基于自适应原理的集约化矿井智能仿真关键基础研究

本项目以基于自适应原理的集约化矿井智能通风仿真关键基础为研究对象，在前期成果MVSS/3D/Net的基础上，通过对基于自适应原理和遗传算法的通风阻力系数反演技术、矿井通风系统故障源的智能诊断技术、基于非定常流的集约化生产矿井通风系统的安全性、可靠性、稳定性评价技术、通风网络与瓦斯抽放双网耦合及多离散源汇技术研究、大断面大风量长距离快速掘进通风及其等效风机特性方法、具有日历功能的远程同步适时仿真技术等理论、算法、软件、实验研究，提出高度集约化特大型矿井通风系统的特点，与采掘布局关系，风网优化及提高通风系统可靠性、稳定性和效率的方法等综合一揽子解决方案。项目通过基因组测序等方法解决了阻力系数反演的假收敛等关键技术，实现了通风阻力系数的"少测"甚至"不测"以及满足智能诊断要求的井下传感器最小布设问题。研究成果适用于高度集约化矿井的优化改造、远程实时管理、应急预案编制与救灾辅助决策等领域。

由于井下生产及地质条件的复杂性，使得网络解算最重要的基础参数通风阻力系数存在着“测不准”，即使“能测准”但也是“总在变”的问题。鉴于此，通过研究建立了基于最小二乘法原理的通风阻力系数反演数学模型，以实测压力与与计算压力的偏差以及实测风量与计算风量的偏差为目标函数，综合考虑了压力、风量以及通风阻力系数范围约束，通过该模型的建立将通风阻力系数反演问题转化非线性优化问题。采用遗传算法和粒子群算法来求解基于最小二乘法原理的通风阻力系数反演的优化问题，提出了依据观测点相对灵敏度选择合适的观测数据进行通风阻力系数反演的理论。同时，本项目以概率论与数理统计、可靠性工程、失效分布类型的确定方法为理论基础，对通风系统失效进行连续性研究，研究了通风系统元件的性能随时间变化的规律，元件失效率符合浴盆曲线及水平直线的变化规律；确定了元件的失效分布类型，即服从正态分布、均匀分布；并且定义失效概率函数以及风量失效、风质失效、通风功能失效的判断函数，最终得到矿井通风系统元件与通风功能在失效模式中的内在关系，针对纵向射流通风的结构原理和恒温热线风速仪(CTA)、微风数显微压差计的测试特点，设计制造纵向射流通风模型，主要对诱导通风段进行研究，以搭建好的纵向射流通风模型为标准组，研究风机出风口风速和风机安装高度两个变量对数据变化影响规律。