矿井智能通风与热动力灾害防控

本书基于矿井智能通风这一新型通风模式，以矿井通风参数的智能获取、矿井通风智能计算和矿井通风智能控制基础理论为主线，研究矿井智能通风与矿井火灾、瓦斯爆炸、瓦斯煤尘爆炸等热动力灾害耦合问题，结合作者的科研，提出了一些新理论和新方法。全书共分为绪论、矿井通风参数精准智能获取、矿井通风实时智能计算、灾变时期矿井通风智能控制理论、矿井通风参数快速调节理论、矿井通风系统可靠性理论6章，旨在为矿井智能通风的实际应用提供理论指导。
本书可供安全科学与工程、矿业工程及相关学科和领域的科研人员、研究生和现场工程技术人员阅读、参考。

前言
第1章 绪论 1
1.1 矿井智能通风研究的背景及意义 1
1.2 矿井智能通风研究现状 2
1.2.1 智能通风研究现状 2
1.2.2 巷道断面风流场研究现状 5
1.2.3 巷道断面风速研究现状 6
1.2.4 传感器选址研究现状 7
1.2.5 矿井通风故障诊断研究现状 8
1.2.6 网络解算研究现状 10
1.2.7 智能控制研究现状 12
1.2.8 通风系统可靠性研究现状 12
1.2.9 矿井智能通风与矿井热动力灾害防控研究现状 15
1.2.10 研究现状分析 16
1.3 矿井智能通风理念及本书主要研究内容 17
1.3.1 矿井智能通风理念 17
1.3.2 本书主要研究内容 19
1.4 研究方案 20
第2章 矿井通风参数精准智能获取 22
2.1 监测数据准确性与可靠性 22
2.1.1 矿井通风参数“测不准”原因假说及证实 22
2.1.2 矿井通风参数“测不准”影响因素分析 22
2.1.3 无外部扰动的巷道通风参数测量实验 24
2.1.4 实验结果分析 27
2.2 巷道断面风流场 31
2.2.1 巷道断面风流场数值模拟 31
2.2.2 数值模拟结果 32
2.3 巷道断面点风速与平均风速关系理论 41
2.3.1 巷道断面平均风速 41
2.3.2 巷道断面点风速与平均风速的关系 41
2.3.3 实验测试 41
2.4 风速传感器选址算法分析 45
2.4.1 最小树原理算法 45
2.4.2 可变模糊优选算法 46
2.4.3 灵敏度矩阵与模糊聚类算法 50
2.4.4 割集原理算法 52
2.4.5 算法分析 53
2.5 风阻自适应理论及计算 53
2.5.1 风阻自适应理论 53
2.5.2 风阻自适应实例计算 54
2.6 测风求阻理论 56
2.6.1 节点压能法 57
2.6.2 回路阻力平衡法 60
2.7 灾变时期通风参数获取的数据融合理论 62
2.7.1 数据融合概念 62
2.7.2 数据融合层次 62
2.7.3 数据融合算法 63
2.7.4 不确定数据融合 64
2.8 矿井通风故障智能诊断理论与技术 64
2.8.1 阻变型故障理论 64
2.8.2 阻变型故障诊断 64
本章小结 69
第3章 矿井通风实时智能计算 71
3.1 有源风网理论 71
3.2 实时网络解算理论 74
3.2.1 质量守恒定律 74
3.2.2 能量守恒定律 75
3.2.3 通风阻力定律 76
3.2.4 Cross法实时网络解算数学模型 76
3.3 矿井火灾烟流动态传播理论 78
3.3.1 井巷火灾的过程 78
3.3.2 井巷火灾污染区域 79
3.3.3 火灾燃烧状态及其风流流动状态 79
3.3.4 污染范围的确定 80
3.3.5 火区优选温度的确定 81
3.3.6 火灾时期高温烟流动态蔓延模拟方法 82
3.3.7 污染范围内巷道烟流温度分布 83
3.3.8 通风系统内节点的温度计算 83
3.3.9 火灾时期通风仿真计算模型 84
3.4 矿井瓦斯爆炸冲击波与通风动力耦合理论 85
3.4.1 瓦斯爆炸模拟条件假设 86
3.4.2 瓦斯爆炸冲击波与通风动力耦合模型 86
3.5 矿井瓦斯爆炸冲击波与通风动力耦合数值模拟 87
3.5.1 几何模型及监测点 88
3.5.2 边界条件和初始条件 88
3.5.3 数值模拟结果 89
3.6 瓦斯煤尘爆炸机理 98
3.6.1 瓦斯爆炸机理 98
3.6.2 煤尘爆炸机理 102
3.6.3 沉积煤尘参与爆炸条件 105
3.6.4 煤尘颗粒受力分析 105
3.6.5 单相爆炸与混合爆炸对比 108
3.7 瓦斯煤尘在复杂管网中爆炸传播特性实验 109
3.7.1 实验平台搭建 109
3.7.2 瓦斯爆炸冲击波、火焰波传播规律 110
3.7.3 瓦斯煤尘混合爆炸冲击波、火焰波传播规律 118
3.7.4 瓦斯及瓦斯煤尘混合爆炸对比分析 131
本章小结 133
第4章 灾变时期矿井通风智能控制理论 134
4.1 智能控制理论 134
4.1.1 智能控制的主要方法 134
4.1.2 智能控制系统的结构 135
4.1.3 智能控制系统的特征 136
4.1.4 智能控制系统的功能 137
4.1.5 矿井通风的智能控制理论 137
4.2 风机变频控风理论 141
4.2.1 智能变频局部通风系统 142
4.2.2 局部通风机变频调速的节能原理 143
4.3 灾变时期应急控灾理论 144
4.3.1 避灾路线的确定 145
4.3.2 很好避灾路线数学模型及程序 146
本章小结 149
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