基于OpenGL技术的煤层底板TIN的可视化

文中讨论了基于OpenGL技术实现煤层底板TIN模型可视化的一般流程和技术关键，结合实际煤层底板等高线数据，在Delphi/Windows环境下实现了煤层的可视化。     

基于塑性区扩展的煤层巷道变形破坏影响因素分析

为了分析煤层巷道赋存条件对巷道围岩变形破坏的影响,选取煤层厚度、顶底板厚度、顶底板岩性、煤层瓦斯压力作为分析因素,利用FLAC^3D数值模拟软件进行正交试验,得到不同赋存条件下煤层巷道围岩塑性区情况,分析了各因素对塑性区扩展的影响程度。研究表明：影响煤层巷道围岩变形破坏程度的因素从高到低依次为煤层厚度、煤层瓦斯压力、底板厚度、底板岩性、顶板厚度、顶板岩性,其中煤层厚度和煤层瓦斯压力对围岩变形破坏有显著影响并呈正相关;当顶板厚度30 m、煤层厚度15 m、底板厚度15 m、顶板岩性为泥岩、底板岩性为粉砂岩、煤层瓦斯压力为0.7 MPa时,煤层巷道围岩塑性区最大半径最大,巷道最易发生变形破坏。     

基于OpenGL的煤层和巷道三维可视化研究

结合九里山矿务局实测钻孔资料,采用网格索引算法构建煤层(不规则三角网)TIN,通过计算获得TIN中各角点厚度信息后,映射出煤层顶板TIN模型,并结合实体构模的方法及在OpenGL开放式三维环境下,进行光照渲染等处理,实现了煤层的三维可视化。并利用SketchUp批量处理二维GIS数据,实现巷道三维场景建模;再采用ArcEngine开发包中的SceneControl控件进行二次开发,实现巷道三维可视化。该研究对煤与瓦斯突出预测防治、巷道布局等有指导意义。     

黄玉川矿4~#煤层煤质特征及开采技术条件分析

根据钻孔数据及井下新鲜煤层样品测试结果,分析了黄玉川矿4#煤层煤岩煤质特征,以及煤层和煤层顶、底板厚度稳定性,探讨了煤层开采技术条件。结果表明,4#煤层煤岩有机显微组分以惰质组和镜质组为主,无机显微组分以黏土矿物为主,属于低水、中灰、高挥发分的Ⅰ变质阶段烟煤。煤层厚度较稳定,顶板厚度较不稳定,煤层顶、底板岩石抗压强度在横向上变化较大。煤层开采水文、工程地质及其他开采技术条件较好。     

鹤岗煤田新华井田煤层厚度确定

介绍鹤岗煤田新华井田概况,含煤地层、煤层顶板、煤层底板、煤层厚度特征、厚度变化规律,煤层厚度是煤田的基本技术资料,是最基础的矿井生产设计资料。     

基于多面体的煤层三维可视化研究

煤层地质体几何形态复杂,其三维可视化对煤炭开采有着重要的现实意义.针对煤层层状特点,提出在地理系新系统(GIS)中使用面向对象的多面体数据结构实现煤层的三维可视化.该方法在生成煤层底板和顶板不规则三角网(TIN)的基础上,通过对其进行拉伸闭合,实现三维空间实体模型的构建.模型支持6种集合运算,可进行三维空间分析.最后,采用此方法实现了我国某煤矿主采煤层的三维可视化及工程开挖,验证了其可行性.     

基于RGIS的煤层底板等高线自动生成

煤层底板等高线能够反映煤层的空间形态,可以为煤矿的快速发展提供基础资料. 因此,根据煤矿地质勘探资料和煤层揭露数据快速绘制并动态修改煤层底板等高 线,是煤矿制图工作者必须面临的任务.基于RGIS提出了一种绘制煤层底板等高 线的便捷途径.     

煤层底板采动导水破坏带深度主控因素探究

在长壁式采煤方法和全部垮落处理顶板条件下,定性分析了开采深度、煤层倾角、开采厚度、工作面斜长、底板抗破坏能力和构造对煤层底板采动导水破坏带的影响。对全国31个实测数据样本,利用灰色关联分析方法进行了定量分析,指出了煤层底板采动导水破坏带深度的主控因素为工作面倾斜长度和煤层倾角。     

基于真实煤层环境的液压支架运动虚拟仿真方法

为解决现有煤矿开采中液压支架无法根据井下煤层环境及时调整支护姿态的问题,提出了一种基于真实煤层环境的液压支架运动虚拟仿真方法。该方法在虚拟软件Unity 3D中基于真实煤层数据点直接生成顶底板煤层环境曲面,并结合液压支架模型对其进行物理组件的添加,实现了液压支架基于重力作用下对底板曲面的自适应贴合。通过对液压支架模型的运动学和煤层顶板曲面数据点的分析,确定出满足该顶板支护状态下的液压支架各部件角度信息值,在虚拟空间中预先实现液压支架对煤层环境运动姿态的调整。最后进行了试验,在试验中构建了煤层顶底板曲面模型,进行了液压支架在试验煤层情况下的支护姿态调整;同时在虚拟环境中生成相应的煤层顶底板曲面,并进行了虚拟环境中液压支架姿态的调整。试验结果表明,利用虚拟软件Unity 3D实现基于煤层环境的液压支架运动参数变化与实际液压支架运动参数变化基本相同。本方法为实现液压支架对围岩煤层环境的自适应调整提供了思路参考和应用实践。     

下伏煤层空巷对上覆煤层开采的影响

为研究上覆煤层工作面过下伏煤层空巷的难题,基于基安达矿1002工作面突水事故,分析了下伏空巷对上覆煤层开采影响和含下伏空巷煤层开采底板贯通空巷演化过程。结果表明:10号煤层开采后底板破坏深度5.54 m,大于煤层间距5.4 m,下伏空巷对上覆煤层开采有突水威胁;在距空巷0 m应力集中区穿空巷且范围最大,4 m时应力值最大;在过空巷0、4、8 m时空巷左帮、顶板、右帮塑性区依次贯通底板,贯通宽度为2、4、8 m。过空巷8 m时空巷围岩发生大面积破坏此时极易发生突水。     

基于TIN模型的煤炭资源储量计算

为精确计算煤炭资源储量,建立了基于TIN模型的煤炭资源储量计算方法。通过利用ArcGIS软件,对原始的钻孔等数据构建Delaunay TIN,再由此TIN按线性内插转栅格,进行栅格数据运算和块段分布图叠加后,由分区统计技术计算每个块段的煤炭体积,最后按体积与容重之积计算储量。通过实例应用可发现,此方法与传统块段法的计算结果相比,具有明显效果。此外,本方法非常适用于无煤层底板等高线等资料仅有钻孔数据的矿产勘探期资源储量估算和村庄下资源压覆量计算。     

远程集中控制技术在调节通风系统风压平衡中的应用

围绕三山岛金矿深井开采中出现的两矿区系统风压不平衡问题,采用通风系统远程集中控制技术、风机变频技术以及井下通风参数监测技术,对分布于井下各处机站的风机及主要通风巷道的风流风压参数进行计算机远程集中监测监控。在保证系统总风量达到设计要求的基础上,通过对两矿区主回风机站风机运行频率适时综合调控,各贯通处流动风量由90.60 m3/s减少至13.6 0 m3/s,有效缓解了两矿区之间污风相互串联影响。通风远程集中监控系统的稳定运行为加快推进矿山数字化建设进程迈出坚实一步。     

华北型煤田奥灰顶部利用与改造判别准则及底板破坏深度

随着我国华北型煤田开采深度逐年增加,大部分矿井已面临由上组煤转向深部及下组煤开采阶段,奥陶纪灰岩岩溶水害威胁呈上升趋势,底板突水危险逐年增加,而目前规范和规程中的底板突水系数法虽然应用较广泛,但并未充分考虑到奥灰顶部实际阻水能力,其评价方法存在一定的局限性。在现有奥灰顶部地质及水文地质条件认识的基础上,提出了部分矿区奥灰顶部存在阻水性能较好的风化充填带可作为隔水层利用的理念,将煤系隔水层厚度、风化充填带厚度、注浆改造段厚度和底板扰动破坏深度视为底板突水系数判别式的影响因素,建立了改造奥灰顶部岩层段厚度的判别准则,论述了底板破坏深度在判别准则中的重要性,并以韩城矿区桑树坪煤矿11号煤层3105工作面开采为典型案例,通过构建的17组数值模拟方案,分析得出了煤层开采深度对底板扰动破坏深度影响最大、开采厚度最小、开采宽度则存在尺寸效应等结论;同时将模拟数据与全国相似矿区实测样本结合,给出了采深、采宽和采高3因素影响的预测模型,并对其进行了验算和适用性分析,结果表明新模型拟合方程的误差均值、百分比、方差和均方差均优于统计公式,具有预测精度高、误差小、适用性广等特点,基本满足工程实际需要。其研究成果可用于奥灰顶部含水段的注浆改造实际工程中,对深部下组煤安全带压开采提供有利的技术保障。     

急倾斜煤层顶煤可放性分类预测的Fisher判别分析模型及应用

基于Fisher判别理论建立了急倾斜煤层项煤可放性分类的Fisher判别分析模型.选取老顶、直接顶、底板、瓦斯、采深、倾角、煤层厚度、坚固性系数、夹矸等9项指标作为Fisher判别分析模型的分类判别指标.利用国内矿区急倾斜煤层可放性分类实例数据作为训练样本进行训练,建立顶煤可放性分类的Fisher判别分析模型,求得判别函数.用建立的模型对5个矿山的急倾斜煤层顶煤可放性进行分类预测,结果与实际情况符合良好.     

综放开采顶煤采出率预测模型的构建与应用

顶煤采出率是厚煤层综放开采最为关注的的核心问题之一,为了明确放煤终止原则,最大程度地提高顶煤采出率,基于随机介质流理论,首先推导了煤矸分界线和放出体方程,根据放出体方程分析了顶煤放出体的形态演化特征。协同考虑煤矸分界线和顶煤放出体的形态演化,建立了顶煤采出率与含矸率的理论计算模型,并根据此模型探讨了不同顶煤厚度条件下顶煤采出率与含矸率的相互关系;然后结合塔山煤矿生产实际,利用模型试验设置了两种顶煤厚度,获得了顶煤采出率与含矸率的试验关系曲线;最后对塔山煤矿8101,8102和8111三个工作面顶煤采出率与含矸率进行现场实测,并根据实测数据拟合出顶煤采出率与含矸率的关系曲线;将模型试验和现场实测所得顶煤采出率与含矸率关系曲线分别与理论研究对比分析,验证了理论分析的可行性。研究结果表明:顶煤放出过程中,放出体轴偏角随放出体高度增加逐渐减小,即放出体逐渐向煤壁方向倾斜,其形状由尾梁切割类圆形逐渐过渡为类椭圆形;针对某一固定采高和放出体高度,顶煤越薄,对应的放出体轴偏角及放出量越大;顶煤采出率与含矸率呈非线性增大关系,提出了顶煤拐点采出率与拐点含矸率概念,生产实际中,可将含矸率9%～16%作为厚煤层综放开采放煤终止的参考依据。     

综放开采顶煤冒放性识别的未确知测度模型及工程应用

针对综放开采中顶煤冒放性等级评价中许多不确定性影响因素,借鉴未确知测度理论,将顶煤冒放性与其影响因素之间的关系作为未确知系统,提出综放开采中顶煤冒放性识别的未确知测度模型。分析了影响综放开采中顶煤冒放性诱因,选取煤层埋深H、煤体单轴抗压强度σc、煤层节理裂隙的发育程度η、煤层厚度M、煤层中夹矸层厚度mj和直接顶充填系数k等6个实测指标作为顶煤冒放性识别的主要影响因子,以16个放顶煤工作面为例,构造了适于顶煤冒放性评价指标的测度函数,同时引入信息熵理论确定各指标的权重,采用置信度识别准则对其冒放性等级进行识别。为进一步考察该模型的有效性与实用性,运用已建立的未确知测度评估模型应用到4组综采工作面顶煤冒放性评估中。研究表明,该评价模型结果符合工程实际情况,与模糊聚类和BP 神经网络方法一致,能解决综放开采中顶煤冒放性等级评价中诸多因素不确定性问题,可考虑在实际工程中进行推广。     

缓倾斜厚煤层综放开采顶煤采出率数值模拟

建立了缓倾斜厚煤层综采长壁放顶煤二维颗粒流模型(PFC2d,Particle Flow Code-2d),根据实际生产情况,设计了16个正交实验.通过对试验数据进行回归分析,得出了顶煤厚度、顶煤垮落角、放煤步距、支架尾梁摆角与顶煤采出率的关系;运用方差分析法,将4个因素对顶煤采出率影响的显著性进行了研究,得出了顶煤垮落角对顶煤采出率影响特别显著,顶煤厚度、支架尾梁摆角对顶煤回收率影响比较显著,放煤步距对顶煤采出率的影响显著性较小的结论.     

急倾斜煤层顶煤可放性分类预测的Fisher判别分析模型及应用

基于Fisher判别理论建立了急倾斜煤层顶煤可放性分类的Fisher判别分析模型.选取老顶、直接顶、底板、瓦斯、采深、倾角、煤层厚度、坚固性系数、夹矸等9项指标作为Fisher判别分析模型的分类判别指标.利用国内矿区急倾斜煤层可放性分类实例数据作为训练样本进行训练,建立顶煤可放性分类的Fisher判别分析模型,求得判别函数.用建立的模型对5个矿山的急倾斜煤层顶煤可放性进行分类预测,结果与实际情况符合良好.