[發(fā)明專利]一種礦井巷網(wǎng)熱動力災害演化評估系統(tǒng)與預測救援方法

有效

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• 申請日: 2021-05-20
• 公開（公告）號: CN113309571B
• 公開（公告）日: 2022-09-09
• 發(fā)明（設計）人: 王凱;郭朝偉;蔣曙光;郝海清;吳征艷;奚弦;尹辰辰;邵昊
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: E21F17/18
• 分類號: E21F17/18;E21F17/00;E21F11/00;G06F30/20
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 黃雪蘭

本發(fā)明公開了一種礦井巷網(wǎng)熱動力災害演化評估系統(tǒng)與預測救援方法，屬于災害預測評估技術領域，其包括災變信息采集模塊和起火源點位置研判模塊，所述災變信息采集模塊的輸出端與巷網(wǎng)模型構建模塊的輸入端連接，所述巷網(wǎng)模型構建模塊和起火源點位置研判模塊的輸出端均與災害演化過程預測模塊的輸入端連接。通過本發(fā)明的集成系統(tǒng)，能夠快速鎖定災害源、預測災害發(fā)展過程與破壞情況，快速預測沖擊波致災范圍與熱煙氣流的影響區(qū)域；根據(jù)災情監(jiān)測與演化的研判結果，自主規(guī)劃救援與逃生路線，運用決策樹模型快速生成最佳的救援方案，全方位指導人員逃生與應急救災工作，提高救援效率并降低次生災害風險。

技術領域

本發(fā)明屬于災害預測評估技術領域，具體為一種礦井巷網(wǎng)熱動力災害演化評估系統(tǒng)與預測救援方法。

背景技術

煤炭是我國的能源主體，其生產(chǎn)量和消費量分別占一次能源生產(chǎn)與消費總量的76％和68％，隨著采深增加，地應力、熱害、瓦斯突出等災害對礦井安全生產(chǎn)造成的影響更加突出，尤其是礦井熱動力災害事故，具有突發(fā)性強、火勢發(fā)展迅速、救災困難、容易引起二次傷害事故等特點，導致大量的人員傷亡和資源損失。

井熱動力災害事故救援事關遇險礦工和施救人員生命，關系國家發(fā)展與穩(wěn)定的大局，但災害發(fā)生后，往往會切斷井上井下聯(lián)系，使得井下具體受災情況無法得到有效的收集，成為救援的最大阻礙，一旦救援決策失誤，可能會導致救援人員傷亡，造成事故擴大，一次成功的應急救援，不僅取決于救援裝備的先進程度，更取決于指揮決策者對各種災情信息的正確認識和科學分析，以及快速準確地判斷災情的嚴重程度和救援的安全性，科學、果斷地做出救災決策。

目前尚未有可以準確預測、指導救援的有效方法。

發(fā)明內容

(一)解決的技術問題

為了克服現(xiàn)有技術的上述缺陷，本發(fā)明提供了一種礦井巷網(wǎng)熱動力災害演化評估系統(tǒng)與預測救援方法，解決了災害發(fā)生后，往往會切斷井上井下聯(lián)系，使得井下具體受災情況無法得到有效的收集，成為救援的最大阻礙，一旦救援決策失誤，可能會導致救援人員傷亡，造成事故擴大的問題，能夠根據(jù)礦井具體情況，模擬預測災情發(fā)展情況，快速確定高溫、高壓及有毒有害氣體影響區(qū)域，且利用動態(tài)迭代預測與實際數(shù)據(jù)修正，實時更新區(qū)域變化，可以根據(jù)實時獲取到的有限的災害信息，評價和預測井下人員傷亡情況及救災人員進入災區(qū)救援的安全性，使救援指揮決策更加科學、合理、及時，以便在最大程度地營救遇難礦工的同時最大限度地保障救援人員安全，減小或避免二次傷害。

(二)技術方案

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術方案：一種礦井巷網(wǎng)熱動力災害演化預測救援方法，包括評估系統(tǒng)，所述評估系統(tǒng)包括災變信息采集模塊，所述災變信息采集模塊的輸出端與巷網(wǎng)模型構建模塊的輸入端連接，所述巷網(wǎng)模型構建模塊和起火、起爆源點位置研判模塊的輸出端均與災害演化過程預測模塊的輸入端連接，所述災害演化過程預測模塊的輸出端與救援與逃生路徑規(guī)劃模塊的輸入端連接，所述救援與逃生路徑規(guī)劃模塊的輸出端與救災決策方案生成模塊的輸入端連接，所述災害演化過程預測模塊的輸入端分別與災情預測修正模塊和災變信息采集模塊的輸出端連接；

所述預測救援方法為：爆炸發(fā)生時的物理模型以火-風-煙的網(wǎng)絡特性作為基礎，且災害發(fā)展演變過程的預測主要是針對礦井火風壓演變、溫度演變、通風情況演變、構筑物損壞演變、有毒有害氣體的產(chǎn)生與積聚，快速鎖定高溫及有毒有害氣體積聚區(qū)域，生成控風排煙方案且包括以下步驟：

S1、當發(fā)生火災時，首先根據(jù)常態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)與風網(wǎng)實時解算技術快速確定災害影響范圍和風流參數(shù)；假設巷道內的風流是一維非穩(wěn)態(tài)流動，任意分支i的風量為q_i，風阻為R_i，壓降為H_i，則動量守恒方程為：

其中h_ri表示熱風壓；

對于水平巷道，熱風壓可由下式計算：