西部联络巷风速分别为6.4 m/s、4.0 m/s、3.3 m/s、3.8 m/s,403盘区一号回风大巷最大风速约5.5 m/s,表明该优化改造措施方案可有效解决孟村煤矿通风系统存在的问题,实现通风系统的合理配置。

水电工程大型地下洞室群施工通风系统数值计算

通风是大型地下洞室群施工中的重要环节。目前施工通风网络风量的数值解算主要是以简化的Scortt-Hinsley方法为基础。此法的应用具有一定的局限性。本文采用理论上完备的Newton-Raphson方法编制数值解算程序,并以溪洛渡水电站地下洞室群为实例,进行通风模拟计算。将计算结果与用Scortt-Hinsley法编制程序的计算结果进行了对比分析,以期探讨更可靠的风量解算方法,并为整个通风网络系统的调节、优化提供理论依据。

浅析城市地下快速道路网

本文首先通过对大城市交通主要解决方案的对比,并列举出城市地下道路网在解决城市交通问题中的优势及其特点,得出发展城市地下道路网的必要性的结论。然后简要介绍了国内外在地下快速道路方面所开展的研究活动和工程实例。在理论探讨的基础上,本文以重庆市渝中区地下快速通道工程作为实例,介绍了城市地下道路网所涉及的主要技术关键点。文章最后提出了开展城市地下道路网系统研究的展望。

地下洞室群自然通风网络计算机分析模型

依据自然通风网络稳定流动的物理规律和图论的相关理论 ,对热源形式作了简化 ,建立了约束气流温度参数的补充方程组 ,推导出其矩阵表达式 ;根据网络分支流量温度参数的耦合特点 ,提出模型求解的一种数值计算方法 。

某钨矿通风优化方案研究

针对某钨矿山原通风系统的现状,通过网络优化,采取相应的技术措施,使矿山由于开采范围的变化、开采深度的延伸、开采作业地点的改变及工作面的推移等产生的通风问题得以有效解决,改善了矿山作业点的作业环境,对相似矿山具有指导意义。

我国交通隧道技术进步及前沿科学问题

为评估《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006—2020年)》实施情况,系统梳理了近14年来我国交通隧道在工程勘察、结构设计、施工技术与装备、通风与照明、运营养护和环保建设等方面取得的主要技术进步与创新。对未来隧道行业的技术发展作出展望,提出复杂条件超长隧道、跨海隧道修建技术、城市地下道路网建设与运维技术、隧道绿色可再生能源互补式综合利用技术、隧道病害智能诊断与快速修复技术、超长复杂隧道与地下工程智慧防灾技术等方面面临的新需求和新挑战。

我国煤矿通风技术与装备发展现状及展望

从通风理论、通风系统、通风装备、通风监控4个方面对近年来我国矿井通风取得的最新成果进行了梳理,分析总结了矿井通风可靠性、通风网络解算、灾变风流控制等通风理论方面取得的进步;介绍了通风系统、采煤工作面通风、掘进工作面通风的新理念,主要通风机、局部通风机和矿用风筒在内的通风新装备在煤矿中的应用现状,以及通风传感器、主要通风机监测、矿井通风网络监测的发展状况。最后在分析目前我国煤矿通风技术与装备存在的问题的基础上,对矿井通风在矿井系统整体布局、设备制造水平、通风监控技术和系统抗灾能力等方面进行了展望,以期为矿井通风技术的发展提供借鉴。

地下水电站通风网络设计与风机匹配

以某巨型地下水电站为例,分析了水电站的工艺流程、设备布置及其发热量的分布情况、各部位的空气设计参数等,总结了通风网络流程设计的特点。根据通风流程,绘制了主要洞室的通风网络图,对网络结构进行了分析。依据网络回路压力平衡原理,提出了基于设置零压力节点匹配洞室群各类风机的方法,并明确了厂内可设置为零压力节点的空间场所。

通风网络图自动生成与编辑软件的研制

为了改变矿井通风网络图绘制困难的现状,达到高效绘制目的,通过对各种绘制方式的深入研究,提出了基于.NET的AutoCAD二次开发实现通风网络图自动生成与编辑的技术,着重分析了通风网络图自动生成的具体实现原理和算法,并在此基础上进行了开发实现和实践应用。应用结果表明,由该软件自动生成的通风网络图符合绘制原则。同时,利用步骤模仿技术实现了动态可视化图形编辑功能,很好地满足了现场工程技术人员的绘图需求,提高了绘图效率。

有热源巷道风流温度分布非稳定模型及数值计算

针对矿井有热源巷道中风流温度分布非稳定计算问题,通过通风巷道存在放热源-对流-扩散-热交换的非稳定温度传播方程,建立一维有限元数值模拟求解方法的数学模型,讨论按放热强度(2类热流量条件)的热源项处理算法,给出有热源通风巷道风流初始温度均匀分布与非均匀分布的定解条件,并编写计算机仿真程序进行求解计算。结果表明:在起点27℃-热源300 kW和起点32℃-热源100 kW的不同边界条件和热源强度下,有热源通风巷道中温度分布的非稳定传播过程;数值解收敛准则用Peclet数来衡量,取Pe<2作为收敛条件,程序中根据Peclet数自动加以判断,算例中剖分单元长度1.5 m,模拟时间步长取2 s不发生振荡。实现了巷道中风流各点的温度和温度分布随时间的变化过程的描述,为矿井系统多设备热源散热计算及热害防治设计提供基础算法。

低温岩层预冷入风流技术研究与应用

随着矿井开采深度的增加 ,井下的热害日趋严重 ,尤其对于深井条件下 ,降温工作就成了安全工作极为重要的内容。本文阐述了低温岩层预冷入风流技术的试验研究成果 ,在采用通风降温技术的过程中 ,结合该项成果的应用 ,明显地改善了深井通风的降温效果 ,降低了通风降温工作的成本 ,取得了较好的技术经济效果。

基于PLC的地铁通风空调控制系统设计

随着计算机控制技术的迅速发展,以微处理器为核心的可编程序控制器已逐步取代继电器,普遍应用于各行各业的自动化控制领域。该文主要探讨了AB公司的PLC及其网络技术在西安地铁一号线通风空调控制系统中的应用,详细阐述了通风空调控制系统的组成与控制策略,并介绍了PLC控制程序与触摸屏上位监控程序的开发设计。该控制系统已在西安地铁实际工程项目中成功应用,取得了良好效果。

基于信息化技术的矿井通风瓦斯灾害预警平台建设与应用

开发建立了通风在线监测及分析预警系统和煤与瓦斯突出综合预警系统,并建立了信息采集支撑系统,形成了矿井通风瓦斯灾害预警平台。该平台现场应用效果良好。

地下汽车库通风排烟系统的节能设计

分析了变频技术对风机调节的影响 ,指出地下汽车库通风排烟系统采用定风量设计不利于系统节能 ,该系统宜采用变风量设计 。

基于BIM技术的地下车库设计研究

BIM技术是建筑行业发展的热点方向。本文概要介绍了BIM技术特点,分析了BIM技术在地下车库工程设计过程中碰撞检查、车位优化、通风模拟等的应用,提出了基于三维的BIM建模方法,与传统二维工作方式进行了对比。结果表明:BIM技术应用于地下车库工程,可大幅提高工程项目的施工管理水平,并使其转化为实际的经济效益。