综采工作面煤层注水降尘关键技术研究

发布时间：2017-06-28 02:15

  本文关键词：综采工作面煤层注水降尘关键技术研究，，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在当今煤矿井下机械化程度不断提高的情况下,采煤时会产生大量的矿尘,使得矿尘危害随之成为了突出的问题。矿尘污染着井下工作环境和加速了机械器件磨损的同时,危害着井下工作人员的身心健康,在一定的条件下还极易发生爆炸,酿成重大灾害。因此,研究综采工作面的煤层注水降尘技术对煤矿安全生产和工作人员身心健康具有重要意义,也是减少工作面回采时矿尘产生量最根本有效的手段之一。本文针对某煤矿进行了综采工作面的煤层注水降尘关键技术的试验研究,以改善其工作环境。首先,对该矿二2煤层煤质的各种注水相关参数进行了实验室试验,根据注水孔的参数设计对注水流量和压力的计算,同时对煤层注水非线性渗流进行人工神经网络分析,建立了基于三层对角递归神经网络的多变量非线性系统辨识的煤层注水模型,并对其进行了基于三层前馈神经网络的非线性自适应控制系统的分析。其次,在实验室试验数据和人工神经网络的理论基础上,对煤层注水方式、关键工艺及其电气设备等进行了优化设计,并对煤层注水控制系统及其上位机进行了研究与设计,其中主要利用下位机PLC实现注水的过程控制,上位机实现注水参数的记录、显示和设定,研究与设计了上位机的综合报表生成技术以及其与下位机PLC的通信,开发出了一套基于LabVIEW和PLC的煤层注水自动化的控制系统。最后,对整套控制系统在该矿实施的注水效果进行考察和分析,并且对比了现场实测效果和神经网络预测结果,确定出了合理的煤层注水方案,形成了适宜于该矿的煤层注水技术。
【关键词】：煤层注水 神经网络 注水工艺 PLC LabVIEW
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TD714.4
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-16
• 1.1 选题的背景及意义10-11
• 1.2 煤层注水技术的国内外研究现状11-12
• 1.2.1 煤层注水国外研究现状11-12
• 1.2.2 煤层注水国内研究现状12
• 1.3 煤层注水控制的发展12-14
• 1.4 本文研究的创新点和主要内容14-15
• 1.5 小结15-16
• 2 煤层注水参数实验与研究16-22
• 2.1 煤层注水参数16
• 2.2 煤样原始含水量的测定16-18
• 2.2.1 煤层含水量与产尘能力的关系16
• 2.2.2 煤层含水量测试原理和方法16-18
• 2.3 煤样吸水性的测定18-19
• 2.3.1 煤样吸水性的测试原理和方法18
• 2.3.2 煤样吸水性的测定结果及分析18-19
• 2.4 注水孔的参数研究19-20
• 2.4.1 钻孔长度19-20
• 2.4.2 封孔长度与方式20
• 2.5 单孔注水量的确定20-21
• 2.6 注水压力的确定21
• 2.7 结论21-22
• 3 煤层注水非线性渗流的人工神经网络分析22-30
• 3.1 神经网络的特点和学习方式22
• 3.1.1 神经网络的特点22
• 3.1.2 神经网络的学习方式22
• 3.2 BP算法22-23
• 3.3 神经网络方法应用条件23
• 3.4 煤层注水神经网络模型类型的确定23-24
• 3.5 基于人工神经网络的多变量非线性系统自适应控制24-27
• 3.5.1 控制结构图24
• 3.5.2 基于三层对角递归神经网络的多变量非线性系统辨识24-26
• 3.5.3 基于三层前馈神经网络的多变量非线性自适应控制26-27
• 3.6 神经网络计算27-28
• 3.6.1 样本分析27
• 3.6.2 学习训练结果27-28
• 3.7 小结28-30
• 4 煤层注水工艺及控制要求研究30-36
• 4.1 煤层注水方式分析30-31
• 4.2 煤层注水工艺分析和设计31-32
• 4.3 控制系统整体方案设计32-34
• 4.4 系统具体实施方案34-35
• 4.5 小结35-36
• 5 系统硬件设计36-48
• 5.1 硬件信号分析36
• 5.2 PLC控制模块36-38
• 5.3 流量信号检测模块38-39
• 5.4 压力信号检测模块39-43
• 5.5 温度信号检测模块43
• 5.6 注水泵电机控制电路设计43-46
• 5.6.1 注水泵电机主电路43-44
• 5.6.2 注水泵电机和电磁阀门的控制设计44-46
• 5.7 小结46-48
• 6 控制软件设计48-64
• 6.1 PLC控制软件设计48-53
• 6.1.1 编程环境48
• 6.1.2 PLC参数设置48-49
• 6.1.3 PLC程序设计方式49-50
• 6.1.4 PLC主要控制程序设计50-53
• 6.2 上位机软件设计53-57
• 6.2.1 上位机开发环境53
• 6.2.2 上位机监控界面设计53-54
• 6.2.3 上位机综合报表生成设计54-57
• 6.3 LabVIEW与S7-300 PLC的串口通信57-62
• 6.3.1 S7-300 PLC串口通信57
• 6.3.2 LabVIEW串口通信57-59
• 6.3.3 LabVIEW与PLC的串口通信实现59-62
• 6.4 小结62-64
• 7 试验结果研究与分析64-70
• 7.1 煤层注水试验考察64
• 7.2 注水进程及降尘效果分析64-67
• 7.3 注水煤层水分增量效果分析67-68
• 7.4 小结68-70
• 8 总结与展望70-72
• 参考文献72-76
• 作者简历76-78
• 学位论文数据集78

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