高河煤矿通风信息管理系统的实现与应用

摘要

煤炭在我国能源消费结构中一直处于主要地位，在未来短时间内，我国还不能摆脱对煤炭的依赖。统计数据显示，我国煤炭年产量在2016年底达到近40亿吨，伴随高产量而来的是煤炭行业的高事故率和高死亡率。随着浅部煤炭资源的开采殆尽，煤矿开采逐渐转向深部发展，使瓦斯事故更为突出，而治理瓦斯的最主要最基本的方法就是矿井通风。近年来，计算机技术迅猛发展，在矿井通风领域也有了广泛应用，国内外许多学者开发了各种矿井通风管理软件系统，但是由于煤矿行业的特殊性，不同矿井由于区位不同，地质条件不同，赋存煤炭资源不同以及开拓开采方式不同，导致这些通风管理软件系统不能通用，因此需要根据具体矿井的自身特点，有针对性的进行需求分析，开发相应的通风信息管理系统，才能达到最优的管理及应用效果。
　　本研究主要内容包括：⑴分析了国内外不同矿井通风管理系统的发展现状及优缺点，明确了GIS技术在矿井通风信息管理当中应用的重要性及便利性。⑵研究了煤矿GIS数据处理技术及矿井通风监测技术，将GIS技术运用到煤矿通风信息管理中，包括煤矿通风系统的拓扑信息管理以及煤矿通风系统的属性管理。⑶结合高河煤矿的自身特点，根据其通风系统的布置方式，有针对性的进行了系统需求分析与总体设计，确定了高河煤矿通风信息管理系统应包括通风专业模块、绘图模块、参数模块、安全模块以及信息管理模块等，对系统各个模块的数据库进行了数据库机构设计，为系统的开发打好基础。⑷采用UML建模语言进行设计，使用面向对象的开发语言和GIS组件技术进行开发，以Oracle和ArcSDE建立并管理数据库，运用GIS技术结合高河煤矿的通风监测系统，建立了高河煤矿通风系统信息管理系统。⑸针对高河煤矿通风系统存在的问题，利用所开发的通风信息管理系统对其进行优化，结果显示，将双“U”型通风方式改为偏“Y”型通风方式，可以有效解决工作面上隅角瓦斯超限问题;有效减小切眼内部风速，降低扬尘;改善了工作面及端尾区域的工作环境并降低巷道施工成本等。

目录

声明

摘要

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 国外研究现状

1．2．2 国内研究现状

1．4 研究内容

第二章 煤矿GIS数据处理及矿井通风监测技术研究

2．1 数据采集与处理

2．1．1 空间数据获取

2．1．2 空间数据处理

2．1．3 属性数据

2．2 异种信息集成

2．2．2 空间数据模型

2．2．3 多源数据集成

2．3 矿井通风参数测定

2．3．1 测定目的

2．3．2 通风参数测定的技术依据及方法

2．3．3 通风参数测定过程

2．3．4 建立通风参数数据库

2．4 矿井通风网络理论及解算

2．4．1 图论

2．4．2 通风网络的表示

2．4．3 通风网络解算的数学模型及解算方法

2．4．4 通风网络解算过程

3．1 位置与交通

3．2 自然地理

3．3 地质构造

3．4 煤层赋存及煤质

3．4．1 含煤性及可采煤层特征

3．4．2 煤质

3．5 瓦斯、煤尘爆炸性和煤层自燃倾向性

3．5．1 本矿瓦斯

3．5．2 煤尘爆炸性

3．5．3 煤层自燃倾向性

3．6 井田开拓方式

第四章 系统分析与总体设计

4．1 系统需求和可行性分析

4．1．1 需求分析

4．1．2 可行性分析

4．1．3 用例建模与分析

4．2 系统设计采用原则

4．3 系统总体结构及数据流程

4．3．1 系统总体模块化设计

4．3．2 系统数据流程

4．4 系统基础数据库设计

4．4．1 通风专业模型成果库

4．4．2 风机风筒参数库

4．4．3 安全监测数据库

4．5 系统空间数据和属性数据设计

4．6 数据间关联

4．7 符号库设计

4．8 接口设计

4．9 基本数据库操作的实现

第五章 系统主要模块关键算法与详细设计

5．1 通风实时安全监测模块

5．1．1 测点配置

5．1．2 数据获取与显示

5．1．3 领域类图

5．2 工作面瓦斯涌出量预测

5．3 掘进工作面瓦斯涌出量预测

5．4 生产采区瓦斯涌出量预测

5．5 矿井瓦斯涌出量预测

第六章 高河煤矿通风信息管理系统的实现

6．1 系统主界面

6．2 通风监测模块

6．2．1 通风参数信息实时监测

6．2．2 人工巡检信息管理

6．3 通风数据测算模块

6．3．1 需风量计算

6．3．2 阻力测定计算

6．3．3 主通风机性能测定

6．3．4 局部通风机选型

6．4 测算结果分析

6．4．1 风量不足区域的调整

6．4．2 “三进一回”偏“Y”型通风改进

7．1 结论

7．2 展望

参考文献

作者简介

发表论文和参加科研情况说明