一矿一面集约生产安全通风技术基础

针对"一矿（井）一面"集约生产矿井工作面回采距离长、回采面积大、推进速度快，通风系统参数波动频繁、幅度大，矿井通风系统智能化调节和控制水平低，难以适应矿井生产现代化的实际情况，深入研究"一矿（井）一面"矿井通风方式及与采掘布局的关系，建立基于采掘接替的矿井通风能力动态核定方法；研究矿井通风参数监测的最佳方案，建立矿井通风网络分支风阻反演求解理论模型，实现通风网络实时可视化仿真；提出反映矿井通风系统可靠性、稳定性、经济性的通风系统健康指数及其评价指标体系、评价方法，研发矿井通风系统的实时诊断与预警支持系统，对通风系统进行日常体检和预警；设计并构建矿井智能化调节与控制系统，对风路、通风构筑物、动力设施等进行智能预警和分级管理，初步实现"一矿（井）一面"集约生产矿井通风的安全化、现代化、智能化。

针对一矿一面集约化矿井采掘速度快，通风系统参数波动频繁、幅度大，智能化调节和控制水平低的实际情况，以实现集约生产矿井通风的安全化、现代化、智能化为研究目标，本项目在矿井通风能力动态核定方法、矿井通风系统健康指数与评价方法以及通风系统的智能诊断、预警支持与调控等方面开展了系统、深入的研究。发表学术论文34篇（SCI 11篇，EI 13篇），申请发明专利8件（授权3件），授权软件著作权2项，出版专著2部，培养并毕业博士生6人、硕士生8人，研究成果在神华集团大柳塔、羊场湾等煤矿得到应用。主要创新成果如下：. （1）通风能力动态核定及网络优化. 基于矿井单巷、多巷掘进和采煤工作面的状态转换规律，考虑采掘接续诱发的矿井通风网络及风量的动态响应，提出了一种基于矿井采掘工程进展的通风能力动态核定方法，并给出基于并行进化方法的矿井通风网络调节优化算法，极大地提高了优化工程的计算效率和精度，同时，提出了基于CFD模拟的综采工作面通风系统正交模糊优化方法，确定了综采工作面最优通风方式及其通风参数。. （2）通风网络特征参数关联性、复杂度及失效分析. 通过对实际矿井通风网络典型参数的建模分析，揭示了分支数、节点数、独立回路数、角联分支数、网络结构熵等网络特征参数之间的线性关联性，建立了通风网络结构复杂度评价的新模型，给出了复杂程度分级标准；同时，阐述了矿井通风系统失效的定义，确立了矿井通风系统失效的判定准则与失效类型。. （3）通风系统可靠性、稳定性实时诊断及预警. 建立了半圆拱断面井巷风速监测值快速校正模型，确定了风速传感器最佳监测点，提出了通风网络分支风阻反演求解模型，并利用匹配线模型技术和三维图形变换相关理论，实现了矿井通风三维可视化实时仿真；进一步地，建立了矿井通风系统健康指数综合评价体系，开发了矿井通风监测智能诊断及预警软件，初步实现了通风系统的实时健康体检、智能诊断与预警。. （4）通风系统智能调节与控制. 提出了通风网络敏感分支确定和风量调节方法，研制了矿井通风异常变频调风智能控制实验系统，定义了风网分支风量与风机频率间的变频灵敏度概念，实现了根据矿井通风系统分支需风量变化，及时调控风机、风门和风窗等设施工况，初步达到了矿井通风系统智能化调节与控制的目的。