本文關(guān)鍵詞：礦井瓦斯抽采系統(tǒng)與抽采對(duì)象的匹配特性分析

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【摘要】：瓦斯抽采是礦井治理本煤層瓦斯涌出、工作面瓦斯超限事故的最有效手段之一。然而,我國(guó)的礦井瓦斯抽采率很低,遠(yuǎn)低于美國(guó)、澳大利亞等主要采煤國(guó)家的煤層瓦斯抽采率。造成這種現(xiàn)象的主要原因是我國(guó)大部分礦井瓦斯抽采系統(tǒng)智能化程度低、無(wú)法進(jìn)行合理的效率優(yōu)化調(diào)控。因此,建立瓦斯抽采效率優(yōu)化調(diào)控機(jī)制,構(gòu)建智能化、穩(wěn)定可靠的瓦斯抽采系統(tǒng)是實(shí)現(xiàn)煤礦瓦斯高效率、低能耗抽采的關(guān)鍵技術(shù),也將促進(jìn)煤炭的安全高效開采,滿足國(guó)家中長(zhǎng)期能源戰(zhàn)略發(fā)展的要求。本文設(shè)計(jì)了智能抽采系統(tǒng)的框架。該框架包含兩個(gè)實(shí)現(xiàn)過(guò)程:其一,抽采能力與抽采對(duì)象的靜態(tài)匹配性分析;其二,基于物理仿真的動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制。基于智能抽采系統(tǒng)框架,建立了匹配性分析體系并評(píng)價(jià)了抽采對(duì)象的可抽采性與瓦斯抽采綜合能力,研發(fā)了“瓦斯抽采綜合能力及匹配性分析系統(tǒng)V1.0”,并對(duì)平頂山一礦、八礦、十礦進(jìn)行實(shí)例分析。而后,將智能抽采系統(tǒng)劃分成了7個(gè)邏輯層次。第一階段的4個(gè)層次來(lái)實(shí)現(xiàn)設(shè)備的物聯(lián)網(wǎng),第二階段的3個(gè)層次實(shí)現(xiàn)基于物理仿真的優(yōu)化調(diào)控。針對(duì)物聯(lián)網(wǎng)抽采閥門進(jìn)行了概念設(shè)計(jì)并且詳細(xì)地介紹了其工作原理與包含的關(guān)鍵組件,并在Arduino芯片上進(jìn)行嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備程序的開發(fā),最終實(shí)現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)抽采閥門。為物聯(lián)網(wǎng)抽采閥門開發(fā)的功能包括:抽采管道環(huán)境參數(shù)監(jiān)測(cè)與抽采安全事故的應(yīng)急控制。此外,建立了低真空管流系統(tǒng)物理模型來(lái)研究利用閥門對(duì)抽采系統(tǒng)進(jìn)行效率優(yōu)化調(diào)節(jié)。并根據(jù)丁集煤礦泵站的實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)作為模型邊界條件,使得模型更接近真實(shí)情況,最終得到了抽采區(qū)域閥門獨(dú)立調(diào)節(jié)優(yōu)化相關(guān)結(jié)論。研發(fā)了“采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)模擬軟件V1.0”,軟件采用COMSOL with MATLAB與MATLAB GUI技術(shù)研發(fā)。煤礦技術(shù)人員可以對(duì)不同通風(fēng)、開采及抽采條件下采空區(qū)瓦斯運(yùn)移及分布規(guī)律進(jìn)行仿真,從而優(yōu)化工作面通風(fēng)量、推進(jìn)速度、瓦斯抽采量等參數(shù),最終實(shí)現(xiàn)對(duì)采空區(qū)瓦斯的高效綜合治理。軟件包含了采空區(qū)滲透率演化、采空區(qū)氣體非達(dá)西流動(dòng)、瓦斯對(duì)流擴(kuò)散等多種物理過(guò)程的多場(chǎng)耦合數(shù)學(xué)模型。在實(shí)例演示中對(duì)采空區(qū)碎脹系數(shù)、瓦斯?jié)舛取B透率的分布進(jìn)行模擬,并分別反映了壓實(shí)區(qū)的滲透率低、上隅角瓦斯?jié)舛雀叩痊F(xiàn)象,驗(yàn)證了仿真程序的科學(xué)性與準(zhǔn)確性。
【關(guān)鍵詞】：智能抽采系統(tǒng)框架 層次分析法 模糊綜合評(píng)價(jià) 物聯(lián)網(wǎng)抽采閥門 仿真軟件
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TD712.6
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 變量注釋表18-19
• 1 緒論19-24
• 1.1 研究背景19-21
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 研究?jī)?nèi)容及技術(shù)路線22-24
• 2 智能抽采系統(tǒng)框架設(shè)計(jì)24-33
• 2.1 引言24
• 2.2 抽采能力與抽采對(duì)象靜態(tài)匹配性24-28
• 2.3 基于物理仿真的動(dòng)態(tài)調(diào)控機(jī)制28-32
• 2.4 本章小結(jié)32-33
• 3 抽采系統(tǒng)綜合能力與抽采對(duì)象匹配性研究33-52
• 3.1 引言33
• 3.2 匹配性分析體系的建立33-42
• 3.3 軟件開發(fā)與實(shí)例分析42-51
• 3.4 本章小結(jié)51-52
• 4 基于物聯(lián)網(wǎng)的物聯(lián)網(wǎng)閥門研究52-66
• 4.1 引言52
• 4.2 物聯(lián)網(wǎng)閥門的設(shè)計(jì)及運(yùn)行原理52-58
• 4.3 物聯(lián)網(wǎng)閥門的調(diào)控機(jī)理研究58-64
• 4.4 本章小結(jié)64-66
• 5 瓦斯抽采系統(tǒng)物理模型仿真層研究66-85
• 5.1 引言66
• 5.2 采空區(qū)瓦斯流場(chǎng)仿真軟件研究66-84
• 5.3 本章小結(jié)84-85
• 6 結(jié)論及展望85-87
• 6.1 主要結(jié)論85-86
• 6.2 主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)86
• 6.3 研究展望86-87
• 參考文獻(xiàn)87-90
• 附錄一90-92
• 作者簡(jiǎn)歷92-94
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集94

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 祝釗;賈振元;馮智鵬;白雪;吳北平;;瓦斯抽采管路智能放水系統(tǒng)研究[J];煤礦安全;2013年01期

2 張?zhí)燔?許鴻杰;李樹剛;任樹鑫;;溫度對(duì)煤吸附性能的影響[J];煤炭學(xué)報(bào);2009年06期

3 虞曉芬,傅玳;多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)方法綜述[J];統(tǒng)計(jì)與決策;2004年11期

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本文編號(hào)：537648