基于Longruan3D的工作面辅助设计研究与应用

针对煤矿工作面设计过程中工作量大、空间关系不明朗等问题,利用现有煤矿三维地质模型,在各类地质、测量数据资料基础上,探讨了采区工作面的计算机辅助设计方法。构建地测数据库系统,对工作面信息、各类危险源信息、巷道信息等内容进行管理,建立地测数据与三维模型的关联;利用地测数据,通过缓冲区分析、叠加分析等空间分析手段,对工作面对应地表概况、工作面煤层产状、工作面临近地点状况等数据进行了分析求解;依据模板文件制作工作面辅助设计报告,并采用COM接口生成Word文件,方便工作人员进一步完善使用;最后,在Longruan3D平台上进行了验证。经过煤矿应用实践证明,软件功能方便、快捷、实用,能够有效地辅助煤矿的工作面设计工作。     

煤炭智能精准开采工作面地质模型梯级构建及其关键技术

随着国家大力推进工业化与信息化融合,煤炭智能精准开采已经成为行业大趋势,众多煤炭企业和科研院所开展了一系列试验研究和工业示范工程。然而,地质条件的适应性不足已经成为制约煤炭智能精准开采的技术瓶颈,迫切需要构建高精度、透明化的工作面三维地质模型。以黄陵煤矿某智能化工作面为例,分析了智能精准开采对地质透明化的时空需求,一方面要确保工作面前方未采区域一定范围内地质条件的"透明化",另一方面要在采煤机完成一次截割的时间内完成透明化工作面三维地质模型的动态更新。统筹分析工作面地质探测技术现状和智能开采的集控水平,提出了构建透明工作面三维地质模型的总体思路:按照不同的地质、采掘阶段,将回采工作面地质模型分为4个层级,即黑箱模型、灰箱模型、白箱模型和透明模型。在工作面设计阶段,基于地面钻探与采区三维地震资料,可以构建工作面的"黑箱模型",其精度处于"十米级";在工作面掘进阶段,开展三维地震资料地质动态解释,可以构建工作面的"灰箱模型",其精度处于"十米级～米级";在工作面采前阶段,综合利用槽波、坑透等工作面地质勘探技术,可以构建工作面的"白箱模型",其精度能够达到"米级～亚米级";在工作面回采阶段,动态融入回采揭露的地质信息,并进行随采地震动态监测,可以构建起工作面前方50 m的工作面"透明模型",其精度达到"亚米级"。为此,亟需研发一批关键技术与装备,主要包括三维地震资料地质动态解释技术、煤矿井下孔中物探技术与装备、回采工作面随采地震监测技术、工作面监测数据地质信息提取和多源异构地质信息动态融合技术等,逐级构建智能开采工作面的地质模型,渐次实现工作面的三维地质透明化,为煤炭智能精准开采提供地质保障。     

智能开采工作面随采地震监测系统研究

煤矿智能化开采的示范和推广要求工作面在设计和回采阶段对煤层赋存特征进行高精度探测。针对工作面内部的煤层顶底板赋存形态、构造形态及采动地质演化等智能开采地质保障问题,设计一种用于回采工作面地质信息动态探测、监测的随采地震监测方案。系统集成采煤机地震数据采集、多源数据分析融合、三维地质建模及随采数据与采掘设备交互反馈等功能;实现回采前建立工作面静态三维地质模型,回采过程中利用随采地震结果和综采设备监测数据动态修改初始静态三维模型。本方案统筹利用工作面智能开采的地质成果,可以为智能开采工作面规划、运行与决策提供技术支持。     

矿井主要含水层三维可视化模型构建及其应用

为制定有效的矿井突水预警与防治对策,以单侯矿三采区为工程背景,基于现场地质钻孔编录数据,应用Surpac软件,构建三采区主要含水层三维可视化模型。利用该软件的三维交互式图形功能,直观显示了三采区主要含水层与5煤和1煤的空间位置、规模形态以及分布范围;通过统计分析与计算,分别给出了5煤和1煤回采工作面与邻近含水层的隔水厚度等值线图、邻近含水层与各个回采面的最小隔水层范围,圈定了流场面积与体积,提出了合理的回采顺序,能在复杂水文地质条件下进行分析和突水进行预测预防。     

三维地震勘探技术在甘肃赤城煤矿勘查中的应用

甘肃赤城煤矿作为新建设煤矿,现有勘探程度无法满足煤矿开采建设要求,通过分析研究区区域地质资料和地震地质条件,针对性地设计了三维地震勘探系统,通过对先期开采区域开展三维地震勘探工作,并对地震数据进行处理和资料成果解释,最终查明了煤矿先期开采区域主要可采煤层赋存状态、构造等特征,从而为煤矿建设、巷道掘进、工作面回采等工作提供可靠的地质依据和安全保障。     

矿井瞬变电磁定点三维立体超前探测技术

为了对开拓巷道前方和回采工作面内部导含水构造进行有效的超前探测,基于现有的瞬变电磁探测技术,通过设计回采工作面和巷道掘进工作面定点的三维瞬变电磁超前探测技术,采用物理模拟方法对煤矿中典型的断层和陷落柱等导含水构造进行模拟研究,结果显示:这些典型导含水构造的空间范围和形态能够较准确的显示在三维立体图中。对平朔集团有限公司井工一矿19108工作面内部隐伏陷落柱进行了实地探测,验证结果表明:通过合理的设计三维探测角度,工作面内部的陷落柱能够在三维异常空间中准确地显示出来。     

动压影响硐室围岩稳定性分析

动压软岩巷道的围岩稳定性控制,一直是煤矿巷道的一大支护难题.工作面的开采引起回采空间周围岩层应力重新分布,不仅在回采空间周围的煤柱上造成应力集中,而且它形成的超前支承压力将影响工作面前方巷道围岩的应力分布,造成巷道严重变形失稳.根据某矿变电所的地质采矿条件建立三维数值模拟模型,在分析了在工作面开采影响下变电所围岩应力分布基础上,提出了相应的耦合支护技术,并成功应用于工程实践.     

基于BIM技术的煤矿综采工作面三维辅助设计研究

针对煤矿综采工作面设计过程复杂、方案比选环节多、系统众多且交叉关联,无法直观审视工作面布局等问题,通过综采工作面建筑信息模型（BIM）设计流程和建模应用技术的研究,建立基于BIM的煤矿工作面统一的建模和设计体系,形成一个集地质、井巷、采煤设备、运输设备、排水设备和支护设备等为一体的工作面模型族库,实现了在BIM软件平台中进行三维可视化的工作面设计,有效提高了设计质量和设计水平,减少了设计返工。     

深井综放工作面沿空掘巷合理时空关系研究

针对孔庄煤矿7433综放工作面地质和开采技术条件,利用FLAC3D软件建立工作面回采的三维力学计算模型,得到工作面侧向煤体中低应力区范围为10 m,支承压力影响范围为58 m,支承压力高峰位于煤壁内26 m;回采后采空区上部岩梁运动基本稳定时滞后工作面的距离为280~300 m。在此基础上,通过数值模拟软件分别对留设不同尺寸煤柱进行模拟分析,最终确定留设煤柱的最优尺寸为7 m。     

基于Unity3D的综采工作面全景虚拟现实漫游系统设计

针对煤矿井下工作环境恶劣、教育培训手段缺失的问题,设计了基于Unity3D的综采工作面全景虚拟现实漫游系统。系统首先基于虚拟现实场景构建及3D虚拟模型制作技术,宏观上对综采工作面进行了布置,为用户提供了在综采工作面中自由漫游的直观感受;建立了综采工作面的整个环境,实现了综采设备的三维虚拟展示和运动仿真模拟;同时基于交互理论,对其与综采设备的人机交互进行了深入设计,使用户能够完整与真实地体验煤矿井下综采工作面的整个生产过程。利用虚拟现实技术将煤矿综采工作面的布置全景与动态运动生动形象地展示出来,为煤矿企业等单位提供一种全新的培训技术手段。     

复杂条件综采工作面工程地质评估与实践

为掌握工作面范围内地质构造特征,结合巷道揭露和三维地震探测数据,应用坑透方法查明了张集煤矿1712(6)工作面回采范围内地质异常区分布特征。结合1712(6)工作面开采技术参数,基于工程地质评估分析,开展了上提段覆岩运移特征预测、顶板围岩稳定性分类及控制技术分析,根据分析结果确定了综采主要设备,提出了工作面过地质异常区和提高回采上限阶段时围岩稳定性控制技术,实现了工作面的安全高效开采。     

基于顶板结构模型的液压支架支护强度计算

工作面顶板结构模型是回采工作面上覆岩层运动规律的直观量化表现,根据工作面顶板结构模型,可以对液压支架的支护强度进行计算,从而确定液压支架的工作阻力。该文根据某矿工作面地质条件,在确定该工作面顶板结构模型的基础上计算了液压支架的支护强度为P'T=1.62~1.69MPa。     

基于Surpac软件的煤矿资源可视化储量计算

煤炭资源储量的准确计算和评估是煤矿开发利用的前提和基础。基于地质统计学理论,借助Surpac软件,通过对煤矿的实体及块体三维可视化建模,直观地展现了矿体的空间形态和特征,依据所建立的模型,运用普通克立格法对选定的区域化变量mad品位,ad品位进行估值,建立了相应标高下的mad、ad含量、储量曲线图,并对储量计算结果进行了列表分析,结果表明,依据本软件建立的模型,能够快速、方便、准确的实现储量计算。     

基于GIS的工作面探煤数据管理方法研究与应用

为提高煤矿回采工作面开采过程中煤矿储量动态计算的效率,丰富回采工作面三维地质模型构建过程中所需的动态更新数据,通过对回采工作面探煤数据管理的专业需求、业务流程、技术路线以及数据结构的充分分析和深入研究,提出了一种基于GIS的回采工作面探煤数据管理方法。在数据层面,优化了探煤数据管理的业务流程,设计了不同类型探煤数据的数据结构和存储方法,利用GIS的空间数据组织和管理方式实现了基于空间关系数据库的回采工作面探煤数据的共享与管理。在表示层面,基于从底层自主研发的国产地理信息系统平台—LongRuanGIS实现了探煤数据和图形的交互管理。在业务层面,提出了一种探煤线的绘制算法,以实现不同模式探煤线的快速绘制;设计了探煤点数据结构、绘制样式以及绘制方法和数据管理方法,以保证探煤数据的成图美观和数据的高效再利用;提出了一种利用探煤厚数据动态更新回采工作面地质模型的方法,丰富了煤矿回采工作面高精度三维动态地质模型的动态更新数据源。经过在多个矿井的常态化应用结果表明：基于GIS的工作面探煤数据管理方法实现了不同类型的回采工作面探煤数据的统一管理与共享,实现了探煤数据的快速自动成图与动态更新,提高了煤...     

深部采煤工作面上覆岩层裂隙带发育高度研究

根据唐口煤矿深部采煤工作面地质及回采技术特点,建立了UDEC数值计算模型,对工作面覆岩的应力、位移、塑形变形区等参量展开了系统研究。模拟结果显示,在1307工作面回采影响下,导水裂缝发育高度达到48.1 m,冒落带高度为14.6 m。     

李雅庄煤矿回采巷道断层破碎带支护技术应用研究

为了解决李雅庄煤矿工作面回采巷道在工作面回采期间受采动影响,在断层附近巷道变形严重,影响正常的回采作业,通过理论分析、现场观测以及计算对巷道的支护体系进行优化,通过实践及现场观测取得了较好的支护效果,为类似地质条件的工作面生产设计提供了参考。     

布尔台煤矿综放面矿压显现规律研究

为研究神华布尔台煤矿在改变回采工艺后,42104工作面回采过程中矿压显现的发展变化,根据煤矿工作面实际地质条件,建立了煤层回采模型,运用数值模拟软件FLAC3D模拟综放回采过程中矿压显现过程并得到了来压规律。同时对工作面顶板压力进行现场监测,并对监测结果进行分析。     

地测空间管理信息系统软件在煤矿地质数据分析中的应用

在煤矿地质资料解析中,地测空间管理信息系统软件十分重要。该系统软件可直接将地质原始基础数据处理生成相应图件,包括各种储量评估图以及三维矿山底板高程图、保安煤柱图、钻孔剖面柱状图、工作面剖面图、工程勘探剖面图、采掘工程平面图等。     

深部回采工作面冲击矿压模拟及规律分析

建立张双楼煤矿-1 000 m西一采区回采工作面三维模型,模拟分析了回采工作面回采后采空区四周应力变化情况及冲击矿压规律,为采区回采冲击矿压预测及治理提供了决策依据。     

回采工作面煤层三维建模技术及其在智能开采中的应用

提出了回采工作面地质模型的3层构建框架,阐述了回采工作面煤层模型的构建过程;采用综合动态解释技术对地质、钻探、物探数据进行数据融合;采用多级多属性三维动态地质模型构建技术建立回采工作面煤层模型,根据采煤机截割参数和煤层三维地质模型生成采煤机截割曲线供采煤机进行割煤作业。在试验工作面进行了应用,对巷道测量、切眼测量、钻孔伽玛、钻孔雷达探测、槽波探测数据进行综合解释,构建了工作面的三维地质模型,依据采煤机截割参数生成截割曲线并通过集控系统下发给采煤机,指导采煤机基于煤层模型进行割煤工作。