煤矿瓦斯智能抽采理论与调控策略

作     者：周福宝 刘春 夏同强 刘应科 孙玉宁 ZHOU Fubao;LIU Chun;XIA Tongqiang;LIU Yingke;SUN Yuning

作者机构：中国矿业大学煤矿瓦斯治理国家工程研究中心江苏徐州221116 中国矿业大学矿山互联网应用技术国家地方联合工程实验室江苏徐州221008 河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454150 

基　　金：教育部创新团队发展计划资助项目(IRT_17R103) 中央高校基本科研业务费资助项目(2018CXTD01) 

出 版 物：《煤炭学报》 (Journal of China Coal Society)

年 卷 期：2019年第44卷第8期

页      码：2377-2387页

摘      要：基于瓦斯抽采的安全原则与效率原则,提出了瓦斯智能抽采的原理;建立了瓦斯抽采管网中瓦斯-空气混合气体流动控制方程,以最大瓦斯抽采纯流量为目标函数,建立了瓦斯抽采管网参数的优化模型,分别从瓦斯体积分数、流量以及效能比等参数约束条件定量判定瓦斯抽采安全与效率;以上述模型为基础,针对钻孔抽采区域温度高于临界温度、钻孔抽采纯量低于抽采纯量下限,以及钻孔抽采浓度低于瓦斯安全浓度下限等工况条件展开理论分析和数值计算,提出了相应的瓦斯抽采系统优化策略,通过协同调整不同抽采钻孔的阀门开度和抽采泵转速,有效提高了抽采瓦斯体积分数、效能比和抽采纯流量,并提出了相应的瓦斯抽采系统优化策略。最后,设计了由数据感知模块、通信传输模块、数据处理与决策模块、控制模块等部分组成的瓦斯智能抽采系统,开发了基于物联网的智能调节阀门,阀门的感知模块包括温度传感器、瓦斯浓度传感器和气压传感器等,通讯模块将数据上传至云存储端,通过电脑网页和手机客户端实现监测与控制;发明了采用高分子减阻剂提高水环真空泵效率的技术方法,以高分子减阻溶液作为水环真空泵的工作介质,有效降低了液环的湍流损失和流体与泵体过流部件的摩擦损失,并开发了地面全封闭式和井下直注式2种瓦斯抽采泵节能系统,该项技术在山西潞安集团余吾煤业成功应用,节电率和节水率分别达到22.5%和66.7%,为瓦斯智能高效抽采提供了借鉴。

主 题 词：煤矿瓦斯 智能抽采 调控策略 抽采效率 

学科分类：0808[工学-自动化类] 0819[工学-海洋工程类] 0809[工学-计算机类] 081903[081903] 08[工学] 0820[工学-航空航天类] 0817[工学-轻工类] 0818[工学-交通运输类] 0807[工学-电子信息类] 0815[工学-矿业类] 0827[工学-食品科学与工程类] 0813[工学-化工与制药类] 0802[工学-机械学] 0703[理学-化学类] 0814[工学-地质类] 0801[工学-力学类] 

核心收录：

D　O　I：10.13225/j.cnki.jccs.KJ19.0657

馆 藏 号：203780989...