煤矿巷道支护方案专家系统及应用研究

煤矿巷道支护方案是涉及到工程地质、生产条件及岩石力学等因素的复杂理论技术问题,煤矿巷道支护方案专家系统针对这一难点,将巷道支护领域专家经验、典型工程案例、理论研究成果与计算机人工智技术能结合,建立了内容丰富的巷道支护专家经验、典型案例、理论研究成果知识库,采用基于规则和典型案例2条途径推理出巷道支护初始方案,运用FLAC3D二次开发技术建立了巷道支护模型运行程序并编译成动态链接库文件进行加载和调用,实现了基于数值模拟的巷道支护方案优化,并自动生成巷道支护断面图表。以山西某煤矿巷道支护方案设计为例进行应用,结果表明系统优化方案合理、可行。     

基于GA-SVM的煤矿岩巷爆破效果智能预测

煤矿岩石巷道爆破效果预测对合理优化爆破参数、提高爆破效率具有重要意义。针对煤矿岩石巷道爆破效果影响因素多、难以进行爆破效果准确预测等关键技术难题,提出基于GASVM融合技术的爆破效果预测模型,实现爆破效果科学、合理预测。首先,基于综合分析、专家打分法等确定影响煤矿岩巷爆破效果关键指标;然后,根据不同矿区典型案例建立爆破效果预测样本库,并对样本进行数据处理;最后,将预测模型应用于实际工程,预测结果与爆破实际分类结果吻合。研究成果可为巷道爆破预测提供一种新思路。     

煤矿巷道掘进爆破智能设计系统及应用

研究了中国的煤矿巷道掘进爆破智能设计系统,并根据实际案例分析系统的设计流程,从而为中国煤矿巷道掘进爆破技术的发展提供参考。     

“线上”智能支护系统设计

针对煤矿矿井信息化建设不足、不能对巷道进行科学合理的支护等问题,采用跨学科研究方法,利用HTML技术将人工智能领域的巷道支护专家系统与网页制作技术相结合建立了煤矿"线上"专家支护系统。登录系统后可访问煤矿工程的支护案例,或者采用基于BP神经网络的核心推理机制对新工程的支护方案进行智能化设计,对煤矿巷道支护起到重要作用。     

软岩巷道锚注支护智能设计专家系统及应用

软岩巷道锚注支护设计是一个涉及水文地质、工程地质、开采条件、岩石力学等诸多因素的复杂非线性难题。针对这一难题,将人工智能领域中专家系统技术与煤矿软岩巷道锚注支护领域专家理论研究成果、实践经验相结合,提出了软岩巷道锚注支护设计专家系统结构模型。基于软岩巷道锚注支护工程知识的特点,建立了软岩巷道围岩地质力学性质知识库、软岩巷道锚注支护设计工程案例知识库以及软岩巷道锚注支护设计专家知识库;同时,运用计算模式推理、BP神经网络推理以及产生式规则推理等3种推理策略,构建了锚注支护专家系统的核心推理机,实现了对软岩巷道锚注支护方案与参数的优化设计。将该专家系统应用于淮北矿区某矿井软岩巷道锚注支护设计中,显著地提高了软岩巷道锚注支护结构和参数选择的科学性与合理性,有效地维护了该软岩巷道围岩的稳定。     

基于工程类比煤巷支护智能预测系统与应用

基于煤巷支护理论研究成果和生产一线调研,分析研究了影响工程类比法煤巷支护设计的六个主要影响因素。采用一线调查问卷和实验室实测等方式,获得52条煤巷支护典型巷道数据,并结合领域专家成果建立了煤巷支护设计典型案例知识库。应用最新的人工智能技术、计算机技术和可视化的设计方法,研发了工程类比煤巷支护智能预测系统。将工程类比、现场实测和专业理论有机结合,实现待测巷道的支护方案预测和优化,较大程度发挥了工程类比法支护设计的优势。应用系统对山西霍州煤矿进行支护方案预测,其预测结果与实际情况吻合较好。系统的研发和使用对利用信息技术发挥工程类比优势,提高煤巷实际支护效果具有一定的实用价值。     

煤矿掘进工作面技术管理集成系统

为了有效解决采掘巷道爆破方案、支护方案仅依据工程类比单一方法来确定,导致缺乏理论依据和多种方法对比验证,对生产成本和安全带来不同程度影响的问题,基于许厂煤矿实际生产条件开发了煤矿掘进工作面技术管理集成系统,介绍了系统结构设计和研发平台,实现了巷道爆破与支护计算机辅助设计,有效提高了爆破与支护方案参数优化选择的合理性,实现了合理化爆破和支护方案。     

基于TRIZ理论的厚硬顶板巷道围岩卸压技术及应用

针对厚硬顶板极难破碎垮落，形成的长悬臂梁挤压巷道造成围岩变形破坏的难题，以曹家滩煤矿典型工作面为工程背景开展研究。利用TRIZ理论进行了系统分析，通过因果关系法确定了造成巷道围岩变形的原因，并采用空间分离原理分离采空区顶板与巷道顶板，结合预先作用法“软”化采空区顶板，以达到厚硬顶板及时垮落充填的目的。基于TRIZ理论的思想，提出了一种“定向聚能爆破+非定向加强爆破”组合爆破技术。通过理论分析确定了组合爆破关键参数，并采用数值模拟进行了分析验证。在此基础上，进行了组合爆破方案设计。最后，开展了现场工程试验。现场应用效果表明：采用组合爆破技术后，巷道围岩变形破坏问题得到有效解决。     

我国煤矿岩巷爆破掘进发展历程与新技术研究进展

巷道是煤炭生产的动脉。基于岩巷钻爆法施工，从爆破关键技术、掘进装备、爆破器材等方面，系统梳理了我国煤矿岩巷爆破掘进经历了爆破质量控制、掘进速度提升和巷道安全服役保障3个阶段的发展历程。在总结分析3个阶段发展特点及历程的基础上，重点介绍了煤矿岩巷爆破新技术的研究进展及工程应用：(1)周边定向断裂控制爆破技术，控制了爆炸能量在介质中的分布，验证了聚能药包对于提升巷道轮廓成型质量、降低围岩损伤以及减少炮眼数量的作用。(2)掏槽眼超深爆破参数优化技术，超深与循环进尺和巷道轮廓面面积相关，超深值直接影响炮眼利用率和单耗，针对淮南顾北矿的典型案例，当超深为400 mm时，爆破效果最好。(3)孔内分段装药爆破技术，最优上段炸药占比为0.382，结合数码电子雷管进行分段起爆，开创了在煤矿巷道采用数码电子雷管爆破的先例。(4)“相似”掏槽爆破技术，从理论上分析了传统掏槽爆破与“相似”掏槽爆破的区别，提出并证实了均化抵抗线的重要性。综合应用上述爆破技术，使全断面爆破的炮眼数量从（5～6）S的平均水平降低至（3～4）S (S为巷道断面面积)，实现了增加单循环进尺、提高炮眼利用率、控制巷道轮廓成型质量、降低围...     

巷道系统激光雷达特征识别理论与试验研究

针对煤矿巷道系统提出一种基于激光雷达图像识别的自主导航系统。通过对煤矿巷道系统典型结构的理论分析提出煤矿巷道系统的激光雷达图的4种主要特征。分别给出了特征的数学描述和与之对应的巷道真实结构,以及机器人导航特征判断规则。实验室和地下实验巷道的试验与理论分析吻合。     

空间数据挖掘算法在煤矿能源保护监管中的应用

为降低煤矿能源开采风险,实现规范化管理,提出空间数据挖掘算法在煤矿能源保护监管中的应用研究。由信息层、控制层和设备层构成监管系统,明确系统职责,结合监管系统特征,设计空间数据挖掘模型整体结构。将粗糙集和神经网络方法相结合,去除冗余数据,采用误差函数和代价函数,确定神经网络训练样本数量。探究数据挖掘模型在煤矿保护监管中的应用过程,设计神经网络结构,计算神经元数量,反复训练网络生成关联规则。经过实例应用分析,从关联规则中可得出:煤矿能源安全和瓦斯浓度、日开采量之间支持度较高,必须将二者指标控制在合理范围内。由此证明了挖掘算法不但可以获取煤矿能源现状,还能通过历史数据得出预见性结论。     

矿井通风机故障诊断系统推理引擎设计

为了及时诊断矿井通风机故障,提高和改善煤矿企业安全生产的水平,设计基于规则推理的矿井通风机故障诊断专家系统.系统采用JESS作为规则引擎,可以动态地管理和修改规则从而提供软件系统的柔性和适应性,采用基于规则反向推理作为正向推理的辅助手段,提高专家系统的推理效率,并实现了专家系统自学习和自完善的功能.专家系统能指导矿井通风机维修人员准确、及时发现故障的原因,避免重大生产事故的发生.     

煤矿井下生产可视化动态优化决策系统的研发

煤炭生产是一个复杂的系统工程,煤炭开采的不稳定性使得煤炭生产物流系统具有了不确定性和随机性。本文结合煤炭生产的实际情况,基于物流瓶颈理论和预警理论,在WITNESS的软件平台上进行了开发,构建了煤矿井下生产可视化动态优化决策系统（VDODSMUP）。此系统包含采掘设备、运输设备、提升设备、通风设备、排水设备等17个模块,实现了井下物流可视化、生产物流瓶颈诊断和预警、预测煤矿生产能力、制定生产计划、分析煤矿物流成本等功能。这些功能的实现一方面为动态优化煤矿生产物流系统提供决策支持,另一方面也降低了煤炭生产的物流成本。     

宁夏煤炭系统巷道掘进工效现状分析及改进措施

掘进工效决定着矿井生产接续和均衡生产能力,常用掘进工艺有综合机械化、连采掘进、掘锚一体化、盾构施工、爆破作业5种方式,掘进工艺各有其优缺点及适用条件。本文立足宁夏煤炭系统实际,从中选取7个典型煤矿不同断面、岩性巷道,综合分析其单进水平、作业人数、工效、材料消耗,从而对当前掘进工效有了全面掌握和对比,并提出基于智能装备研发、掘进装备升级、设计系统优化、强化劳动组织、激励机制5个方面的保障措施,进一步改进掘进工效;基于能源领域“四个革命、一个合作”背景,加大煤矿智能开采装备的研发和应用力度,适时引进连采设备及盾构设备,提高宁夏煤炭系统巷道掘进工效。     

小回沟煤矿矸石零排放技术研究与应用

基于小回沟煤矿实际采矿地质条件与开拓开采现状，以建设山西省矸石零排放示范型绿色矿山为目标，通过对国内现有矸石处理技术进行分析，结合选煤厂矸石产量预测，提出小回沟煤矿矸石零排放总体构思，确定采用综合机械化固体充填技术来解决矿井生产过程中年产约0.87Mt的矸石，并对矸石运输系统、高效充填系统中的核心问题进行了详细的研究。最后，针对项目前期矸石的处理以及项目实施过程中矸石来源不均衡、煤层起伏变化较大等问题制定了相应的技术保障措施。通过系统的设计和研究，建立了小回沟煤矿全生命周期矸石零排放技术体系。     

浅议百良煤矿复杂地质条件下的充水因素

百良煤矿位于澄合矿区东部,主采5号煤层,位于奥灰水静水位以下,属承压开采区。奥灰岩溶水系统属隐伏型地下水系,属于煤炭开采过程中底板突水威胁的充水水源。第四系松散孔隙含水层、三叠统至下二叠统裂隙水含水层、上石炭统太原组及中下奥陶统峰峰组岩溶水为采掘活动中重要的顶板充水因素,加之地质构造较为复杂多变,水文地质条件复杂。随着采掘区域的扩大,原有的水文地质资料与实际有一定出入,已不能满足实际。本文结合实际生产过程中的水文地质条件变化规律和充水因素进行详细分析,并与原有的地质资料进行对比分析,提出了新观点和研究思路,对矿井今后的水害预测预报、水害防治工作具有重要的参考价值,促使矿井防治水工作更具有实效性。     

建筑物下矸石充填巷采沉陷控制研究

针对我国建筑物下压煤量大以及地面矸石堆积污染环境的现状,在分析现有建筑物下开采技术途径的基础上提出了采用矸石充填巷采进行建筑物下压煤开采。通过对矸石充填巷采地表沉陷控制原理的分析研究,确定了建筑物下矸石充填巷采地表沉陷控制方案设计的基本原则;为结合某矿地质采矿条件,做出了实例分析,并就地表沉陷进行了预计,结果表明:矸石充填巷采应用于建筑物下压煤开采是可行和可靠的。     

露天矿台阶爆破智能化设计系统的开发

 摘要： 爆破在露天采矿中占有重要作用,提高爆破质量,可以显著降低矿山采剥成本,提高矿山经济效益。爆破设计智能化、可视化与科学化,已成为当今国际爆破技术的一个主要的发展趋势。因此,根据矿山的实际生产需要,开发爆破智能化设计软件显得尤为紧要。软件综合利用面向对象技术、地理信息系统、虚拟现实技术、多维数据库理论和地质统计学方法,并结合岩石爆破理论和抛掷爆破技术,开发露天矿山爆破工程计算机智能化三维设计系统,进行现场条件下的爆破参数设计、爆破过程模拟和爆破效果预测分析。软件的完成将对我国矿山数字化建设产生深远的影响。     

聚能光面爆破技术在煤矿岩巷施工中的应用

随着煤炭行业的快速发展，对于矿井建设也进入了新的阶段。聚能爆破是利用一定的装药结构设计出特定的药包对爆破对象进行作用的一种爆破方法。该方法具有能量集中方向性强、穿透力大、能量密度高等特点，在实际工程中聚能药包还具有体积小、效果好、作用迅速、减少施工人员、减轻作业人员的劳动强度等优点，在整个岩巷掘进施工过程中，更具有操作简单、对作业环境要求较低等特点，能给整个工程带来可观的经济效益。     

爆破作用线对非均质岩体破碎效果影响分析

在非均质岩体的露天矿进行大区深孔爆破中,通过设计优化的爆破网路,确定爆破作用方向,可使有大量结构面存在的非均质岩体有较好的爆破效果。爆破作用线就是根据非均质岩体节理、裂隙发育的变化趋势,采用逐孔毫秒微差多侧向自由面起爆增加径向拉应力使爆破作用增强。通过对黑山露天煤矿3#采区岩性和结构面分析,提出爆破作用线理论：对存在结构面的复杂岩体,增加爆破自由面,设计对称“V”型斜线间隔爆破作用线非电导爆管起爆网路实行逐孔毫秒微差,可减少岩石大块;对局部存在的非均质岩体,确定爆破作用线方向加强爆破作用,设计间隔爆破作用线斜线非电导爆管起爆网路实行逐孔毫秒微差起爆,可使岩体破碎均匀。这些研究成果对于解决干旱区非均质岩体的露天煤矿爆破技术问题有借鉴作用。