本文關鍵詞：礦井瓦斯抽采系統(tǒng)與抽采對象的匹配特性分析

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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,我國的礦井瓦斯抽采率很低,遠低于美國、澳大利亞等主要采煤國家的煤層瓦斯抽采率。造成這種現(xiàn)象的主要原因是我國大部分礦井瓦斯抽采系統(tǒng)智能化程度低、無法進行合理的效率優(yōu)化調控。因此,建立瓦斯抽采效率優(yōu)化調控機制,構建智能化、穩(wěn)定可靠的瓦斯抽采系統(tǒng)是實現(xiàn)煤礦瓦斯高效率、低能耗抽采的關鍵技術,也將促進煤炭的安全高效開采,滿足國家中長期能源戰(zhàn)略發(fā)展的要求。本文設計了智能抽采系統(tǒng)的框架。該框架包含兩個實現(xiàn)過程:其一,抽采能力與抽采對象的靜態(tài)匹配性分析;其二,基于物理仿真的動態(tài)調控機制�；谥悄艹椴上到y(tǒng)框架,建立了匹配性分析體系并評價了抽采對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”,并對平頂山一礦、八礦、十礦進行實例分析。而后,將智能抽采系統(tǒng)劃分成了7個邏輯層次。第一階段的4個層次來實現(xiàn)設備的物聯(lián)網(wǎng),第二階段的3個層次實現(xiàn)基于物理仿真的優(yōu)化調控。針對物聯(lián)網(wǎng)抽采閥門進行了概念設計并且詳細地介紹了其工作原理與包含的關鍵組件,并在Arduino芯片上進行嵌入式物聯(lián)網(wǎng)設備程序的開發(fā),最終實現(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)測與抽采安全事故的應急控制。此外,建立了低真空管流系統(tǒng)物理模型來研究利用閥門對抽采系統(tǒng)進行效率優(yōu)化調節(jié)。并根據(jù)丁集煤礦泵站的實際監(jiān)測數(shù)據(jù)作為模型邊界條件,使得模型更接近真實情況,最終得到了抽采區(qū)域閥門獨立調節(jié)優(yōu)化相關結論。研發(fā)了“采空區(qū)瓦斯流場模擬軟件V1.0”,軟件采用COMSOL with MATLAB與MATLAB GUI技術研發(fā)。煤礦技術人員可以對不同通風、開采及抽采條件下采空區(qū)瓦斯運移及分布規(guī)律進行仿真,從而優(yōu)化工作面通風量、推進速度、瓦斯抽采量等參數(shù),最終實現(xiàn)對采空區(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)氣體非達西流動、瓦斯對流擴散等多種物理過程的多場耦合數(shù)學模型。在實例演示中對采空區(qū)碎脹系數(shù)、瓦斯?jié)舛�、滲透率的分布進行模擬,并分別反映了壓實區(qū)的滲透率低、上隅角瓦斯?jié)舛雀叩痊F(xiàn)象,驗證了仿真程序的科學性與準確性。
【關鍵詞】：智能抽采系統(tǒng)框架 層次分析法 模糊綜合評價 物聯(lián)網(wǎng)抽采閥門 仿真軟件
【學位授予單位】：中國礦業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：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 國內外研究現(xiàn)狀21-22
• 1.3 研究內容及技術路線22-24
• 2 智能抽采系統(tǒng)框架設計24-33
• 2.1 引言24
• 2.2 抽采能力與抽采對象靜態(tài)匹配性24-28
• 2.3 基于物理仿真的動態(tài)調控機制28-32
• 2.4 本章小結32-33
• 3 抽采系統(tǒng)綜合能力與抽采對象匹配性研究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)與實例分析42-51
• 3.4 本章小結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)閥門的設計及運行原理52-58
• 4.3 物聯(lián)網(wǎng)閥門的調控機理研究58-64
• 4.4 本章小結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)瓦斯流場仿真軟件研究66-84
• 5.3 本章小結84-85
• 6 結論及展望85-87
• 6.1 主要結論85-86
• 6.2 主要創(chuàng)新點86
• 6.3 研究展望86-87
• 參考文獻87-90
• 附錄一90-92
• 作者簡歷92-94
• 學位論文數(shù)據(jù)集94

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 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

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本文編號：537648