基于钻进参数聚类的含煤地层岩性模糊识别

通过钻进参数进行煤矿巷道围岩特征描述可为煤矿安全绿色开采提供地质信息保障。针对煤矿井下坑道钻探中随钻地层岩性识别难度大、精度低的问题,提出了一种基于钻进参数核模糊C均值聚类(Kernel Fuzzy C-means,KFCM)算法的含煤地层岩性模糊识别方法。结合钻进试验台上开展的模拟岩样钻进试验,获得了包括钻速、转速和钻压等敏感钻进参数的训练样本,利用KFCM算法对获取的钻进参数训练样本进行学习,构造钻进参数样本空间并映射到高维空间进行聚类处理。建立了以典型含煤地层分类为目标的聚类模型,采用高斯核函数分别确定了软弱夹层、煤层和泥岩层的分布结构以及对应的聚类中心。其中,对比线性核函数,高斯核函数在垂向上的分类效果符合沉积岩构造的特征,且聚类时间节约了7.2%。进一步基于钻进参数的聚类结果,将钻速作为衡量各类岩石钻进性能的关键参数,通过分析钻进参数数据集的变化规律,建立了钻速与转速、钻压幂函数表达形式的地层岩性预测模型,采用数据插值拟合方法完成了典型软弱夹层、煤层和泥岩层的空间划分。并应用模糊数学方法通过构建钻速的分段三角形隶属度函数,得出样本地层钻速对典型含煤地层钻速的隶属度公式,根据隶属度公式将地层岩性划分为5个级别,实现了对样本地层岩性的模糊识别。在实钻试验中,对提出的模糊识别方法的有效性进行了验证。结果表明,该方法能够在PDC锚杆钻头回转钻进条件下快速识别典型含煤地层岩性,识别的正确率为92%,研究结果为实现煤矿井下巷道隐蔽致灾因素动态智能探测提供了借鉴。     

煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统及其应用

围岩岩性随钻识别技术能够实时获取巷道围岩力学参数,为煤巷围岩支护提供基础保障。本文基于煤矿巷道液压锚杆钻机研发了煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统,包括钻进系统、动力系统、监测系统及试件平台。利用该系统进行了不同强度砂浆组合试件的钻进实验,结果表明,系统性能良好,随钻参数变化规律明显,扭矩和推进压强在不同岩层交界处有明显的跃迁现象。为了验证岩石强度随钻识别的可靠性,通过随钻参数计算破岩比能,进一步分析了随钻参数与抗压强度的关系。基于破岩比能法该系统可以实现随钻参数对岩石力学性能的识别。     

多指标融合的低孔低渗储层测井评价系统

低孔低渗储层测井存在煤层扩径严重会导致其评价参数多样化,为提高低孔低渗储层测井数据的质量,设计了多指标融合的低孔低渗储层测井评价系统。基于低孔低渗储层参数建模的联动架构,设计测井评价系统的数据管理、储层有效性识别和流体识别等功能模块,完成系统硬件设计;利用多指标融合算法分类处理低孔低渗储层的岩石样本,通过计算岩石岩性的最大隶属程度,识别低孔低渗储层测井岩性特征,结合低孔低渗储层测井评价模型构建,完成软件设计,实现低孔低渗储层测井的评价。测试结果表明,多指标融合的低孔低渗储层测井评价系统无论是在岩泥扩径条件下还是井眼扩径条件下,都可通过提高探测器的计数率保证低孔低渗储层测井数据的质量。     

随钻岩性识别技术研究进展

随钻岩性识别是一种便捷、高效的地层信息获取技术,具有即时、准确、环保以及节能等优点,可应用于岩石边界确定、支护参数设计、爆破参数设计以及区域地层强度参数识别等工程领域,一直是国内外学者研究的重点方向。本文系统分析了随钻岩性识别技术研究现状以及发展趋势,结合近年来随钻岩性识别技术的应用,探讨了该技术作为智能化探测的新方法与新理论。首先,总结了随钻岩性识别关键技术国内外发展历程;其次,阐述了国内外岩性识别系统的研究现状,包括技术原理及系统组成,并对部分国内外典型岩性识别系统进行对比和评价;再次,总结钻进过程中钻进参数与岩石之间的响应关系及建立的钻进指标和评价体系,并根据旋切式及旋切-冲击式两种钻进方式讨论影响随钻岩性识别的因素;最后,根据随钻岩性识别技术研究领域的发展动态,总结现阶段工程应用中存在的问题,展望随钻岩性识别技术研究未来的发展趋势。     

基于数字钻孔的钻头磨损与随钻参数关系研究

通过随钻参数反演岩石力学参数是数字钻孔技术的核心问题，PDC钻头是数字钻孔技术中破岩的主要结构。为了分析PDC钻头磨损程度对随钻参数的影响，基于煤矿液压锚杆钻机建立了数字钻进系统。利用该系统进行了钻头不同磨损程度下的数字钻进试验，同时结合有限元软件对钻进过程进行模拟，研究了PDC钻头磨损条件下随钻参数的变化规律。研究结果表明：钻进过程中各随钻参数之间的相关性与岩石强度变化规律显著；随钻参数对钻头磨损程度响应明显，在相同动力以及岩石强度条件下，钻进速度随着钻头磨损程度的增大而减小，钻杆扭矩随磨损程度增加而增大。试验结果与数值计算结果变化规律一致，证明了钻头不同磨损程度对于数字钻孔技术确定岩石性质具有重要影响。该研究为PDC钻头在数字钻孔中合理调整钻进参数以及反演岩石力学参数提供了参考。     

基于有限元的钻进参数相互影响机理研究

在实际的岩土钻进过程中会经常遇到软弱岩土层、破碎带及断层、岩溶、高地应力等不良地质,因此给 钻进工程带来一系列问题和灾害。 众多文献资料和试验数据证明,此类问题与钻进的运行参数以及岩土的力学参数 有着密不可分的关系。 由此,本项目以 PDC 复合片钻头为研究对象并进行仿真模拟分析,设置不同的岩体参数以及 不同的钻进参数,将在不同条件下所得的作业数据进行分析研究,揭示钻头在不同岩石中钻进参数表现的区别和在 不同岩体在相同钻进条件下轴压和扭矩的区别和联系。 分析发现岩石性质越好的其 Mises 等效应力就越高;在一定 范围内钻头轴压和扭矩均与钻速呈现出正相关的关系,钻压的提高增加了钻齿的切入深度与岩石切削作用,扭矩继 而随之增加;在相同钻速条件下转速的提高并没有对轴压产生较明显的影响,扭矩则呈现正相关变化。 最后通过 Python 语言建立人工神经网络,经过机器学习对数值模拟数据和实际钻孔数据进行训练,验证利用钻进参数和机器学习 的方法来实现对岩石种类的判识具有可实现性,最终结果表明对模拟数据训练预测的准确率达到 90%左右,实际数 据的准确率最高达到 78%。     

基于MLR-RBF的岩石强度智能随钻识别实验研究

提高巷道掘进效率、减少冒顶事故是实现煤矿安全高效和智能化开采的重要内容,其关键是对巷道围岩的合理支护设计,而煤矿顶板岩层强度的实时智能感知对巷道支护设计至关重要。利用自主搭建的微型钻进实验平台和制作的砂浆试样,开展钻进实验以获取随钻参数,并测定砂浆试样的单轴抗压强度。采用小波阈值法对随钻参数去噪后,分析钻速、转速和砂浆试样强度对推力和扭矩的影响。基于随钻参数构建预测岩石强度的多元线性回归(MLR)模型,利用径向基函数(RBF)神经网络对MLR模型得到的强度预测残差修正,建立MLR-RBF岩石强度组合预测模型,对MLR和MLR-RBF模型进行验证,并利用MLR-RBF模型对粉砂岩、细粒砂岩和粗粒砂岩3种岩石强度进行预测。研究表明：钻速和转速均与钻进推力呈负相关,但随转速增加旋转扭矩也增加,且扭矩值随钻进深度增加而缓慢线性增加;构建的MLR模型的预测相对误差均值为8.58%,MLR-RBF模型的预测相对误差均值为1.75%,证明了MLR-RBF模型的有效性;MLR-RBF模型对岩石强度的预测误差均值为6.67%,该模型对岩石强度的预测效果较砂浆试样差,主要是因为岩石与砂浆的均质性不同。     

用钻进参数仪实时优化钻进参数

:利用钻进参数仪实时地对采集到的数据进行关联分析 ,从而指导调整钻压、转速、泵量 ,使钻进速度达到最优值。推导出了灰色关联分析的算法 ,及程序编写流程 ,并通过某孔的实际应用 ,介绍了用钻进参数仪实时优化钻进参数的方法和效果     

结合地质导向作业的实时智能地层识别预测模型

地质导向是当前钻探智能化的核心组成部分,但当前地质导向中关键的地层识别还缺乏算法模型支撑。本文采用深度学习算法,基于四川威远区块实际采集的井身轨迹参数数据、测井数据,建立了能够实时预测钻遇地层的算法体系。该体系首先通过时序预测算法完成对后续井身轨迹的预测,其次基于该预测值实现对地层伽马值的预测,最后根据地层伽马值完成对钻遇地层的类型识别。为提高整个算法体系预测准确性,各环节采用多种算法进行对比,结果证明采用循环神经网络训练的实时预测,随机森林预测伽马值回归,支持向量机预测地层分类的训练效果最好,预测和识别精度分别达到了0.81、0.83、81.8%。地质导向过程中对实时钻遇地层的预判,为现场提供数据支撑以及辅助判断的手段,帮助实际工程更可靠有效地实现地质目标。     

掘进巷道顶板岩层随钻识别研究

为了在巷道掘进过程中随时识别顶板岩层,提出一种通过检测锚杆钻机液压系统的压力和流量来探测巷道顶板岩层的方法;推导出顶板岩层随钻探测的钻进参数计算公式;研制了顶板岩层随钻识别试验系统,并将随钻识别试验数据与单轴抗压强度试验数据进行比较分析。研究表明:1)当检测到锚杆钻机液压系统中的压力和流量发生阶跃响应或脉冲响应时,可以判断钻头通过了顶板岩层分界面或软弱夹层;2)实验测得钻头穿过软弱夹层时,钻进速度的最大值与最小值之比为12.4,表明钻进速度在几种钻进参数中是最敏感的;3)通过检测锚杆钻机液压系统的压力和流量可以推算出顶板各岩层强度和层位。     

强化技术改造 实现选煤增效

分析了平岗矿洗煤厂的生产现状及其存在的问题,有针对性地对其浮选系统进行技术改造,降低了介耗,提高了精煤产率及企业的经济效益。     

强化法律职能促进依法管理

企业作为市场经济条件下最基本、最活跃的主体，在生产经营过程中，涉及到的法律问题很多，要充分发挥法律人才的作用，不断强化法律服务职能，促进企业依法管理，有效地维护企业的合法权益。     

硫化胶接技术在带式输送机中的应用

硫化胶接法也叫热胶接法是将胶带接头一部分的布层和胶层,按一定形式和角度剖切成阶梯形状,涂抹胶浆使其粘接,然后在一定压力、温度下,加热一段时间,经过硫化反应,使生橡胶变成硫化胶,从而获得较高的粘连强度。此种粘接方法打破了传统的冷胶接方法,可使胶带接头拉力强度达到原胶带的85%~90%。     

浅析倒堆开采在团结沟东露天采场残采中的应用(增刊)

团结沟采矿场露天开采至今已40年,现处于露天残采尾期,优化采剥生产工艺,最大限度地利用好现有资源很有必要。文章从东露天采场残采现状、倒堆开采方案及开采技术安全要求、效益预测等方面进行了简析。在目前矿山资源枯竭的情况下,倒堆开采实施后可延长服务年限3年。本文可为类似矿山提供参考。     

松动爆破在长平矿生产掘进中的应用研究

阐述了松动爆破的机理、理论计算及工程试验情况,介绍了松动爆破防治机采工作面煤与瓦斯突出技术在长平矿的试验研究。实施松动爆破措施后,达到了防突及加快工作面掘进进度的目的。     

用计算法求断层断距

介绍了用计算法求断层断距的过程     

断层影响下底板应力分布和破坏分析

采用FLAC5.02D数值模拟软件模拟了煤层开采过程中断层对底板应力峰值与塑性区变化的影响。对不同断层倾角,断层刚度和底板水压下底板应力峰值和塑性区变化进行了分析,同时根据现场实测,对有无断层条件下破坏深度进行对比。断层倾角越小,底板应力峰值越高,底板破坏区范围越大;断层倾角越大,底板破坏区范围越小,最终发展为“X”型。断层刚度的增加,没有对底板塑性区产生明显的影响,只是从断层带一侧改善了底板突水通道。随着底板水压的增大,塑性区范围没有明显变化,底板应力峰值的波动程度也不大。无断层存在,底板破坏深度为0~17 m;断层带的存在使底板破坏深度增大了135%。     

国内外探地雷达技术的比较与分析

通过对国内外3个系列探地雷达的探测机理、部分性能指标和探测效果进行比较分析,得出探地雷达的组成、探测原理、解释机理、要求条件和探测方法基本相同。国产探地雷达具有较好的后处理软件,但需要在信号采集和传输过程中增强抗干扰能力,进一步提高图像质量。     

改造输煤系统 优化运行方式

通过对输煤系统分煤门的改造和优化,实现了系统运行加仓及堆煤同步进行的功能,增加了运行路径和运行方式,降低了设备维护工作量,保证了燃煤转运、输送的可靠性、稳定性,最大限度地加大来煤接卸和煤场周转速度,有利于燃煤混配掺烧的执行。     

带式输送机滚筒压裂分析及改进

针对福建省某煤矿带式输送机滚筒使用中出现的压裂情况,根据传动原理对滚筒结构和受力进行分析,探讨滚筒压裂的原因,提出提高滚筒强度的改进方法。