国企在深化改革中提高党建科学化水平的对策——以中煤科工集团重庆研究院有限公司为例

国有企业,国之重器,面临着新一轮的改革转型,科技型企业更应紧扣时代脉搏,加强企业党建工作,夯实党的基础,充分发挥基层党组织在企业改革发展中的战斗堡垒和党员的先锋模范作用。笔者通过对国有企业基层党组织标准化建设的意义和现状的分析,结合中煤科工集团重庆研究院有限公司(简称重庆煤科院)基层党组织标准化建设的实践,对建立科学的国企基层党组织标准化工作体系进行了有益的探索,对建立基层党组织科学的量化考核评价体系,提高基层党组织工作的科学化水平,具有借鉴意义。

面向公司与煤矿的智能一体化管控平台架构研究

该文基于项目研究背景阐述矿山信息模型相关技术发展现状,提出当前存在的一些问题。按照《国家能源集团煤矿智能化建设指南(试行)》要求,遵循《宁夏煤业有限责任公司智能化矿山建设总体规划》思路,基于统一数据标准和工业互联架构,综合利用云计算、物联网、大数据和数字孪生等先进技术,采用“云边协同”部署模式,建设覆盖安全、生产、调度和运营等业务领域的一体化综合性管控平台,实现全矿井监、管、控一体化。

煤矿安全开采的“守护者”——中国煤炭科工集团煤矿井下智能钻探技术创新团队

团队研发历程2011年,团队依托“十一五”国家重大专项项目“地面控制井下瓦斯抽采钻机钻进技术与装备”,实现了地面远距离控制井下钻机,控制距离大于20 km;2015年,团队依托“十二五”国家重大专项项目“地面远距离自动控制技术与装备”,实现了地面控制井下自动钻机和实现自动打钻、自动移机及锚固等功能。

复杂结构内爆炸冲击波传播的大规模计算方法研究

为研究爆炸冲击波在矿井巷道等复杂地下密闭空间内的传播过程及衰减规律,提出了一种基于数据流的分块续算方法.该方法解决了计算资源的大量浪费问题,实现了大尺寸复杂地下密闭空间内冲击波传播的大规模、高效率、高精度数值模拟.方形坑道内爆过程的数值结果与实验结果基本一致,证明了该计算方法的准确性.标准模型算例全尺寸计算与分块续算数值模拟结果的误差在0.33%以内,且续算方法在给定算例下相比普通全尺寸计算节约了88.68%的计算核时,证明该方法不仅能保证计算过程的准确性,而且还极大地提高了计算效率.同时,对一个包含长方体型工房和圆柱形分叉泄压洞的大尺寸复杂结构内的爆炸问题进行了数值模拟,结果表明:冲击波超压在泄压洞内是以波动衰减的趋势逐渐减小的,且其衰减速度比在自由场的小;T型分流时管道间采用直角交汇或缩小管道直径在一定程度上有利于冲击波超压的衰减.数值模拟结果表明,基于数据流的分块续算方法可用于地下空间等大尺度复杂结构防爆抗爆设计的理论指导.

相邻空区影响下三软巷道变形破坏规律与煤柱留设宽度研究

为了探究相邻空区影响下三软煤层巷道掘进时不同煤柱宽度下巷道围岩变形破坏规律,采用理论计算、数值模拟、物理相似模拟与现场实测相结合的研究方法,分析存在临空区后不同区段煤柱宽度下巷道围岩应力演化规律、塑性破坏范围以及位移分布特征。结果表明:临空区是造成巷道掘进后非对称破坏的主要原因,使煤柱主应力方向与垂向夹角增大,巷道两帮应力呈煤柱侧大于实体煤侧的非对称分布特征;三软巷道破坏形式以剪切破坏为主,破坏主体为两帮,随着煤柱宽度增大,主应力方向与垂向夹角减小,巷道围岩破坏程度降低,临空区对巷道不同位置的影响程度不同,巷道中部围岩破坏程度大于端头处且煤柱侧破坏程度大于实体煤侧;煤柱宽度增大对巷道围岩应力以及煤柱破坏的改善程度有限,现场结果显示当煤柱宽度为20 m时巷道正常维护满足需求。

我国煤层瓦斯运移模型研究进展

煤层瓦斯运移是矿井瓦斯抽采与煤矿区煤层气开发领域的基础科学问题。从理论分析、试验方法 2个方面,阐述了我国煤层瓦斯运移理论及其渗透特性测试方法的研究现状,重点围绕煤层瓦斯非线性渗流特性、多场耦合作用下的渗流理论等关键问题的最新成果开展论述;进一步对当前普遍采用的煤层瓦斯运移特性的试验方法进行分析。研究建议:深入研究钻孔周围煤体真实应力-应变状态、瓦斯渗透过程中煤孔隙率的演化特性测试等问题,深化对煤层瓦斯非线性渗流模型、与增透或增产措施相适应的瓦斯运移特征演化等问题的认识。

煤吸附CO_(2)压缩因子快速计算模型研究

为研究Virial、V-d-W、R-K、S-R-K、P-R、童景山等6种工程常用气体状态方程中适合煤吸附CO_(2)压缩因子最优方程及快速计算模型,以3种不同变质程度煤样为研究对象,采用容量法实测了试验温度为30℃时应用以上6种方程所得煤的CO_(2)吸附量、CO_(2)吸附常数及吸附等温线。研究表明:与美国国家标准技术研究所(NIST)提供的CO_(2)压缩因子相比,采用Virial状态方程得到的CO_(2)压缩因子最大、绝对误差最小,为0.38%;吸附等温线拟合优度最高,CO_(2)吸附常数a值绝对值误差最小,确定出煤吸附CO_(2)压缩因子最优方程为Virial方程;同时,提出试验温度为30℃时,CO_(2)压缩因子一种简便快捷计算模型,经检验,该模型相对美国标准计算所得CO_(2)吸附常数a值绝对值误差最大不超过1%,且操作简便,快速精确。

煤矿信息系统自动化运维服务平台研究

针对煤矿信息系统运维工作面临的业务系统软硬件结构复杂多样、运维工作繁重、缺乏自动化的监测和故障处置手段等问题,为提升运维质量,设计并研发了煤矿信息系统自动化运维服务平台软件。平台利用运维工具Zabbix实时监测服务器、网络设备、应用程序等资源的运行状态和资源消耗,采用多种告警方式提供故障告警;建立了故障判识和修复策略,实现故障的“主动式”运维;构建了基于Elasticsearch的故障处置方案知识库,智能匹配并推送故障诊断和处理方案,运用移动终端推送故障分析结果与运维任务执行情况。现场应用表明:该平台可有效提升矿井运维人员故障解决效率。

上覆坚硬厚顶板煤岩卸压增透数值模拟及应用研究

基于榆树田煤矿上保护层开采时被保护煤层上覆岩层为坚硬厚岩层的实际情况,采用物理实验、数值模拟和现场应用等方法,研究上保护层开采推进时被保护区域的应力变化尤其是垂直应力演化规律和原岩应力区、应力增高区和降低区的演化规律,继而设计保护层开采方案并选定高位定向长钻孔进行瓦斯抽采。结果表明,被保护层上覆的坚硬厚岩层会形成关键层直接影响保护层效果;上保护层开采后被保护层的卸压程度为50%,膨胀变形量为0.391%,被保护层工作面回风瓦斯浓度降低至0.35%。现场应用结果表明,被保护煤层上覆坚硬厚岩层时,采用上保护层开采配合高位定向长钻孔抽采能够取得理想的卸压增透和瓦斯抽采效果。

瓦斯蓄热氧化井筒加热系统智能化研究

针对瓦斯蓄热氧化井筒加热系统存在的智能化水平落后于实际生产需求,影响生产效率和生产安全的问题,在原瓦斯蓄热氧化井筒加热控制系统初步具备远程控制的基础上,开展了智能化相关研究。介绍了瓦斯蓄热氧化井筒加热系统的工艺单元结构,重点分析了系统监控远程化、调控智能化、故障诊断智能化等方面的研究。某煤矿瓦斯蓄热氧化井筒加热系统智能化改造的应用案例表明:改造后的系统实现了远程监测及控制、故障智能化诊断及智能化调控功能,提高了装置运行安全性和经济性。

低浓度瓦斯井筒加热智能远程监控技术研究

针对低浓度瓦斯井筒加热,设计一套瓦斯蓄热氧化井筒加热远程监控系统。首先,根据低浓度瓦斯蓄热氧化井筒加热系统的特点,设计系统的总体架构;其次,对井筒加热远程智能监控系统的硬件系统设计、组成和配置进行详细的阐述;再次,对该监控系统的软件系统总体要求进行分析并详细介绍软件系统的组态过程;最后,对系统应用功能和界面进行展示。通过该监控系统,可以实现远程查看现场工业电视监控画面,了解现场设备运行情况,保障系统安全可靠运行。

煤矿井上下联合抽采瓦斯关键技术研究及应用

为解决煤矿井下压裂增透效果较差难以高效抽采瓦斯的问题,提出了煤矿井上下联合抽采瓦斯的模式,建立了基于地面井与井下钻孔抽采的方法;利用地面老井和井下钻孔通道,形成了一套长距离、多拐弯、大排量及可携砂的地面压裂井下对接技术。获得了水力压裂裂缝破裂扩展规律,给出了不同条件下煤层水力压裂裂缝形态,得到了压裂半径理论计算公式。提出了井上下联合地面井位置优选原则,给出了基于井上下联合的水力压裂设计方案。在寺河矿开展了井上下联合2个压裂孔的增透抽采试验,试验结果表明:1#压裂孔累积抽采量为50.31万m^(3),2#压裂孔的顺层考察孔2和顺层考察孔3抽采瓦斯纯量分别为238.35万m^(3)和129.29万m^(3),压裂孔及对比考察孔抽采效果分别提高6.34倍、43.8倍及31.37倍,压裂后平均抽采量比原始钻孔提高33.14倍,压裂后煤层具有较好的增透抽采效果。实现了井上下联合抽采瓦斯,对于同类型的矿井具有较好的指导价值。

神东矿区浅埋煤层开采地表裂隙分布及动态演化特征研究

神东矿区浅埋煤层群开采导致地表裂隙发育良好,立体漏风复杂。为研究神东矿区地表裂隙分布特征及动态演化规律,以大柳塔煤矿活鸡兔井和补连塔煤矿浅埋藏开采为工程背景,采用现场无人机定点观测、红外、地质雷达等技术相结合的方法,研究地表宏观裂隙、隐蔽裂隙分布特征,并对裂隙动态演化规律进行分析。结果表明:神东矿区浅埋煤层开采工作面采空区对地表走向裂隙的影响相比于倾向裂隙较大,其中活鸡兔井12下206工作面101条裂隙有效影响范围35 m,补连塔煤矿22310工作面122条裂隙为62 m,走向裂隙最大裂隙宽度达到80 cm,倾向裂隙普遍在10 cm以下;随工作面的推进,裂隙宽度逐渐变大,直至发育完全,裂缝位置不连续断面间距变大,落差增大;宽度较大的裂隙(裂隙宽度大于10 cm),如果距离工作面较近,随着工作面的推进,裂隙宽度会逐渐缩小,甚至可能闭合。

保温时间对二次炭化型煤微结构的影响与力学-渗流特性强化研究

物理模拟试验是煤矿瓦斯灾害发生机制与防控的一种有效方法。目前开展煤矿瓦斯灾害物理模拟试验所用型煤材料其力学强度、渗透率与原煤差异性较大,如何改善型煤(BC)的抗压强度、渗透率是型煤成型过程中面临的关键问题。基于此,采用热压成型方法制作了若干不同保温时间下二次炭化型煤,并采用SEM、NMR、XRD、FTIR、MTS-815岩石力学试验系统和含瓦斯煤热-流-固耦合三轴伺服渗流试验装置对不同保温时间下二次炭化型煤进行测试分析,分析了不同保温时间对其表面形貌、T2谱形态、孔隙度、微晶结构、基本结构单元芳香烃、烷基侧链和各种官能团演化规律,厘清了不同保温时间下二次炭化型煤的力学及渗流特性,并确定最优的保温时间。结果表明:随着保温时间的增加,二次炭化型煤表面粗糙度、孔径逐渐变大,且增至6.7 h后,BC表面有裂隙出现,保温时间越长,裂隙越明显;BC累计孔隙度及中孔孔隙度逐渐增大,而微孔孔隙度逐渐减少;芳香层间距(d_(002))呈先减后增,而微晶直径(L_(a))和微晶高度(L_(c))均先增后减;脂肪链的长度减少,芳香环的缩合程度(A_(ar)/A_(al))呈先增大后减小;单轴抗压强度呈先增大后减小,渗透率呈先减小后增加。在保温时间为5.3 h为最佳保温时间,此时热压BC的单轴抗压强度和弹性模量都最大、泊松比和渗透率最小,其力学强度、渗透率和密度依次为9.85 MPa,1.49×10^(-15)m^(2)和1.127 g/cm^(3)。该研究为提高煤矿瓦斯灾害发生机制与防控基础试验中的真实还原性,有效预防控制煤矿瓦斯灾害事故具有重要的现实指导意义。

软煤水力压裂孔周应力的时空演化研究

为揭示软煤压裂孔周致裂行为特征,依据时步均等划分方法将压裂过程分为6个阶段,对孔周应力的空间分布、随时间变化规律、水平应力差异系数的演化进行了PFC^(2D)离散元模拟研究。结果表明:水力压裂过程的1~4阶段,最大主应力方向孔周应力增幅较大;5、6阶段最小主应力方向的应力增幅迅速增大。孔周应力集中明显,接近孔周位置应力水平高。在应力集中影响范围内,x方向和y方向孔周应力路径趋势一致,水平应力差异系数相差较小,而在应力集中影响范围以外则恰恰相反。应力差异系数可反映裂隙发育的均匀程度,而应力集中程度影响着裂隙的发育和扩展范围,揭示了软煤水力压裂孔周扩孔致裂-应力外移的行为特征。

基于PSO-SVM的矿井输送带火灾危险程度预测模型研究

矿井带式输送机输送带火灾严重威胁煤矿安全生产。矿井输送带火灾风险监测预警方面存在指标内在关联性差、火灾不同发展阶段的标志性气体和特征温度不明确、火灾风险预警指标缺失等难题。因此,采用热重红外联用仪和锥型量热仪装置,研究了矿井输送带火灾热解燃烧的特性,热解初始温度段,首先生成较多的CO_(2)、H2O以及少量CO、HCl,温度升至252℃时,HCl生成量开始迅速增加,298℃时HCl的生成量达到峰值1.26%;CO在416℃时生成量开始迅速增加,485℃时CO的生成量达到峰值0.29%;CO_(2)在整个热解过程中产生量最大,总结出CO、CO_(2)、HCl作为输送带火灾监测预警指标。建立了基于粒子群算法优化支持向量机的模型,并对模型进行了最优参数与效果的研究分析。为了验证模型的准确性和可靠性,采用最小二乘误差指标将PSOSVM与SVM预测结果进行对比。

煤矿快速掘进工作面产尘特点及综合防尘技术研究

针对煤矿快掘工作面掘进速度快、设备集中、产尘量大等特点,以曹家滩煤矿122107辅运巷快速掘进工作面为研究对象,详细分析了快速掘进工作面的产尘规律,开展“喷雾抑尘+机载通风控除尘”综合防尘技术及其工艺参数研究,结合快速掘进工作面产尘特性及掘锚一体机外形特点,设计了4种贴近截割滚筒的喷雾装置和1种机载控除尘装置,并进行了现场工业性试验。结果表明:应用快掘工作面综合防降尘技术,降尘效率在90.69%以上,能极大地改善快掘工作面粉尘污染情况。

坚硬顶板高压磨料射流侧向切顶煤柱卸荷技术研究

针对坚硬顶板下临空巷道存在的高应力、大变形、难支护等问题,分析了磨料射流能量分布情况,研究了磨料颗粒及高压水射流的冲击破岩作用。基于“砌体梁”原理,建立不同岩性条件下的岩层周期破断力学模型,研究了巷道侧向切顶条件下上覆岩层断裂情况,采用数值模拟分析切顶前后煤柱应力变化情况,提出了磨料射流侧向切顶煤柱卸荷技术。现场试验结果表明,采用磨料射流切顶后巷道高度变形量减小38.7%,宽度变形量减小45.8%,巷道变形得到有效控制。同时,切顶后每日最大总能量降低85.5%,平均每日总能量降低82.6%。验证了磨料射流侧向切顶对坚硬顶板的弱化效果,为坚硬顶板弱化治理提供了一种新的技术手段。

冻融受荷砂岩力学性能劣化与统计损伤模型研究

在西部地区矿产资源开发和工程建设中,砂岩作为主要的工程地质含水层之一,冻融环境影响砂岩的力学及变形特性。为研究受冻融环境影响下受荷岩力学性能的劣化和损伤特性,以陕西地区红色细砂岩为研究对象,开展0、5、10、20和30次冻融循环试验和单轴压缩试验,获得冻融后砂岩的单轴压缩全过程应力–应变曲线和力学特征参数,对冻融岩石进行力学特征参数分析,建立冻融环境下岩石力学性能的劣化模型;基于冻融环境对岩石损伤的影响,考虑岩石在变形阶段中压密阶段的特点,建立考虑压密阶段修正统计损伤本构模型。结果表明:随着冻融循环次数的增加,岩石压密阶段的占比越来越大,峰值应也变逐渐增大,冻融循环前30次岩石发生脆性破坏,冻融循环30次后岩石脆性明显减弱,应变软化阶段明显;冻融循环前10次,力学特征参数损失率增长较快,之后明显减缓;冻融循环30次之后,峰值强度损失率为47.27%,弹性模量损失率为60.35%;其中力学特征参数损失率与冻融循环次数成一次线性增长,在建立的力学性能劣化模型中,冻融后岩石力学性能占比成指数递减,利用冻融环境下岩石的孔隙特征,可准确预测岩石在冻融环境作用下的峰值强度和弹性模量;考虑压密阶段的修正统计损伤本构模型与试验曲线拟合度更高,修正理论模型可对冻融受荷岩石力学性能劣化和损伤预测提供借鉴。

冲击荷载下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性研究

为研究冲击荷载作用下充填节理岩体Ⅰ型裂纹动态扩展特性,利用分离式霍普金森杆(split Hopkinson pressure bar,简称SHPB)试验系统及裂纹扩展测试系统,对石膏、水泥及云石胶3种充填节理的侧开三角形单边裂纹(singlecleavage triangle,简称SCT)岩体试件进行动态冲击压缩试验,对比分析裂纹动态扩展过程及冲击破坏模式,并通过试验-数值法研究了Ⅰ型裂纹动态扩展过程中的应力强度因子及能量释放率的变化规律。研究表明:充填节理岩体主要有3种破坏模式,分别为预制裂纹扩展贯穿整个试件、裂纹贯穿后发生充填节理破坏、充填节理先破坏并阻滞裂纹贯穿;节理充填体的破坏与充填体强度、胶结力及应变率等相关;裂纹扩展速度自起裂处振荡增长,并在贯穿充填节理前某个位置达到最大,而应力强度因子及能量释放率在节理附近达到最大;充填节理刚度退化会抑制裂纹的扩展,并造成能量释放率的急剧增大;岩性组合差异加剧岩体试件材料属性的失配,导致应力强度因子及能量释放率随裂纹穿过节理后出现不同程度降低。