复杂地质高应力条件下回采工作面冲击地压防治技术研究

针对济宁三号煤矿163下06工作面已探明正断层32条,逆断层1条,回采期间揭露隐伏断层11条,局部过联络巷、探巷不规则回采,不规则煤柱留设,局部煤体分割严重等,地质和开采技术条件复杂,应力集中程度高,冲击危险程度高;文章提出了,划分冲击危险区域、加强支护、宏观矿压动态观测、钻屑检测、应力在线监测,微震监测;大直径钻孔卸压、坚硬顶板深孔预裂等冲击地压综合监测防治措施,结果表明可以有效降低局部地应力异常集中,释放积聚的弹性能,取得了良好效果,确保了该工作面安全高效回采。

元宇宙赋能煤矿应急安全培训路径研究

煤矿具有艰苦高危产业属性,因此应急安全培训极为重要,有效的应急安全措施的实施是降低安全事件风险的关键。元宇宙技术所具有的“沉浸性”、“体验感”、“虚实结合”等特征为煤矿应急安全培训提供了新的培训和资源。本文结合元宇宙技术的特征和煤矿应急安全培训的需要,探索元宇宙赋能煤矿应急安全培训的路径,从而有助于提高煤矿应急安全管理的有效性和科学性。

提升神东煤矿机电设备管理效益的探究

文章从煤矿机电设备的配套、运行、大修、车辆辅助运行、指挥调度、新技术标准应用六个方面调研了国能神东煤炭集团公司煤矿机电设备目前使用和管理的现状,深入分析其原因并给出了提升机电设备管理效益的具体措施,这对国能神东煤炭集团公司提升机电设备管理效益具有十分重要的指导意义,对其他煤炭企业机电设备的精细、精益,安全管理亦有重要的借鉴作用。

基于区块链的煤矿数据价值链

针对煤矿企业的数据价值挖掘不足、缺少资产化手段,而相关企业和科研院所缺乏获取现场数据的途径,本文将区块链技术应用于数据共享,将去中心化、不可篡改、非对称加密技术等特性应用到区块链技术构成的点对点网络中,实现数据跨域分享的可追踪、数据的不可篡改和身份验证的简化。通过采用一种多节点组建联盟链的方式,搭建了区块链应用平台,总体上为分布式结构的联盟链,采用Hotstuff BFT(Hotstuff Byzantine Fault Tolerance)共识机制,支持声明式非图灵完备的智能合约,采用零手续费方法,根据双方协定或数据长度计算交易费,支持上层的各类应用,通过一次密钥和环签名,实现交易匿名和隐私保护方法。该设计方案对利用区块链的去中心化、可审计等优点解决数据分享中的安全问题提供了参考,为解决数据分享、身份验证问题提供了借鉴思路,为解决煤矿生产数据资产共享和交易提供了新方案。

高压注入条件下N_(2)对含水煤中CH_(4)置换效应的影响

为了揭示高压注入条件下N_(2)对不同含水率煤中CH_(4)置换效应影响,基于含水率为0.75%、1.5%和3%的3种煤样,开展了高压注N_(2)置换CH_(4)实验。实验结果表明:随着煤含水率的增加,煤吸附CH_(4)和N_(2)的能力表现出逐渐减弱的趋势,N_(2)的吸附量始终小于CH_(4)的吸附量,且N_(2)置换CH_(4)的能力逐步下降;在本实验压力条件下,CH_(4)预吸附平衡压力超出0.75 MPa越大,其N_(2)利用率越低。同时随煤含水量的增加,CH_(4)置换率、N_(2)注置比均出现逐步减小的趋势,因此可得CH_(4)置换率、N_(2)注置比均与煤的含水量呈负相关关系。实验含水煤样更好的还原井下处于潮湿环境中的原煤,通过CH_(4)置换率和N_(2)注置比的反馈得出,过大的注气压力并不能得到良好的注气效果,反而会降低该置换源气体的利用率,因此对井下注N_(2)置换煤层CH_(4)的工程技术来说,为避免盲目提高注气压力而造成N_(2)的置换效率下降的现象,建议井下煤层注N_(2)置换CH_(4)时,CH_(4)吸附平衡压力控制在0.75 MPa最佳。

矿山企业安全文化及生态构建路径

安全文化是群体安全意识的集合,对整体安全管理工作具有指导意义。在矿山企业安全保障和安全管理工作中,大多忽视了安全文化的重要作用。为提高我国矿山企业安全保障水平和层次,全面落实“生命至上,安全第一”的安全理念。本文以安全文化的构建路径、评价体系和综合提升手段为锚点,凸出安全理念渗透的作用,从制度保障、行为控制、全面监督等管理手段出发,探究了人员全员安全综合素质和整体安全文化环境的形成路径。同时,综合分析了当前煤矿安全文化建设工作现状。在安全文化要素分类和安全文化评价核心问题表的基础上,提出了一套新型的安全文化评价体系,为促进企业本质安全,构建企业安全文化氛围提供了新路径。

探地雷达在华阳一矿隐伏陷落柱构造探测中的应用

陷落柱构造破坏煤系地层、降低煤炭资源储量,采煤工作面通过陷落柱,增加采煤成本,带来突水、瓦斯积聚风险,有必要在采煤工作面开展隐伏陷落柱构造探测。目前,采煤工作面的主要物探方法有地震波法和电磁法两类,作为精细地质勘探方法,探地雷达技术在隐伏陷落柱构造探测中发挥了重要作用。本文针对华阳一矿地质特点分析了陷落柱类型及其成因,采用有限时域差分法模拟了无充填型和充水型两类陷落柱构造的探地雷达数据,分析了不同构造的数据特征。通过100 MHz探地雷达对矿区内隐伏陷落柱构造进行了探测,探测结果表明:通过探地雷达剖面的目标频率变化及衰减幅度等特征,能够判别出陷落柱类型,为风险源排查和工程作业提供参考。

基于物联云平台的煤矿机电设备供电安全智能监控方法

当前煤矿机电设备供电安全智能监控节点多采用目标式的部署结构,监控范围较小,导致设备的供电漏洞监控次数降低,为此提出基于物联云平台的煤矿机电设备供电安全智能监控方法的设计与分析。根据当前的监控需求,先进行监控数据智能化采集和处理,采用动态化的方式,扩大实际的监控范围,并部署动态化监控节点,以此为基础,构建物联云平台机电设备供电智能监控模型,采用自适应匹配调节处理实现智能监控。测试结果表明:针对选定的6台设备,经过3个阶段的监控,最终得出的供电漏洞监控频次均达到25次以上,监控精度最高时达到了97%,说明在物联网云平台的辅助下,当设计方法更加灵活、多变,监控性能更高,具有实际的应用价值。

沿空留巷巷道煤体注浆补强支护技术研究

为解决厚煤层工作面沿空留巷煤柱因受动载载荷多次加卸载过程造成的巷道围岩破碎、煤柱承压大、支护难度大、巷道易变形等问题,以S1205工作面为工程背景,采用理论分析方法对巷道围岩受力变化和破坏特征进行了分析,据此提出巷道围岩注浆补强支护技术,通过数值模拟和现场实测,结果表明,该技术能够有效提高巷道围岩整体稳定性和承压能力,与采取措施前相对比,应用该技术后巷道围岩塑性区范围减小了43.1%,变形速率减小了53.8%,巷道围岩变形量得到有效控制,为类似条件下沿空留巷支护提供一定的技术参考。

浅埋厚煤层软岩巷道支护参数设计及应用

目前煤矿常采用锚杆(索)对巷道两帮及顶板进行主动支护,但受巷道所处力学环境、地质条件等多种因素影响,针对软岩巷道锚杆支护参数设计及理论选择较为困难,使巷道支护环境较差。本文结合理论与现场工程地质条件,针对五举煤矿13207工作面软岩巷道中存在的顶板破碎严重问题,对两巷道支护参数进行设计及应用。参数选择为顶板及帮部均采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆,规格分别为φ22 mm×2 800 mm、φ22 mm×2 400 mm,顶板及帮部分别采用φ21.8 mm×7 300 mm的1×19股高强度锚索与φ21.6 mm×5 300 mm的1×7股高强度锚索,锚杆预紧扭矩不小于300 N·m,锚索张拉力不小于200 k N。现场应用结果表明,巷道围岩变形得到有效控制,整体支护效果良好,为附近相似条件矿井提供借鉴。

深孔钻探技术在煤矿采空区勘查中的应用研究

深孔钻探技术是当前一种相对较为常见的野外勘查技术,可以借助专业的钻探设备从地表开始向下进行钻探,从而对深层岩层的实物信息进行获取,从而对地下信息进行验证,以此来为其余的工程类项目提供详实的地质信息支持。基于此,为切实提升环境保护质量,保障耕地面积,保证煤矿企业的生产安全。本文将对深孔钻探技术在煤矿采空区勘查中的应用进行研究,以当地安庆煤矿采空区勘查项目为例。

数字孪生智能矿山管控平台及智能洗选管控平台建设

煤矿智能化的技术革新催动着煤矿安全管理迈入智能化,以安全风险智能管控为方向的煤矿智能化安全是智能煤矿建设的安全前提和安全保障。数字化转型和数字经济的发展成为产业变革的主基调,国内外众多矿山企业相继实施了数字矿山或者智能矿山的建设,因每个矿山的工艺特点和基础条件存在不同,导致建设成效差异较大。围绕智能矿山建设的内涵和目标,综合运用计算机、网络、集成、智能控制等先进技术,全面构建集调度管理、安全监测、视频监视、通信指挥为一体的中煤建筑安装工程集团有限公司生产调度信息化管控信息化平台,以求达到各类安全生产信息的高度集中,矿井各生产环节的有效信息实时掌握,做到“管、控、营”的一体化调度。为“中国智造”奠定了技术基础。

巷旁高水材料柔模墙隔离采空区瓦斯治理技术研究与应用

矿井采空区内瓦斯浓度伴随着距工作面越来越远而不断增大。靠回采面一侧较低,随着距离的越来越大,瓦斯浓度不断升高。工作面切顶卸压沿空留巷后,采空区密闭不好,大量采空区瓦斯进入回风流,导致回风流中瓦斯浓度较高,瓦斯含量超标,影响正常的安全生产。为了降低切顶卸压沿空留巷工作面回风流风排瓦斯量,主要技术手段是巷旁充填密闭墙和高位钻孔主动抽放。以鹿台山煤业有限公司2206工作面为工程案例,在切顶卸压沿空留巷的基础上通过构造巷旁充填墙实现密闭采空区,同时通过加强高位钻孔主动抽采和采空区埋管进行采空区抽放瓦斯。可有效密闭采空区、明显改善采空区漏风,提高高位钻孔和采空区埋管瓦斯抽放量。采用巷旁充填密闭后工作面回风巷瓦斯含量明显降低,满足矿井的安全生产。

凌志达矿坚硬顶板切顶卸压与巷道支护方法研究

针对凌志达矿15218工作面坚硬顶板条件回采过程中导致的巷道变形严重问题,采用理论分析、数值模拟与现场监测相结合方法,系统研究了坚硬顶板切顶卸压及巷道支护方法。结果表明:顶板基本顶K2灰岩为关键层,由于顶板泥岩与K2灰岩总厚度达8.12 m,应保证切顶高度大于8.12 m;对工作面顶板实施切顶卸压后,能够在一定程度上切断高应力传导路线,使应力发展不会朝向煤柱及临近工作面巷道,有利于巷道及煤柱的稳定,对坚硬顶板实施切顶卸压可以取得良好的卸压效果,数值模拟确定合理切顶高度与角度分别为9 m与15°。研究提出了在巷道顶板中部实施超前预裂爆破切顶卸压方法,以及“锚杆+金属网+钢筋梯子梁+锚索”的巷道联合支护技术。通过现场实践,顶板下沉量降低了43.1%,底板底鼓量降低了31.5%,煤柱帮移近量降低了36.1%,回采帮移近量降低了36.2%,巷道变形得到了良好控制。

破碎复合型顶板巷道支护参数优化与围岩控制方法

针对工作面复合型顶板巷道破碎围岩的变形问题,采取理论分析、数值模拟以及现场监测的综合方法,在优化现有巷道支护参数的基础上,提出了一种“高强度螺纹钢锚杆+预应力锚索+恒阻大变形锚索+钢筋梯子梁”的综合支护方法。数值模拟结果表明,该方法可以在巷道支护区域形成一定范围的卸压区,显著减少围岩的变形量,以确保巷道的稳定性。工程实践表明,基于该方法设计的余吾煤业N1103胶带顺槽支护方案,巷道顶底板最大移近量78 mm,两帮最大移近量限102 mm,有效地控制了巷道围岩变形。该方法为工作面在类似条件下实现安全和高效的回采提供了可能,也为类似条件下的矿山巷道围岩控制提供了有价值的参考和指导。

基于Ventsim的平煤九矿通风系统优化研究

针对平煤九矿双风机联合运转通风系统存在的矿井通风总阻力偏大,己组回风段通风阻力所占比例偏高的现状,在对矿井通风阻力测量的基础上,构建平煤九矿的通风Ventsim三维可视化模型,采用数值模拟的方法,研究不同优化方案下矿井通风系统风流、风速等参数的动态演化规律,并对不同方案从通风效果和技术经济等方面进行比对分析。研究结果表明,通过扩修己二西翼回风下山、己组总回风和丁二回风下山等巷道断面,结合附近巷道断面确定巷道断面积为16 m2,有效降低了矿井的通风阻力。

基于透明地质规划截割的中厚煤层智能开采模式研究

随着煤炭产业的持续发展,智能化开采成为提升煤矿安全生产和效率的关键。本文针对中厚煤层智能开采模式进行了深入研究,提出了一种基于透明地质规划截割的智能开采模式。该模式利用隐式迭代三维建模技术、数字孪生系统和精准开采控制技术,结合大数据智能分析决策技术,实现了综采工作面设备的自主规划截割。研究结果表明,该模式能够有效提升煤矿开采的透明度,实现煤层三维模型的准确构建及其动态调整,显著提高了煤矿智能化开采的效率和安全性。此外,本文还介绍了黄陵一号煤矿的实践案例,展示了该智能开采模式在实际应用中取得的显著成效,包括提升生产效率、节约人工成本以及实现减员增效。本文的研究成果对于现有煤矿实现智能化开采具有重要的实践参考意义。

综采放顶煤工作面瓦斯涌出构成及高位定向钻孔抽采效果研究

为了合理选择刘家梁矿2号煤层瓦斯治理方法,采用现场实测、单元划分、理论分析的方法对刘家梁煤矿2号煤层综采放顶煤工作面瓦斯来源及其涌出构成进行分析,运用数值模拟对2215工作面高位定向钻孔合理层位进行研究并跟踪考察其抽采效果,确定出采空区抽采瓦斯量主要由工作面涌出,采取高位定向钻孔和上隅角插管瓦斯治理技术能较好的适用于2号煤层综采放顶煤工作面,其合理垂直布孔范围为22~40 m,水平布孔范围为10~40 m。

基于无线传感网络与UWB技术的煤矿井下采掘人员定位方法

由于传统方法在煤矿井下人员定位中应用效果不佳,不仅定位结果相对误差比较大,而且定位失败人员数量较多,无法达到预期的定位效果,为此提出基于无线传感网络与UWB技术的煤矿井下采掘人员定位方法。搭建无线传感网络场景,利用无线传感网络采集井下人员位置信号,利用自适应算法对信号自适应滤波处理,利用离散快速傅里叶变换对无线传感网络信号矩阵的各个维度做波束形成,对矩阵的各个维度传感信号进行加权合并,增强各个维度上目标信号的强度,利用UWB技术对信号传输,根据增强后的目标信号传输信息确定井下人员位置,以此实现基于无线传感网络与UWB技术的煤矿井下采掘人员定位。经实验证明,设计方法定位相对误差低于10 cm,定位失败人员数量与总人数比例为3%,设计方法在煤矿井下采掘人员定位方面具有良好的应用前景。

深井高温高湿工作面热害治理研究及工程应用

平顶山矿区部分矿井开采深度已达千米,综采工作面高温高湿等热害问题日益严重。针对平煤股份十矿33010工作面埋深超千米、地温梯度大、温度高湿度大的客观地质条件,与格力电器公司进行合作研发局部制冷降温除湿系统,研制出满足矿井需求的多机头、大冷量、超高压比、高运行范围、低出水温度要求的采煤工作面局部制冷降温除湿设备。工程应用结果表明:格力电器公司3台制冷主机总制冷量达到2000 k W,采煤工作面温度最大降幅12℃,平均降低8.5℃;湿度最大降幅35%,平均降低25%,降温除湿效果明显,极大地改善了职工作业环境,有力促进了矿井生产效率的提升。