煤矿瓦斯爆炸预警技术研究

论文题目: 煤矿瓦斯爆炸预警技术研究

论文类型: 硕士论文

论文专业: 安全技术及工程

作者: 熊廷伟

导师: 曹树刚

关键词: 瓦斯爆炸,预警系统,事故树

文献来源: 重庆大学

发表年度: 2005

论文摘要: 我国是煤炭生产大国,年产量居世界首位。但同时煤矿的安全生产形势非常严峻,尤其是瓦斯爆炸事故,造成大量的人员伤亡和财产损失,引起政府的高度重视。目前的煤矿安全监测监控系统在监测煤矿井下安全状况,防范安全隐患方面起着重要作用,但它仅是传感器数据的简单反应,尚未具有瓦斯爆炸预警功能,还不能较好地满足矿井安全生产管理的需要。本论文综合国内外大量相关资料和规范规定,并结合矿山具体情况,提出基于KJ90 综合监测系统和ArcGIS 的煤矿井下瓦斯爆炸预警系统。论文首先分析了国内外瓦斯爆炸的研究现状,运用事故树分析法,对煤矿井下瓦斯爆炸原因进行分析研究,建立煤矿井下瓦斯爆炸事故树,提出煤矿井下导致瓦斯爆炸的可能途径共361 条,充分说明该事件发生的可能性和危险性很大。根据所建事故树,从供氧条件、瓦斯积聚和引爆火源三大方面对煤矿井下发生瓦斯爆炸的条件进行研究。其次,论文逐一分析了瓦斯爆炸产生的危害:火焰峰面、冲击波、大量有毒有害气体、火灾和二次爆炸,对产生灾害损失进行预测,提出井下瓦斯爆炸冲击波破坏的数学模型,得出死亡半径、重伤半径、轻伤半径和财产损失半径,并用实例加以说明,提出防止瓦斯爆炸和救灾的具体措施。最后,利用ArcGIS 完美的显示和分析能力,结合KJ90 监控系统强大的数据库和实时监控功能,对煤矿井下瓦斯爆炸进行预警研究。根据大量文献和相应规程规定,建立了采掘工作面瓦斯涌出量预警模型,基于KJ90 监控系统瓦斯和风速传感器监测值预警系统,以及煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸的预警模型,并提出预警的四个危险等级及其增加和降低机制。将基于KJ90 监控系统的各预警结果显示到ArcGIS 平台,根据矿山具体情况,运用专家系统对其进行分析,提出相应措施,减少瓦斯爆炸的发生。论文结合中梁山南矿具体情况,对该矿通风系统进行安全度等级评价和通风指数分析,判断其合理性和安全性。

论文目录:

中文摘要

英文摘要

1 绪论

1.1 引言

1.2 瓦斯爆炸的基本概念

1.2.1 爆燃与爆轰

1.2.2 感应期

1.2.3 火焰峰面

1.2.4 激波

1.3 瓦斯爆炸的现象和特征

1.3.1 瓦斯爆炸的现象

1.3.2 瓦斯爆炸的特点

1.3.3 瓦斯爆炸的特征参数

1.3.4 瓦斯爆炸界限

1.4 瓦斯爆炸的研究现状

1.4.1 瓦斯爆炸的理论和实验研究现状

1.4.2 瓦斯爆炸的数值模拟研究现状

1.5 本论文的研究内容

2 瓦斯爆炸基本条件

2.1 瓦斯爆炸事故树

2.1.1 事故树

2.1.2 最小割集的求解

2.1.3 基本事件分析

2.2 瓦斯爆炸的供氧条件

2.3 瓦斯积聚识别

2.3.1 井下通风不良

2.3.2 回采工作面上隅角瓦斯聚集

2.3.3 瓦斯异常涌出

2.3.4 其他因素

2.4 引爆火源

2.4.1 机电火

2.4.2 放炮明火

2.4.3 其他火源

2.5 本章小结

3 瓦斯爆炸灾害预测及防灾、救灾分析

3.1 瓦斯爆炸后果

3.1.1 火焰峰面

3.1.2 冲击波

3.1.3 瓦斯爆炸产生的有害气体

3.1.4 火灾

3.1.5 二次爆炸

3.2 瓦斯爆炸的损失预测

3.2.1 瓦斯爆炸沿巷道传播的特性

3.2.2 瓦斯爆炸冲击波破坏模型

3.3 防止瓦斯爆炸的措施

3.3.1 防止瓦斯积聚

3.3.2 防止瓦斯引燃

3.3.3 抑制瓦斯爆炸

3.4 瓦斯爆炸救灾措施

3.5 本章小结

4 ArcGIS 和 KJ90 简介

4.1 ArcGIS 简介

4.1.1 ArcGIS 组成

4.1.2 ArcGIS 3D 分析模块

4.2 KJ90 型煤矿综合监控系统简介

4.2.1 KJ90 型煤矿综合监控系统的组成和功能

4.2.2 KJ90 数据库标准

4.3 ArcGIS 与KJ90 关联

4.4 本章小结

5 基于 ArcGIS 和 KJ90 的矿井瓦斯爆炸预警系统研究

5.1 瓦斯爆炸预警模型

5.1.1 采掘工作面瓦斯涌出量预警模型

5.1.2 传感器监测数据预警

5.1.3 煤与瓦斯突出引发瓦斯爆炸预警模型

5.1.4 多个传感器或多模型同时预警的危险程度增加机制

5.1.5 传感器监测值预警降低预警级别机制

5.2 预警信息在ArcGIS 中的显示

5.2.1 监测系统相关的显示

5.2.2 定位显示预警图标

5.3 实例分析

5.3.1 中梁山南矿简介

5.3.2 通风系统分析

5.3.3 通风系统评价

5.4 本章小结

6 主要结论和展望

6.1 主要结论

6.2 今后工作展望

致谢

参考文献

附录

独创性声明

学位论文版权使用授权书

发布时间: 2005-11-07

参考文献

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