乌海能源公司智能通风建设探讨

稳定可靠的通风系统是煤矿安全生产的基础,目前我国通风管理决策仍以定性分析为主,现有安全监控系统风速传感器稳定性差、测量误差大,以及巷道断面风速分布不均匀,定点传感器无法测得巷道平均风量,人工测风数据闭合性差,无法对井下主要用风地点风量进行有效调控,通风系统调控智能化严重不足。为夯实矿井安全生产基础,紧扣国家政策和相关标准,结合国家能源集团乌海能源有限责任公司(以下简称乌海能源公司)所属煤矿生产实际,开展煤矿智能通风建设与应用,对促进煤矿智能通风技术管理与应用具有重要意义。

乌海能源公司智能化建设现状及未来展望

对煤炭产业智能化发展趋势和智能化煤矿发展的技术路线进行了论述,以乌海能源公司为工程背景,阐述了煤矿智能化建设总体架构与成果,介绍了生产自动化技术、智能化安全技术、人工智能技术在采煤、掘进、洗选等作业中的应用,并对煤矿智能化发展过程中面临的挑战进行了分析,对未来发展进行了展望。

乌海能源公司智能化建设路径与经验

新技术、新工艺的推广应用是推动煤矿生产方式变革、提升煤矿生产效率的重要支撑。近年来,国家能源集团乌海能源有限责任公司围绕新技术、新工艺的推广应用开展煤矿智能化建设路径探索,取得了良好效果。建设煤矿智能化是实现乌海能源公司高质量发展的必由之路。

数字化转型背景下企业档案信息资源共享服务保障体系建设研究——以乌海能源为例

数字化转型背景下,企业档案信息资源共享服务是实现转型和提升信息资源价值的有效手段。本文以乌海能源为研究对象,发现乌海能源在开展档案信息资源共享服务过程中面临人才储备不足、信息容易泄露、信息资源利用率低、共享平台无法衔接等问题。鉴于此,本文提出构建以多元主体为核心、信息资源为基础、技术支持为手段、管理制度为支撑的企业档案信息资源共享服务保障体系的建议。

基于5G技术的设备无线监测及预警系统在国能乌海能源公司的应用探索

为了实现通过获取设备运行状态数据信息来判断设备是否异常、预知设备故障的目标,根据设备的健康状态来安排检修计划、实现设备预维修,乌海能源研究设计了基于5G技术的设备无线监测及预警系统来实现关键设备的状态监测。分析了系统建设的意义,介绍了系统的总体架构,详细阐述了系统定位设计、系统目标设计和系统构建步序;为了确保设备状态检修管理改革的顺利进行,结合生产实际提出坚持“总体规划,分步实施,先行试点,全面推广”的原则和实施建议;并对系统的实际应用效果进行了阐述。

生产变化管控在乌海能源公司的实践研究

为研究煤炭生产企业各类安全生产事故原因,以国家矿山安全监察局发布的有关事故通报及相关资料为依据,分析事故原因多为生产作业现场发生变化或从事生产作业活动条件和环境发生改变后,未超前预测、汇报和有效控制,未超前进行风险辨识评估和制定管控措施,并对生产变化进行有效管控,导致事故发生。研究结果表明:建立安全生产变化管控系统,形成层层负责的变化管控模式,减少高风险和临时作业安全管控风险,确保生产运营动态安全,可减少因变化环节管控不到位导致发生事故和生产影响。乌海能源公司通过推行安全生产变化管控模式,运行生产变化管控系统,在安全管理中取得了较好实践效果,连续3年实现全公司安全事故“双零双降”,生产运营水平和效益持续提高。

乌海能源公司人员不安全行为管理研究

以国家能源集团乌海能源有限责任公司为研究对象,通过对该公司人员不安全行为管理的现状分析,研究了该公司人员不安全行为管理方面存在的问题,提出了相应的控制措施。实际应用的效果证明,在对人员不安全行为管理进行分析的基础上,运用相应的控制措施,可以有效地降低人员不安全行为发生的频率,提高人员不安全行为的管控水平。

随掘地震在乌海矿区断层超前预测中的应用研究

为解决乌海矿区智能化建设面临的透明地质保障问题,选择利民煤矿I030902工作面运输巷开展随掘地震探测工程,依托已有工业环网构建井地随掘地震实时数据传输网络和监测预报系统,在掘进机正常作业的同时,将巷道内采集的随掘地震数据实时传输至地面监控中心,经过数据筛选、脉冲化和偏移成像等步骤实现巷道掘进前方断层的随掘随探,共跟踪掘进长度1 268 m,为期54 d,预报6处断层,准确率75%,最大平面摆动误差6 m,验证效果较好。结果表明:随掘地震探测系统能够在巷道掘进的同时实现巷道前方断层的超前预报和跟踪探测,对多条断层具有良好的成像效果,可准确预测断层位置并及时反馈,保障了巷道掘进作业的安全高效开展。

智能节电装置在骆驼山洗煤厂能源优化中的应用

骆驼山洗煤厂是一家大型能源企业,在生产过程中存在能源消耗过大、环境污染的问题。为了解决这些问题,本文探索了智能节电装置应用在骆驼山洗煤厂能源优化中的新方法。首先,针对骆驼山洗煤厂的能源优化需求,分析智能节电装置的优势;其次,采用电磁调控技术设计智能节电装置,并设计与优化负载电力部分;最后,分析智能节电装置在能源优化方面的具体应用。结果表明,该装置可为骆驼山洗煤厂节约和利用能源,控制能源消耗,并为经济效益的提升提供有效支持。

浮选颗粒条栅结构表面润湿行为特性研究

矿物颗粒间表面润湿性差异是浮选成功的关键,受表面化学性质与物理形貌结构的双重影响。为进一步明确表面物理形貌结构对液滴在矿物颗粒表面上润湿行为的影响,采用光刻显影技术制备了5种具有不同粗糙度系数和表面面积分数的条栅结构聚二甲基硅氧烷(PDMS)表面,并利用自制的动/静态接触角测量系统及润湿三相接触线行为测试系统对液滴在PDMS表面上的润湿行为进行了测试。动/静态接触角测试结果表明:当表面粗糙度系数相同时,固体表面面积分数增加,条栅结构表面不同润湿方向上的接触角均呈减小趋势,而当表面面积分数相同时,条栅结构表面不同润湿方向上的接触角则与固体表面粗糙度系数呈正相关;此外,各样品表面垂直于条栅结构方向的动/静态接触角均大于平行方向(即θ_(⊥)>θ_(∥)),且不同润湿方向上接触角的差异随样品表面润湿性的增强而减小。动态接触角测试结果还表明:表面接触角滞后(Δθ=θ_(a)-θ_(r))与表面面积分数呈正相关,而与表面粗糙度系数呈负相关,且前进与后退接触角的预测值与试验值基本吻合,说明动态接触角能够真实地反映固体表面润湿性;此外,在液滴滚动时,其运动行为总是周期性地发生后端接触线先从固体表面分离,而后液滴重新与固体表面发生黏附形成新的前端接触线的过程,这种运动特性在不同条栅结构表面上完全相同。润湿三相接触线行为测试结果表明:液滴在条栅结构表面优先沿着条栅结构方向润湿或去润湿,而跨越条栅结构润湿时,受表面微结构的“钉扎”作用,润湿半径远小于平行润湿方向,且三相接触线在不同条栅结构表面的移动均呈现“解钉—钉扎—再解钉—再钉扎”的一种断续周期性过程。研究结果深化了矿物颗粒表面物理形貌结构对其润湿行为特性的影响,可为后续通过表面形貌调控颗粒表面润湿性起到一定的理论支撑作用。

坚硬顶板切顶卸压技术对巷道围岩变形规律影响

针对特厚煤层坚硬顶板、宽煤柱条件下临空巷道面临的高围岩应力、大变形等问题,以老石旦煤矿16403综放工作面为工程研究背景,从宽煤柱顶板侧向破断结构角度对临空巷道大变形的影响因素进行了理论分析,采用数值模拟方法研究了对16402运输巷实施不同切顶卸压方案时,临近采空区的16403回风巷侧向顶板采动应力传递规律,并在现场施工水力压裂钻孔进行切顶卸压,实现临空巷道围岩变形控制。研究结果表明:“低位坚硬岩层悬臂梁+高位坚硬岩层砌体梁”破断结构是特厚煤层宽煤柱临空巷道大变形的主要原因,可采用切顶卸压技术破坏宽煤柱顶板侧向破断结构来控制临空巷道围岩大变形;切顶角变化可使关键块B长度发生改变,切顶角越大,则关键块B长度越小,临空侧顶板载荷向煤柱传递的程度越弱,临空巷道围岩承受的采动应力越小,切顶角为100°时临空巷道围岩垂直应力与变形量最小;在16402运输巷以切顶角100°施工水力压裂钻孔后,16403回风巷顶底板变形量较未实施切顶卸压的16402回风巷减小86.5%,两帮变形量减小87.1%,临空巷道围岩稳定性得到极大提高。

电场实时加载下煤层气解吸-扩散特性实验研究

为探究电场实时加载下煤层气解吸-扩散特性,揭示电场强化煤层气高效抽采的机理影响特征,设计并研发了可控电场强度下煤层气解吸-扩散实验系统;实验探究了电场加载下煤体的CH4和CO_(2)解吸-扩散变化特征,并通过幂函数扩散模型计算各场强作用下的CH4扩散系数。结果表明:不同吸附质在电场实时加载下煤层气解吸量均得到一定程度提升,但电场对CO_(2)解吸量影响特征更加明显,同时电场能够强化煤体瓦斯的初始解吸速度;与未加电场相比,特征场强为30、60、90 kV/m时CH4初始解吸速率提升了6.9%、15.3%、14.6%,而CO_(2)依次提升了3.4%、6.7%、9.2%;电场加载下煤体CH4幂函数扩散模型能够高度的与实验值相吻合,扩散系数具有随着加载场强的增大而逐渐增大变化特征,电场有利于煤中甲烷的解吸、扩散。

基于不同疏水性煤模型制备的气泡与煤表面黏附机制研究

常规气泡探针研究中常采用云母、金片等作为矿物模型,难以准确反映煤样表面微纳结构与化学性质,进而难以充分反映气泡与煤表面间的黏附机制。为此,通过在二氧化硅表面旋涂沥青并进行不同时间的氧化处理,制备得到了化学性质与煤更相似且具有不同疏水性的煤模型;基于对制备得到的煤模型进行接触角测试、粗糙度测试、碰撞黏附行为的高速动态测试以及AFM气泡探针测试,明确了气泡与不同疏水性煤表面间的黏附机制。制备得到的强疏水性、中等疏水性、弱疏水性煤模型表面的静态接触角分别为95.19°,75.24°,55.23°,算术平方根粗糙度分别为0.29,0.46,0.43nm。宏观黏附行为中,流体力和表面力共同支配气泡与煤表面的相互作用过程;高速动态测试中,流体力强于表面力导致气泡与不同疏水性煤表面间碰撞次数无明显差异;准静态环境中,在表面力驱动下气泡与强疏水性煤表面间液膜于345ms破裂,与中等疏水性煤表面间液膜于845ms发生破裂,与弱疏水性煤表面间液膜则并未发生破裂。气泡探针测试中,驱动速度为1μm/s时,气泡与强疏水性煤表面在进针过程中斥力为23.08±3.93nN的位置处发生了跳入黏附,当驱动速度速度增加至10μm/s时,气泡与煤表面间黏附发生了滞后,而驱动速度增加至30μm/s时,黏附行为则被完全抑制;随着煤表面疏水性的降低,不同驱动速度下气泡均未发生黏附,仅在退针过程中测得引力且与驱动速度呈正相关;对于强疏水性煤表面,降低流体力有利于表面力驱动液膜薄化破裂从而促进黏附,而对于中等及弱疏水性煤表面,增加流体力则可增大颗粒与气泡远离过程中的流体倒吸引力从而有利于提高颗粒与气泡的黏附概率。

基于RSM的工业副产品改性硫铝酸钙水泥性能分析

为研究工业副产品烟气脱硫石膏(FGDG)、粉煤灰(FA)和石灰石(LS)对硫铝酸盐水泥(SAC)熟料无侧限抗压强度(UCS)和pH的影响规律,采用FGDG,FA和LS改性SAC熟料,并在7 d和28 d龄期进行UCS和pH测试.采用响应面方法(RSM),建立UCS和pH的回归模型,分析各因素交互对其影响.研究结果表明:UCS和pH均受到FGDG,FA和LS单因素和各因素交互作用影响.FGDG和LS,LS和FA的交互作用对浆体7 d和28 d的UCS影响显著,LS和FA,FGDG和FA的交互作用对浆体pH 7 d影响显著,但对浆体pH 28 d影响并不显著.利用RSM-BBD多目标优化法进行优化各工业副产品,建立的回归模型具有较高的可信度和精确度,得到改性硫铝酸钙水泥满足高UCS低pH时各工业副产品的合适添加比,其试验值和预测值误差较小.

采动应力作用下煤岩渗流场演化规律数值模拟

煤岩体内孔裂隙的发育状况对注水渗流的影响占主要因素,随着工作面的推进,采动应力会造成煤层孔裂隙结构的改变。为探究采动过程中煤岩孔裂隙的变化规律,在三轴压缩实验的基础上,利用体积变形表征煤岩孔隙体积变化随应力加载的演化过程,应用Fluent自定义函数(UDF)对孔隙体积随加载时间的变化关系进行编程,以开采时间及注水时间为轴,数值模拟分析采动应力对煤层注水渗流场的影响作用;对比不同应力加载阶段相同时间增量的煤体内钻孔附近渗流场的渗透压力、渗流速度及注水量的变化。结果表明:在相同时间增量条件下,压密阶段、体积膨胀阶段、变形破坏阶段煤体内钻孔周围水压与含水量依次增加,注水润湿范围逐渐增大;采动应力对注水渗流具有重要的影响。

中国创新全要素生产率连续动态测度与时空差异分解

基于2011—2020年中国内地30个省份面板数据,采用二次动态加权法测算创新全要素生产率的连续动态演变特征,并借助时空分异模型探究创新全要素生产率时空差异。结果发现:①中国多数省份创新全要素生产率随时间推移呈稳定上升趋势;②创新资源、知识创新、协同创新、创新政策、创新环境在不同省份表现出较大差异;③不同样本期内,影响创新全要素生产率的子系统有所差别,其中创新资源对创新全要素生产率的作用强度波动较大,知识创新对创新全要素生产率同样表现为促进作用,且作用强度远大于创新资源;④知识创新、协同创新、创新政策对全国创新全要素生产率提升均具有显著正向促进作用,创新环境效应表现出东部促进、中西部作用不明显的空间分布格局。据此,提出实施差异化导向型政策、优化区域要素资源配置、主动加入全球创新网络等措施,以提升中国创新能力与水平。

高水平应力巷道宽高比对围岩变形影响研究

为研究高水平应力巷道宽高比对围岩变形的影响,以某矿42103工作面为研究背景,利用FLAC~(3D)软件,模拟巷道宽高比对围岩应力状态、剪切破坏程度和位移量变化的作用。模拟结果表明,高水平应力作用下,巷道宽高比越大,围岩应力集中程度越小且不容易出现拉应力,分布更为合理,顶板剪切应变集中范围更小;剪切应变较高区域主要集中于两顶角位置,相对孤立,对顶板的剪切效应较低;顶板位移随宽高比变化不敏感,而两帮的位移随着宽高比的增加而逐渐减小,减小的幅度比较大。现场应用后,巷道围岩没有发生明显变形和离层,稳定性程度大大增强。

基于3DSimOpt 3.0的公乌素矿通风系统优化及可靠性分析

针对乌海能源公乌素矿存在通风系统风量浪费、011601工作面开采完毕、南运输大巷进风风量较小及回风路线长等问题,利用3DSimOpt 3.0软件对公乌素矿通风系统进行优化,优化后南运输大巷风量由15 m3/s增加为30.9 m3/s,北回风井通风阻力由1 574.21 Pa减小为1 264.12 Pa,并利用3DSimOpt软件对公乌素矿通风系统进行可靠性分析,数据分析证明该矿井通风系统可靠稳定。

平沟煤矿近距离煤层联合开采煤矸分采分运技术研究

平沟煤矿9-2、10号近距离煤层开采是制约该矿高产高效的关键难题,为此提出了平沟煤矿近距离煤层联合开采煤矸分采技术,确定了适用于煤矸分采技术的端部斜切进刀工艺。通过PFC~(3D)数值模拟得出了工作面分采过程煤矸采出相互混入规律,确定了平沟煤矿近距离煤层分煤器煤矸分运方案及TDS智能干选煤矸井下分选方案。同时,多角度对比分析了平沟煤矿近距离煤层分层开采、分采分运联合开采及综采一次采全高方案,得出分采分运联合开采方案具有更好的安全经济效益。