基于深度学习模型的煤矿安全隐患数据主题挖掘

为了提高煤矿安全风险排查能力和监督能力,提出1种基于双向长短期记忆网络(BiLSTM)、条件随机场(CRF)和隐含狄利克雷分布(LDA)的模型。训练BiLSTM-CRF模型分词,采用困惑度-主题方差(perplexity-var)计算LDA模型最优主题数,构建BiLSTM-CRF-LDA模型挖掘内蒙古某煤矿安全隐患数据。研究结果表明:困惑度-主题方差指标能更准确地确定主题数;BiLSTM-CRF模型分词结果比jieba库更准确;BiLSTM-CRF-LDA模型能准确地挖掘出煤矿安全隐患类型、安全隐患空间分布和安全责任划分。研究结果可为煤矿安全风险排查与监督提供参考。

碾焉煤矿8号煤层瓦斯抽采系统优化

为了降低矿井巷道掘进工作量,提高资源的回收率,碾焉煤矿8号煤层采用了沿空留巷的采煤技术方法,相较于传统采煤工艺其瓦斯运移规律有所不同。为了解决新的采煤方法所带来的瓦斯灾害问题,针对邻近层瓦斯涌出量较大的问题,通过对回采工作面采出后上覆岩层“三带”分布特征分析,提出利用高位钻孔抽采邻近层瓦斯,通过现场试验确定了抽采钻孔施工的相关参数,同时优化了新、老采空区瓦斯抽采方法及技术参数。通过现场试验8103工作面邻近层瓦斯采用高位钻孔抽采后抽采量为12.39 m^(3)/min,采用现采空区插管法抽采后现采空区抽采量为15.77 m^(3)/min,回采工作面瓦斯抽采率为57.15%。抽采优化研究提高了碾焉煤矿8号煤层瓦斯抽采效率,抽采效果及抽采浓度均达到预期效果。

雁南煤矿采空区自燃“三带”机理研究与分布规律测定

为了掌握雁南煤矿采空区“三带”的分布规律、防范采空区自燃,同时增强防灭火措施的针对性,通过实验室内采取的自燃封闭耗氧实验、计算机采场CFD仿真及自燃规律研究和工作面现场的实测结果,总结出雁南煤矿工作面“三带”分布规律,提高了矿井防灭火工程的效果,有效预防矿井自然发火事故。

正反无轴双螺旋湿式混凝土喷射机的研究与应用

目前我国井下混凝土喷浆机多为转子式结构,以风力输送混料进行干喷工艺,但干喷存在混凝土喷射期间粉尘浓度大、回弹率高等问题。为了解决干式喷浆工艺存在的喷浆料回弹率高、作业空间粉尘量大、劳动效率低、喷浆材料混合不均匀、混凝土强度低等问题,减少现场作业人员尘肺病的发生,改善劳动作业环境,优化喷浆料的混合效果,对比目前国内外的喷浆机特性,以山西汾西中兴煤业四采区瓦斯治理底板岩巷为背景,开发了一套无轴双螺旋湿式混凝土喷浆机,并对无轴双螺旋搅拌装置进行数值模拟试验研究,该无轴双螺旋搅拌装置为喷浆材料与水充分发生水化反应提供了技术保障。通过现场试验,喷浆作业区域粉尘浓度在8~10 mg/m 3,湿式混凝土喷浆机喷射能力8 m 3/h,相比较普通干式喷浆机,采用湿式喷浆机所制备的混凝土强度提高65%。实践表明,使用无轴双螺旋搅拌机构的湿式混凝土喷浆机在提高喷浆效率、强化围岩应力状态、改善工人作业环境等方面有改善明显。

不同温度-冲击载荷下煤的渗透率演化规律研究

为了探究不同温度-冲击载荷复合场下煤孔压裂后渗透率变化规律,基于分形理论和经典模型,分析极限冲击载荷和温度引起煤的静态应变和动态应变,推导复合场煤的渗透率模型,利用不同温度-冲击载荷下冲击-压裂渗流实验,了解煤孔压裂时渗透率随温度和冲击载荷变化规律情况。结果表明:当压力<1.0 MPa时,受温度-冲击载荷影响,渗透通道变窄,煤渗透率随冲击载荷升高逐渐降低,随温度升高逐渐下降并趋于平缓;当1.0 MPa≤压力<10.0 MPa时,受冲击载荷作用,导致渗透通道变宽、数量增多,渗透率随冲击载荷增加呈近似指数上升趋势;当压力≥10.0 MPa时,冲击载荷达到极限抗压载荷,煤发生压裂破碎,冲击能量释放,裂隙结构稳定,致使渗透率趋于稳定;复合场作用下,煤孔冲击压裂经过敏感温度渗透和敏感冲击载荷渗透2个阶段;新模型计算数值与试验值基本相同,较好呈现不同温度-冲击载荷下煤孔压裂渗透率变化规律;煤孔压裂煤在较小冲击载荷作用下,渗透率降低,产生滑脱效应;冲击载荷达到煤极限抗拉载荷后,煤内部发生径向和环向破裂,滑脱效应减弱,渗透率增加。

综掘工作面扰动拨流高效捕尘技术及配套装备研究

为了解决综掘工作面粉尘治理难题,消除粉尘爆炸的安全隐患,减少尘肺病的发生,对比了目前矿井已有的除尘系统,以香源煤业南集中轨道大巷为背景,对综掘工作面的粉尘运移规律及运移状态进行模拟分析,开发一套扰动拨流高效捕尘系统及装备,通过现场试验,除尘效率达到90%左右,在综掘工作面粉尘防治方面有着较好的效果。

冲击压裂下钻孔极限力学行为规律研究与应用

为了研究冲击载荷压裂作用下孔壁受力特征,采用理论分析和试验方法开展不同冲击载荷下孔壁力学行为研究,推导出裂隙的体积应变方程,获得不同冲击载荷下孔壁强度、应变和渗透性变化规律;通过现场抽采实践,探究不同冲击载荷影响钻孔抽采的影响。结果表明:对比p<1.0 MPa试验曲线,当1.0 MPa≤p<10.0 MPa时,试件最大强度降低38.5%,最大应变增加19.5%,最大应变率增加43.4%,试件横、纵裂隙发育,形成径向和环向的裂隙网,渗透通道和数量增加,渗透率呈线性上升;当p≥10.0 MPa时,试件发生冲击破裂,冲击载荷释放,裂隙发育稳定,渗透率趋于稳定;当p=5.0 MPa的钻孔瓦斯抽采时效性是p=0.5 MPa和p=15.0 MPa的2.0倍和3.0倍,初始抽采量是其他两种的1.2倍和2.4倍,在介于极限抗拉载荷和极限抗压载荷之间的冲击载荷作用下,钻孔具有较高透气性和较好稳定性,表现出了高渗透性、高时效性的抽采特征。

急倾斜松软帮巷道非对称变形规律及控制技术

为了探究松软煤巷变形规律和控制技术,以深部梯形煤巷为研究对象,通过Flac-3D软件模拟不同帮煤厚度下巷道变形,揭示了1.0 m、2.5 m和8.0 m煤厚下巷道变形特征;通过耦合支护模型分析,提出了“锚+喷+注+W型钢带”耦合支护技术,并结合数值模拟和现场巷道试验,验证耦合支护技术可行性,研究结果表明:巷道变形量与煤层厚度呈正比例特征;软帮巷道变形呈现非对称性变形特征;模拟耦合支护巷道最大水平移近量减少91.6%,左侧底板最大移近量减少95.8%,最大水平移近量减少88.7%,现场试验中巷道最大变形量为40 mm,被动支护锚固力处于80~85 kN,说明了耦合支护改善了松软帮结构,补偿了抵抗强度,实现强度耦合、锚固力耦合和能量耦合,松软帮煤巷得到有效的控制,为深部松软煤巷支护提供技术参考。

冲击地压煤层复合多灾协同防治技术及应用

矿井深部开采过程中呈现出冲击地压、瓦斯、自然发火等多灾害共生、耦合等特点,灾害之间具有诱发、转化、耦合等关联现象,且致灾机理复杂。不同灾害的单项治理措施隶属于不同部门,导致治理措施协同效果差及治理尚缺乏针对性的技术方法。基于此,讨论了冲击地压多灾害共生及致灾的现状,提出了冲击地压复合多灾的概念及灾害复合方式,结合各灾害治理中用到的水力化措施及其时空关系,提出了冲击地压煤层“钻-割-压-抽-注”多灾害协同防治方法并在唐口煤业6304工作面进行了工业性试验。通过对顺层长钻孔顺序实施钻进、水力割缝、水力压裂、瓦斯抽采、煤层注水、压注阻化剂等技术措施,实现局部高应力的有效释放、煤岩力学性质的改变,煤层透气性的大幅度提高,煤体注水湿润半径的增大和煤体含水率的增加,降低煤炭自燃的危险性,实现了多种灾害协同防治。