经济的快速发展对煤炭生产量提出了更高的要求。但在实际煤矿生产中不断发生的矿难事故使国家和社会不得不将更多的注意力放到煤矿生产的安全方面。由于瓦斯爆炸而引起的矿难占了相当大的一部分,因此,对瓦斯参数进行及时检测和报警以及对其进行相应地控制措施已经是势在必行。提出了一种利用PIC单片机来实现矿井瓦斯监测和报警功能的系统。在介绍整体结构和实现的基础上,对瓦斯传感元件的原理和采样方法进行了重点分析和介绍。

针对目前煤矿井下供电系统保护功能不全、保护延时不精确以及故障越级跳闸等一系列问题,本文提出了一种基于CAN总线的矿井供电保护系统。首先介绍了保护系统的整体架构,然后介绍了系统关键硬件的电路设计最后描述了逻辑分析和现场功能测试结果。有效的解决了上述问题,同时还具有一定程度的智能化,为煤矿井下同类型设备的研发提供了思路。

以LabVIEW软件为平台,设计了一种矿井提升机健康诊断系统。该系统利用传感器采集多个通道的连续数据,实现了对矿井提升机的实时在线监测;运用LabVIEW强大的信号采集和信号分析功能,并结合信息融合技术,实现了对矿井提升机信号的时域分析与频域分析,为矿井提升机的健康诊断提供了可靠依据。

受定位分站和定位卡时钟同步误差、时钟计时误差、多径效应、非视距传播(NLOS)时延误差和电磁骚扰等影响,现有煤矿井下人员定位方法定位误差大,难以满足煤矿事故应急救援、运输和机电事故防治等需求。为提高定位精度,实现煤矿井下人员二维精确定位,提出了基于卡尔曼滤波的矿井人员二维精确定位方法:以定位分站测量到的定位卡到定位分站之间的距离作为卡尔曼滤波中的测量结果,根据建立的矿工在井下移动的数学模型推算出矿工的位置,并作为卡尔曼滤波中的预测结果,通过对测量结果和预测结果进行合理加权,根据上一步卡尔曼滤波后的最佳估计值得出当前时刻的最佳估计值,实现煤矿井下人员二维精确定位。

南北方许多复杂矿井特别是深部采煤矿井,其矿井涌水动态复杂,常呈不同程度的混沌效应,常规方法难以预测。文章针对该情况,研究探讨了复杂矿井混沌效应出现的机理。指出采矿作用下,地下水系统结构变化,矿井涌水水源的多来源性以及矿井地下水系统自身演化为复杂非线性耗散系统等导致了混沌效应的发生。在此基础上,通过实例,运用考虑混沌效应的RBF神经网络方法和基于Lyapunov指数的相空间重构方法对矿井涌水量动态进行了预测。结果表明,运用上述混沌时间序列方法进行短期预测是非常有效的,可为煤矿水害防治决策等提供科学依据。

提出了一种相空间重构与贝叶斯框架下的LS-SVM预测矿井涌水量的方法,矿井涌水量具有混沌特征,利用相空间重构,找出矿井涌水量时间序列隐藏的演化规律,作为输入参量,将贝叶斯证据框架理论用于最小二乘支持向量机模型参数的优选,运用LS-SVM将非线性问题转化为高维特征空间的线性问题进行求解。利用典型的Lorenz生成的时间序列进行仿真,选择2004年8月-2005年2月的矿井涌水量数据进行验证,结果表明该方法可行并具有较高的精度。

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分析了AOA测距算法原理,设计了矿井人员精确定位系统总体架构,提出一种基于AT86RF233相位差测距的矿井人员精确定位系统,读卡器采用2根定向天线接受无线信号,根据2根天线的接受无线信号强度差异实现方向识别,通过时分复用方式和双信道解决无线信号碰撞问题。试验结果表明系统定位精度达到1 m以内,有效覆盖范围达到200 m,满足矿井高精度定位需要,验证了方案的可行性。

针对我国工作面两巷超前支护区域由于应力集中程度增大和支护能力较差而引发的冒顶、冲击地压等愈发严重的问题，采用理论、对比及分类等方法，研究工作面开采特征及与两巷在矿压上的差别，分析支护对巷道稳定性影响以及工作面与两巷超前支护匹配性，研究巷道液压支护设计方法。研究结果表明：①由于开采深度、开采空间以及开采强度增大，采场矿压显现增强，与工作面相比，两巷应力集中程度更高，受采动影响范围更大，围岩破坏更严重，对支护要求更高；②巷道支护技术及装备发展严重滞后于工作面，单体液压支柱由于支护强度低、护顶效果差、稳定性差，加剧了工作面与两巷支护的不匹配；③巷道支护强度对工作面两巷稳定性具有重要影响，应当采取初撑力较高、刚度较大的液压支架对巷道加强支护；④系统地对巷道超前支护液压支架进行分类，总结每种支架类型特征、优缺点及适用巷道条件，并提出两巷超前液压支护设计方法。

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