倾斜碎软煤层群煤层气协调开发关键技术-以艾维尔沟矿区为例

为了明确与倾斜碎软煤层开采条件相适配的煤与煤层气协调开发关键技术,基于倾斜碎软煤层群瓦斯难抽采与煤层群非对称采动特征,形成了与之匹配的非对称卸压时空协同“三孔四区五量”煤与煤层气协调开发模式,明确了非对称采动下煤与煤层气协调开发策略,阐明了井上下联合煤与煤层气协调开发时空协同机制。针对倾斜碎软突出首采煤层消突困难的问题,优化了倾斜碎软煤层下向长钻孔施工工艺,研制了钻头电磁波无线随钻测量系统,实现了更高精度的钻孔轨迹防偏。针对非对称采动区地面井防护缺乏针对性的难题,阐明了非对称采动覆岩卸压破坏时空演化特征,获得了非对称采动下覆岩采动裂隙演化特征,确定了倾斜煤层地面井井位安全位置,研发了能够兼顾地面井稳定性和抽采效率双因素的采动区地面三开套管结构。应用结果表明:时空协同的“三孔四区五量”模式能够实现煤层气高效抽采,保障倾斜煤层群的抽掘采接替平衡;倾斜煤层下向钻孔递进式抽采方式拓展了递进式抽采的应用范围,破解了倾斜煤层煤层气抽采过程中的时间不协调问题;优化后的采动地面井维稳结构能够适应非对称采动作用,实现了采动区地面井煤层气高效抽采。上述成果在新疆焦煤集团艾维尔沟矿区得到推广应用,初步形成符合艾维尔沟矿区主要高瓦斯矿区倾斜煤层特点的煤层气抽采关键技术和典型模式。

倾斜煤层群覆岩“三场”非对称特征及靶向抽采机制

倾斜煤层群“三场”(应力场、位移场和裂隙场)演化规律较为复杂,对卸压瓦斯运移和储集具有重要意义。为了探究倾斜煤层群“三场”演化规律,研究以新疆1930煤矿为对象,开展了倾斜煤层群多重采动相似模拟实验。分析了上覆岩层垮落形态,获得了覆岩应力演化特征,分析了覆岩位移分布和移动方向特征,阐明了采动裂隙分布特征。进而探究了三场演化规律对瓦斯运移的影响,并开展了定向钻孔瓦斯抽采现场试验进行验证。研究结果表明:倾斜煤层群多重采动下,采动裂隙矩形梯台呈现明显的非对称特征。低位侧覆岩应力变化较大,随开采次数增加,卸压效应更为明显,而高位侧覆岩应力变化较小;结合重力−倾角效应,高位侧覆岩更易破坏,垮落次序优先,呈非对称特征。覆岩位移分布呈非对称特征,高位侧位移显著且移动方向变化较大。高位侧裂隙区网格内采动裂隙频数明显高于低位侧;高位侧裂隙区破断裂隙分布更多,且开度较大;采动裂隙呈“高位扩展−低位压缩”的非对称特征。多重采动使得“三场”非对称特征更为显著。此外,覆岩贯通度存在“慢速减小−快速减小”的现象。基于“三场”演化特征和瓦斯运移的关系,揭示了瓦斯抽采靶向优选机制。结合试验结果,构建了基于“三场”演化规律的裂隙带瓦斯抽采靶点区判定流程。现场瓦斯抽采效果良好,保证了工作面安全高效回采。研究结果为倾斜煤层群卸压瓦斯精准抽采提供了理论参考,旨在提高倾斜煤层群瓦斯抽采量,防止上隅角瓦斯超限,实现倾斜煤层群安全高效开采。

基于轻量化YOLOv8的安全帽检测

安全帽检测是一项具有重要应用价值的计算机视觉任务,涉及建筑工地、矿山、电力等多个领域的安全管理。然而,安全帽检测也面临着诸多挑战,如目标尺寸和长宽比的巨大变化、目标速度的快速变化、目标遮挡和背景干扰等。为了解决这些问题,提出了一种基于轻量化YOLOv8算法的安全帽检测方法,利用YOLOv8的高速和高精度特点,结合安全帽的特征,实现了对安全帽的有效检测。

偏高岭土和PVA纤维对喷射混凝土强度的影响

通过开展不同温度、湿度条件下掺加不同掺量偏高岭土(MK)及不同长度聚乙烯醇(PVA)纤维的喷射混凝土喷射试验,探究不同养护环境下不同掺量的MK和不同长度PVA纤维对喷射混凝土抗压强度的影响规律。结果表明:在常温常湿的养护条件下,随MK掺量和PVA纤维长度的增加,喷射混凝土的抗压强度均呈现出先增大后减小的变化趋势,但在高温高湿的养护条件下,随MK掺量的增加,喷射混凝土的抗压强度呈现出增大的趋势;在高温高湿的养护条件下,喷射混凝土的抗压强度低于常温常湿养护下的。

基于响应面法的机制砂混凝土抗压强度影响因素研究

通过采用响应面法,建立Box-Behnken试验模型,分析研究石粉、粉煤灰和硅灰掺量对机制砂混凝土抗压强度的影响。采用多元回归分析方法,以石粉、粉煤灰和硅灰含量为因素,抗压强度为响应值建立机制砂混凝土抗压强度的预测模型,并采用响应面和等高线进行交互作用分析。研究表明:对于单因素来说,粉煤灰对机制砂混凝土抗压强度影响最大,硅灰影响次之,石粉影响最小;此外,两两因素之间的交互作用均是显著的。

多重采动下大倾角上覆煤岩移动及地面井变形规律

地面井在煤层开采引起的采动作用下极易发生变形直至失稳破坏,这也是制约采动卸压区地面井瓦斯抽采技术应用的关键性问题。以新疆1930煤矿大倾角煤层群开采为背景,开展了大倾角煤层群开采下地面井变形的相似模拟试验,通过监测覆岩移动、煤层应力变化、地面井管道不同位置的轴向与环向变形,揭示了大倾角煤层群采动下地面井变形规律,研究表明:首先地面井在采动过程中处于剪切、挤压、拉伸的复合应力状态,但由于煤岩层倾角的存在,环向的剪切变形大多时间大于轴向的拉伸变形,即地面井受到的剪切作用占主导地位,同时采动过程中,地面井环向的剪切变形与轴向伸缩变形存在一定的负相关关系,在一定程度上说明地面井所受的剪切作用和拉压作用存在相互制约的关系;其次地面井轴向变形规律整体呈现增大趋势,但过程中出现拉缩交替的现象,与近水平煤层重复采动时的一直增大存在较大差异,而环向的剪切变形的变化趋势则与近水平煤层重复采动时较为相似,出现了反复错动的特点,但最终剪切位移的方向始终为煤层的倾斜方向;最后研究也发现在主关键层上部地面井变形规律整体呈现“增大—减小”反复三次交替,在主关键层及下部呈现“增大—减小”反复四次交替。研究成果可以为大倾角多重采动区地面井的工程应用提供一定的理论支持。

基于FLAC的巷道支护结构强度评估分析方法研究

对某煤矿的巷道地质进行了分析,并分析巷道周围岩体的变形过程,阐述了顶板支护的基本理论,计算并确认顶板支护中的关键参数,使用FLAC 6.0对巷道支护结构进行建模和仿真,对支护前后的水平应力进行对比分析,发现支护后有效改善了周围岩体的受力情况,对锚杆的实际受力情况进行测量,巷道内顶板锚杆、左帮锚杆以及右帮锚杆受力情况均在设计范围内。

曹家滩煤矿胶带运输队班组建设新模式与管理成效

为深入贯彻落实国家“四个革命、一个合作”能源安全新战略,加快推进煤炭行业供给侧结构性改革,推动智能化技术与煤炭产业融合发展,提升煤矿智能化和本质安全水平,从根本上消除事故隐患,按照《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》(发改能源[2020] 283号)要求,国家能源局综合司与国家矿山安全监察局综合司联合印发《关于支持鼓励开展煤矿智能化技术装备研发与应用的通知》(国能综通煤炭[2021] 59号),加快煤矿智能化技术装备研发与应用,提升煤矿智能化建设水平。

郭家河煤矿综放开采地表岩移参数分析

针对郭家河煤矿大埋深、大采高、地表地形地貌复杂及观测时间长的特点,通过建立地表观测站,结合地表观测成果,计算给出了郭家河煤矿综放开采地表移动变形的相关参数和地表移动时间,同时结合坡体稳定性分析和计算机反演模拟,对求解的概率积分参数进行修正。研究表明:该矿区地表为黄土沟壑区,其坡体的稳定性及滑移附加量对地表岩移参数的求取有较大的影响,尤其是在计算地表下沉系数、地表下沉值及水平移动量时需考虑坡体稳定性和滑移附加量的影响。

寺河矿大采高开采地表移动现场监测及预测

以晋城矿区厚覆盖层下开采引起的地表移动为研究对象,在采煤工作面上方地表走向和倾向布置混凝土灌注测点,采用GPS快速静态定位测试与动态测试相结合的方法,对工作面回采后地表移动量进行了监测。采用MATLAB软件对地表移动数据进行分析,运用概率积分法得到工作面上方走向和倾向地表下沉曲线。结果表明,该区域内走向下沉最大值达4.692m,倾向最大下沉值为4.043m,充分采动后埋深采高之比与下沉量呈负相关关系;概率积分法对该区域内地表沉降预测较为准确,走向平均相对误差为4.7%;该区域地表下沉活跃期约130d。

矿井智能管控平台的设计及应用

在分析智能煤矿发展方向与需求的基础上,提出并设计了基于感知层、传输层、数据层、平台层、应用层和展现层的智能矿井整体架构,探讨了智能矿井建设过程中所涉及的地理信息技术、数据库及数据融合技术、协同处理技术、物联网与智能传感器、虚拟化技术与云计算技术等。提出了矿井智能化管控平台设计方法,包含全井智能监控系统、安全生产执行系统、企业经营管理系统、智能决策分析系统和3D透明矿山系统等。利用设计的矿山智能管控系统进行作业应用,结果表明提高了指挥调度决策效率,增强了矿井作业平台各信息显示的直观性和可操作性,并进一步通过智能会议系统,加快了信息交流速度,提高了办事效率,降低了行政管理成本,为智慧矿井的建设提供了新的参考。

基于物联网平台的智慧园区设计与应用

利用物联网、人工智能、大数据、云计算和三维可视化等先进互联网技术和产品,提出了以园区智慧化管理系统为核心的"管控一体化"综合智慧园区系统设计技术。针对曹家滩智慧园区建设功能研究了设计原则要求,提出了智慧园区的总体框架和具体实施方案,建设了园区统一的信息资源支持体系、信息安全保障体系、基础设施支持体系和智能化管控保障体系等。结果表明,该方案能对园区内人员进行精准智能化管理,实现对园区的联动预警,解决了子系统数据格式与类型差异所致信息孤岛问题、子系统间网络协议不兼容所致通信问题以及子系统相互叠加所致功能冗余问题。

面向服务的智慧矿井建设

基于智慧矿井的基本概念及内涵,提出了智慧矿井的建设原则,并以数据标准化、网络协同化、系统一体化和技术智能化的标准作为智慧矿井的建设原则。研究了数据采集管理层、平台服务层、业务层以及交互层的智慧矿井总体架构体系,从技术实现、体系结构、业务分析的不同角度,全面构建智慧矿井体系。解析了智慧矿井顶层架构体系建设过程中的智能控制、通信网络、三维可视化、空间信息、大数据分析与挖掘、物联网、机器学习等关键技术。对智慧矿井顶层架构及关键技术进行设计集成,完成了曹家滩矿井智能化项目,指出了智慧矿井建设过程中需要解决的关键问题。为不断完善智慧矿井架构设计和深入发展提供了新的解决方式。

内滚道缺陷对滚动轴承刚度特性的影响研究

滚动轴承广泛应用于矿用电机等大型设备,在工况复杂多变、运行条件恶劣的情况下,长期高负荷运转会导致滚动轴承产生疲劳点蚀,在滚道表面产生缺陷,缺陷的恶化会影响设备的正常工作。针对内滚道存在缺陷的滚动轴承,将缺陷引起的附加位移加到轴承的弹性形变中,根据力学平衡方程,分析各滚动体的载荷分布,并建立内滚道存在缺陷的滚动轴承刚度模型,分析缺陷长度和深度对滚动轴承刚度特性的影响规律。结果表明,缺陷位于非承载区时,缺陷轴承的平均刚度和无缺陷轴承的平均刚度相等;当缺陷随着内圈的转动由承载区向非承载区移动时,轴承的平均刚度先减小后增大,且平均刚度的大小与缺陷的长度和深度负相关。

煤矿井下巡检机器人技术及应用

近年来,我国大力推进煤矿企业向“数字化、无人化”的方向发展,为响应国家号召,全国各地煤矿积极开展井下“无人化”改造工作,该文针对煤矿井下设备巡检的需求和巡检机器人发展现状,阐述了煤矿井下巡检机器人的分类和轨道式悬挂巡检机器人的组成结构。以自主充电装置为例,详细论述了煤矿巡检机器人的能源动力关键技术,通过实例说明了巡检机器人在煤矿井下的应用效果。

分析绿色开采技术在采矿工程中的应用

本文通过对矿山开采所产生的环境污染与破坏影响分析,介绍了绿色开采技术的概念和内涵,围绕绿色开采技术在采矿工程中的具体应用进行研究分析,可以为从业者提供一定的参考。

智慧煤矿与智能化开采关键核心技术分析

社会经济的发展加快了煤炭行业的发展速度。然而煤炭开采的问题与隐患较多,对煤炭行业的影响非常大。为了全面处理煤炭开采问题,必须分析和创新煤炭开采作业方式。此次研究主要探讨分析智慧煤矿、智能化开采的关键核心技术,希望可以全面促进煤炭行业的发展。

智慧园区环境下的多模态多核学习身份识别算法研究

智慧园区的建设推动着企业与城市的发展,传统的园区管理方式已不再适用于产业融合创新的智慧园区。以曹家滩园区为例,设计智慧园区平台总体框架,针对园区中身份识别存在识别环境差、效率低、准确率低等问题,提出一种基于多模态多核学习的身份识别算法。所提算法将视频数据中的数据分为图像、音频,并采集个人信息的文本,并将三种模态的信息输入同一样本空间中,通过引入间隔约束的多核学习算法,保留不同模态的差异性和相似性,并进行特征融合与决策融合,最终采用分类器与评分机制输出身份识别结果。通过公开的视频数据集与曹家滩园区数据集进行实验,实验结果表明本文所提算法最高准确率达到97.2%,与传统算法相比有较大优势。

井下运输系统巡检机器人的应用研究

目前,智能机器人的检测主要依靠磁路来实现最优路径规划和双向行走。此方法需要通过机器人的姿态来检查跑道,而且由于环境因素使跑道受损,跑道需要经常维护。由于人工负载和轨道损坏,机器人经常脱轨,无法正常前进。针对地下智能井下巡检机器人的不足,文章在提出地下智能井下巡检机器人技术的基础上,分析了悬挂式检测机的检测技术及应用研究,实现了井下智能机器人的无人检测模式。