关于矿井探放水工程的实践分析

煤矿行业是我国重要的能源资源提供产业，但煤矿生产中的危险因素特别多，如果没有采取适当的方法控制矿井工作，则非常容易发生矿难事故。在矿井生产中，矿井渗水是非常容易发生的情况。因此，要想保证生产安全，就需要通过矿井探放水降低危险。从矿井探放水工程的实际操作出发，分析如何更好地进行矿井探放水工作，以供参考。     

急倾斜煤层分段开采冲击矿压防治工程研究

针对某煤矿工作面急倾斜煤层分段开采矿压冲击的问题,研究与分析了分段开采时上覆岩的垮落特点、分段开采的冲击机理,提出了利用防控动载、静载力源的卸压防治技术预防矿压灾害的方案,通过煤层顶板深孔爆破实现动载防控,底板钻孔爆破实现静载防控。在某工作面实施该矿压防控方案,结果表明,实施矿压防控措施后,开采作业中矿震发生的次数以及总能量均逐渐减少,矿压防控效果良好。     

复合勘探技术在煤矿工作面水害防治中的应用

现有煤矿工作面水害复合勘探技术大多采用常规回转钻进成孔方法,钻孔数量多、工作量大,且施工过程中钻杆弯曲变形、孔内地层变化、钻进工艺参数改变等会导致钻孔发生偏斜,从而导致探水决策失误。针对该问题,提出一种基于定向钻进的复合勘探技术,并将其应用于某煤矿综采工作面水害探测。应用过程如下:先采用矿井音频电透技术探测工作面低视电阻率异常区,再采用定向钻进技术直接揭露富水区,通过观测钻孔涌水量和化验钻孔涌水水质,确定异常区存在导水奥灰岩溶陷落柱,并圈定了陷落柱在该工作面内的延展状态和边界;根据复合勘探结果,指导更改切眼位置,有效消除了工作面开采揭露导水陷落柱导致突水事故的隐患。     

水文在线监测系统在锦界煤矿的应用

针对人工观测煤矿地下水位的方式无法全面、实时获取水文参数变化的问题,锦界煤矿采用水文在线监测系统获取水文观测孔水位数据。应用表明,该系统可实时监测矿井水文参数变化,可用于指导煤矿合理布置工作面疏放水孔、精确预测工作面涌水量、指导工作面排水系统优化,有效降低了煤矿疏放水工程成本。     

煤矿探水视频管理系统

针对现有人工检测煤矿探水钻孔深度、角度和方向的方式易存在漏检、误检等现象,且效率低、误差大、实时性较差等问题,设计了一套煤矿探水视频管理系统。该系统采用智能视频识别技术识别换杆动作和次数、传感器识别技术识别钻进次数和钻孔角度的方式,分别计算出钻孔深度,并对2种计算结果进行对比校验,保证了检测精确度。实际应用表明,该系统运行稳定,实现了对煤矿探水作业全过程监管。     

井下综采设备高精度激光定位技术的应用与研究

为提升煤矿智能开采安全技术水平,解决综采设备在复杂井下条件下低成本精确定位及控制问题,开展井下综采设备高精度激光定位技术的应用与研究。基于井下综采设备作业过程分析,研究井下综采工作面绝对坐标系确立及工作面跟踪定位系统测量基准传递与重构方法,在此基础上搭建激光跟踪实时定位系统架构。该方案已在某煤矿采煤机井下作业中得到应用,结果表明,该方案能实现井下综采设备高精度定位功能,连续作业条件下推移曲线误差控制在20 mm内,可满足井下综采设备作业需求。     

综采面综合监测系统研制成功

由兖州矿业 (集团 )公司南屯煤矿和煤炭科学研究总院北京开采研究所共同研制的ＫＧＪ -Ｂ型综采工作面综合监测系统 ,为地面和井下的生产、管理人员提供了实时的工作面生产与安全信息 ,是保证工作面高产高效及安全生产的现代化监测设备。该系统是煤矿井下使用的电子设备 ,除电源采用隔爆型防爆结构外 ,其它元器件皆按本安型结构设计 ,实现了整体防爆性。此项成果首次将ＰＣ10 4标准的“ＡＬＬＩＮＯＮＥ”计算机模板应用于井下爆炸性环境 ,解决了抗电磁干扰的技术难题。井下中心站到地面数据传输可借助现有电话电缆 ,既满足了井下矿压数据传…     

综放开采覆岩导水裂隙带高度研究

为了对某工作面3煤层综放开采后的顶板水害防治提供理论依据,分别采用《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中的经验公式预计、数值模拟和井下仰孔分段注水法实测3种方法对回采工作面的覆岩导水裂隙带高度进行了研究,所得经验公式预计值为51.1,59.0m,数值模拟计算值为63.5m,实测值为65.4m;综合比较分析得出该地质条件下开采覆岩导水裂隙带高度为63.5~65.4m,山西组砂岩含水层位于导水裂隙带范围内,属于直接充水含水层,但裂隙带未波及石盒子组砂岩含水层与新近系松散含水层,正常综放开采不会对工作面涌水产生直接影响。     

开采解放层后支承压力分布规律的数值分析

为得出煤层开采解放层的卸压效果及开采过程中采场支承压力的变化特征,采用有限差分法分析软件FLAC3D进行模拟分析,得出开采解放层是煤层卸压的有效措施;支承压力集中系数与工作面推进距离有关,工作面初次来压完成后,随工作面向前推进,支承压力峰值逐渐增大,推进到一定距离后支承压力峰值趋于稳定;采空区支承压力分为卸压带、高支承压力带和原岩应力带。该研究为工作面开采设计提供理论指导,对防治冲击地压具有一定的现实意义。     

山脚树矿矿压监测与数据分析

介绍了山脚树矿某工作面的概况及对其进行矿压监测的目的、内容及注意事项,给出了矿压监测方案并进行了矿压数据收集和分析。通过监测和分析,可采取有效的处理措施来保证安全开采,同时矿压监测分析结果对于了解和掌握同一采区的其他工作面矿压显现规律、合理选择和改进支架有积极的指导意义。     

煤矿智采工作面概念及系统架构研究

基于时间维度梳理了智能化采矿概念,提出智采工作面定义--一个在不同程度上无需人工干预而独立完成采煤作业的生产系统,指出智采工作面的基础是智能机器,其特征是自主感控,功能是独立作业,目的是无人化开采。明确了智采工作面应具有自主感知、自主决策、自主控制、自主协同、自主交互等5个智能要素。根据这些智能要素的水平差异,将智采工作面划分为初级、中级和高级,其发展与自动化、信息化、互联化工作面建设相衔接,是一个渐进提升的过程:预计到2025年左右,我国重点煤矿将实现初级智能化采煤作业;到2035年进入中级智能化,智采工作面具有自主感知、自主调控能力,在条件较好的一些煤矿基本实现无人化采煤作业;2045年左右,我国煤矿将建成高级智采工作面,实现工作面无人化开采。为此,构建了智采工作面评价指标体系,介绍了定性的蛛网图评价法和定量的层次分析评价法。为了提高智采工作面建设系统性,建立了智采工作面耦合关联模型,提出采煤工艺、设备和煤流的3个智能闭环,以提高采煤与煤层、支护与岩层、运输与割煤的自适应性;提出一个涵盖功能维、技术维和组织维的智采工作面体系架构,为智采工作面实现跨机群、跨平台的纵向和横向集成,形成协同与共治的智能开采生态提供模型化基础。     

巨厚松散层下煤层开采薄基岩变形及矿压显现研究

以赵固一矿12051综采工作面为研究对象,采用UDEC数值模拟软件对巨厚松散层条件下煤层开采薄基岩变形及矿压显现进行了研究。结果表明:(1)工作面初次来压步距为55 m,周期来压步距为15m;开采后上覆薄基岩出现垮落带和裂隙带,垮落带高度为12.4 m,垮采比为3.54,裂隙带高度为36.7m,裂采比为10.48。(2)随着工作面推进距离的不断增加,工作面前方支承压力影响区范围、支承压力峰值和塑性区范围均增加;当基本顶初次来压后,工作面前方支承压力处于稳定状态,主要表现为最大应力集中系数和塑性区范围基本保持不变。研究结果可为类似地质条件下综采工作面围岩控制提供依据。     

基于嵌入式系统的煤矿井下探测设备开发

单片机是简易的计算机系统与硬件结合的设备,通过简易的代码程序进行编译,从而实现对硬件的基本操作功能。煤矿矿井井下的作业具有一定的不确定性和危险性,为了能够进行更好的煤矿生产以及煤矿开采,提高井下开采的效率。通过嵌入式系统技术,开发矿井下的探测设备,从而能够对井下的作业环境进行合理的分析与考察,从而保证井下作业的高效性。本文重点分析基于嵌入式系统开采的井下探测设备。     

浅谈煤矿防治水工作与安全生产关系

在煤矿建设和生产过程中,矿井水害始终是威胁煤矿安全生产最主要的地质灾害因素之一。采掘工作面渗水、滴水、淋水等涌水现象,不仅影响作业人员的身体健康,降低采掘工效,而且在急倾斜煤层开采过程中,容易出现人员滑落、摔伤等不安全隐患;老塘透水、小煤(或地表)溃水等矿井突水事故对煤矿安全生产威胁更大,轻则造成淹井或停工停产,重则出现群死群伤的重大生产安全事故。本文基于这种现实背景,就如何做好矿井防治水工作,实现安全生产,作者结合本单位做法,提出了具体措施。     

工作面底板放水孔封孔超前距的确定

为减小工作面回采过程中超前支承压力对工作面周围放水孔的影响,有必要研究底板放水孔封孔超前距。以杨庄煤矿Ⅲ610孤岛工作面为例,建立了工作面工程地质模型,采用FLAC~(3D)数值模拟软件,对工作面回采过程中超前支承压力影响范围进行了研究,结果表明该工作面超前支承压力影响范围为20~30m。对工作面超前支承压力影响范围进行了理论计算,考虑重复采动影响时的结果为29.81m,与数值模拟结果基本一致。根据数值模拟、理论计算及现场实测结果,确定Ⅲ610孤岛工作面底板放水孔封孔超前距为30m,并通过实践验证了该封孔超前距的合理性。     

基于Zigbee技术的煤矿井下人员定位系统的设计

煤矿开采工作中,井下作业人员的安全问题必须予以重视。保证井下作业人员的安全一方面需要企业做好安保预防工作,另一方面对于不可控的突发事故要有相应的救援能力。提升处理突发事故救援能力要求在事故发生后能够精准、高效地定位井下工作人员。Zigbee技术以其独有的低功耗、无线自组网优势,为井下作业人员的定位提供了新的思路。     

综放工作面采空区自燃“三带”研究

大同煤矿集团同安煤矿是由候家岩煤矿、天旺煤业、更生煤业三家矿井整合而成的资源整合矿井。按采空区的自燃状态一般可划分为三个带:散热带、氧化放热带和窒息带。本文介绍了在同安煤矿4#煤层4101综放工作面建立的束管监测系统,实现了对煤炭自燃的连续监测,测定了采空区氧浓度场分布。以煤样热重实验的方式,分析确定自燃"三带"的氧浓度划分指标,煤样在通入10%氧气的情况下不能发生缓慢氧化,以10%氧浓度定为4101综放工作面采空区惰化指标;利用FLUENT模拟计算软件,研究了采空区内风流流场的分布;以氧浓度指标与漏风风速指标相结合的方法,合理的划分了采空区自燃"三带"的范围,从而确定采空区的危险区域。"三带"划分结果为:散热带主要分布于距离工作面煤壁0~26 m范围内,氧化自燃带主要分布于距离工作面煤壁26~80 m范围内,窒息带则位于距离工作面煤壁80 m之外的采空区范围。     

综掘工作面混合式风流调控下的粉尘沉降研究

煤矿掘进过程中粉尘聚集严重,目前针对综掘工作面混合式风流调控下粉尘沉降规律及优化的研究还不够深入。基于混合式风流调控系统,依托陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司综掘工作面,分析了压风口距工作面距离、压风口右偏角度、压风口口径、抽风口距工作面距离和压抽比等混合式风流调控参数对粉尘沉降规律的影响：随着压风口距工作面距离增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减再增,小颗粒粉尘占比增加;随着压风口右偏角度增加,司机处和回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比变化明显;随着压风口口径增加,司机处截面小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面大颗粒粉尘占比先增后减;随着抽风口距工作面距离增加,司机处截面大颗粒粉尘占比先增后减,小颗粒粉尘占比先增后减再增,回风侧行人呼吸带截面粉尘粒径分布变化不大;随着压抽比增大,司机处和回风侧行人呼吸带截面小颗粒粉尘占比减小。以上述风流调控各参数为自变量,回风侧行人呼吸带全尘平均浓度和司机处呼尘平均浓度最低为优化目标,建立了粉尘沉降优化回归模型,利用粒子群优化算法求解模型,得到最优风流调控方案：压风口距工作面距离为8.9 m,压风口右偏角度为14.8°,...     

基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术的应用与研究

为提高煤矿开采智能化水平,降低煤矿生产安全管控难度,提升煤矿生产效益,拔高煤矿回采工作面智能化采煤应用的技术短板,推动煤炭行业高质量发展,本文研究了基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术的应用,集成采煤机记忆截割煤技术、工作面自动控制技术、视觉识别系统监控成像技术、可视化远程干预技术,搭建了可视化远程干预煤矿综采系统。结果表明,实施基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术后,人力成本大大降低,安全生产效率显著提升（提升近30%）,经济效益显著。     

特厚煤层综放工作面矿压显现规律分析

采用现场矿压观测和RFPA数值模拟方法对耿村煤矿易自燃特厚煤层综放工作面矿压显现规律进行了分析研究。结果表明,耿村煤矿12170综放工作面存在比较剧烈的矿压显现,老顶存在较明显的周期来压现象,老顶周期来压平均步距为16.06 m;整个工作面全长范围内,老顶来压具有明显的不一致性,即中下部和下部来压强度大,上部和中上部来压强度小;综放支架在回采过程中支护阻力充足,其可靠性较好,能够适应2-3特厚煤层综放开采的要求;RFPA数值模拟结果与现场矿压观测结果一致,表明了RFPA数值模拟方法应用于矿压显现规律分析的有效性。