上海临空园区接驳轨道交通站点共享班车方案研究

为优化轨道交通站点“最后一公里”接驳方式,提出共享班车模式实现资源利用最大化。首先,借助交通大数据及调研数据,深入分析上海临空园区的交通出行特征;其次,提出整合共享、分期实施的策略方案,构建多方参与、权责明确的联合模式,进一步规划5条班车线路,实现园区轨道交通接驳全覆盖。研究结果显示,共享班车方案可减少2%的小汽车出行,降低30%的乘客等待时间,同时具有可观的经济效益。

瓦斯抽采钻孔变形塌孔规律及精准监测技术研究

为推进瓦斯抽采钻孔精准智能化发展水平,基于分布式光纤监测和布里渊光学时域分析技术(BOTDA),以山西某矿为工程背景,开展了不同粒径配比下的钻孔堵孔模拟实验;构建了试验矿井堵孔率计算数学模型,揭示了钻孔变形塌孔发育规律,提出了适用于试验矿井的瓦斯抽采钻孔精准监测现场实施技术工艺,并通过现场试验对技术工艺的可行性和准确性进行了验证。结果表明:(1)光纤耦合体应变、模拟煤样堆积质量与钻孔变形塌孔间具有线性关系,随质量增加应变变化趋势相近,呈“陡-缓-陡”三阶段变化。通过分段拟合构建了适用于试验矿井的钻孔堵孔率计算数学模型。(2)通过误差分析,发现随着应变增加最大绝对误差先变大后变小再变大,中期最大绝对误差为19.48%,后期完全堵孔状态下的质量极值越接近不同配比煤样的平均质量极值误差越小。(3)基于上述数学模型解算,揭示了模拟堵孔过程中煤块首先在钻孔底部呈“凸”状堆积,随后滑向两侧,最后又在顶部聚集的塌孔演化规律,以应变值0、45.95×10^(-6)、72.19×10^(-6)为临界值区分塌孔前、中、后期,构建了适用于试验矿井的瓦斯抽采钻孔精准监测技术。通过现场应变监测结果分析,发现在孔周应力、扰动等因素作用下,失稳孔段孔周裂隙更易发育,塌孔程度随时间加剧。结合钻孔沿程堵孔率计算结果,对钻孔沿程变形塌孔情况进行了判断,对比钻孔窥视图可得,该精准监测技术判断结果基本符合实际观测情况。提出的以分布式光纤耦合体和BOTDA技术为基础的钻孔精准监测技术工艺可行、可靠,可为推进瓦斯抽采钻孔精准智能化发展水平提供参考。

单轴载荷下钻孔不同倾角试件能量演化特征

为了研究煤层瓦斯抽采钻孔不同倾角对孔周煤体稳定性的影响,采用单轴压缩与声发射监测技术相结合的方式从能量转换角度分析了不同钻孔倾角下煤体裂隙的损伤特征;设计了5个不同钻孔倾角的型煤试验样品,利用电子万能试验机对试件进行单轴压缩试验,深入探究了不同倾角对煤体裂隙损伤特征的影响;借助声发射系统从能量转换的视角全面分析了试验过程中煤体裂隙的损伤演化特征。结果表明:随着钻孔倾角的增加含孔试件的单轴抗压强度、弹性模量呈减小趋势,而峰值应变呈线性增加趋势;AE环数与能量之间的变化关系与试件的失效过程密切相关,失效过程中AE事件的变化特征分为稳定发展阶段、高速发展阶段及完全发展阶段;声发射计数及能量随着钻孔倾角增加在减小,试件的整体承载力下降,AE峰值振铃数和峰值能量呈下降趋势,试件的极限储能值呈二次下降趋势。该研究可为瓦斯抽采钻孔稳定性的研究提供支持,对于推动煤炭行业向绿色、低碳转型具有重要的实践意义,有助于更好地实现双碳目标。

常村煤矿本煤层抽采钻孔瓦斯衰减规律研究

钻孔抽采瓦斯是治理瓦斯超限的重要手段,为更好地实现钻孔瓦斯精准抽采,通过对山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿2103工作面本煤层钻孔瓦斯抽采参数进行统计分析,研究其钻孔抽采参数的衰减规律,从而对邻近的2102工作面钻孔瓦斯抽采提供指导。并基于上述分析对2102工作面本煤层钻孔的预抽率计算,抽采钻孔经过半年、一年抽采,瓦斯预抽率分别达到31.78%、40.47%。

压降法在瓦斯抽采钻孔有效抽采半径的应用研究

钻孔抽采瓦斯是防治煤矿瓦斯事故的重要手段,钻孔间距的合理布置直接影响钻孔瓦斯的抽采效果。以山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿2106工作面为试验地点,采用压降法测定普通顺层钻孔及酸化压裂钻孔的有效抽采半径。现场试验表明:随着抽采时间的延长钻孔瓦斯压力持续减小,被测孔与测压孔的间距越大,钻孔达标所需要的抽采时间越长。顺层钻孔抽采时间90 d时其有效抽采半径为3 m,当酸化压裂钻孔抽采时间为90 d时其抽采钻孔有效抽采半径为6 m。

考虑拥堵道路停车惩罚的定制公交调度研究

为了满足城市产业聚集区乘客出行的个性化需求,同时缓解路网过饱和问题,提出了考虑拥堵道路停车惩罚的定制公交调度模型。分析定制公交运营条件和调度规则,标定拥堵道路停车载客成本惩罚函数和违反乘客时间窗惩罚函数,以乘客在车时间成本、车辆运行时间成本、违反乘客时间窗惩罚成本和拥堵道路停车惩罚成本构成的系统总成本最优为目标,建立了响应实时需求的定制公交调度决策模型。设计了改进遗传算法和插入算法进行问题的求解,以中关村软件园为实例来验证模型和算法的有效性。结果表明,定制公交在班次时长、满载率以及成本控制等目标上均能达到预期效果,模型和算法具有一定的可行性。

高瓦斯松软煤层钻孔加固密封技术研究

为解决高瓦斯松软煤层瓦斯抽采钻孔孔口失稳这一重要难题,通过研究高瓦斯松软煤层中钻孔封孔段失稳机理及钻孔孔周裂隙场及位移情况,将传统技术及加固技术导致钻孔失稳的理论进行对比分析;得出了在封孔初期对封孔段实施固化能够增大周边煤体的主动支护作用的结论,基于分析结果提出了采用"大孔径"打孔护壁注浆+"小孔径"打孔的新型孔口加固密封技术;最后,在潞安集团古城煤矿S1303主运输大巷进行加固密封技术的现场验证,实验结果表明30d后单孔瓦斯浓度提升约30%,加固技术很好地解决了钻孔孔口失稳变形导致的瓦斯抽采管难以送入指定位置的问题。

基于光纤光栅的煤层瓦斯钻孔塌孔位置表征试验研究

钻孔瓦斯抽采是解决瓦斯超限问题的重要手段,受地应力、钻进扰动等影响矿井瓦斯抽采钻孔易塌孔变形,严重影响瓦斯治理效果。针对煤层瓦斯抽采钻孔塌孔位置难以监测的问题,提出了一种基于光纤光栅智能传感技术的钻孔塌孔监测技术。首先从光纤光栅传感器应力监测理论出发阐述了光纤光栅钻孔塌孔监测原理,在此基础上构建了基于光纤光栅的塌孔表征实验平台,开展了不同塌落煤量下3种光栅布置方式(0°、90°、180°)的钻孔塌孔监测模拟试验,研究了光栅测量波长偏移量、抽采流量随塌落煤量的变化规律,划分了钻孔塌孔等级。结果表明:光栅测点位于基体材料下方布置方式的塌孔监测准确度最高,此时中心波长偏移量Δλ与塌落煤量m的关系为m=3.017Δλ.抽采流量Q与波长偏移量Δλ的关系为Q=8.72E-7x^(3)+2.30E-4x^(2)-0.18x+30.以抽采流量衰减率为塌孔评判标准划分三级塌孔标准:Ⅰ级塌孔抽采流量衰减至90%,Ⅱ级塌孔抽采流量从90%衰减至50%,Ⅲ级塌孔抽采流量衰减至50%以下。最后,通过在潞安集团漳村煤矿2802工作面的现场试验验证了光纤光栅塌孔监测技术的有效性,发现钻孔30 d后塌孔位置分布与钻孔打钻完成后的初期期情况相近;在现场试验中,基于所提出的塌孔监测技术成功定位并修复了5个钻孔,修复后钻孔瓦斯抽采纯量较未修复前提升了37.79%。

基于响应面法的磁性封孔材料浆液配比优化

为探究一种新型示踪封孔材料,选择普通硅酸盐水泥及不同的磁性材料制备一种磁性示踪材料。以水灰比、磁性粒子质量分数、纳米粒子占比3个变量作为影响因素,首先通过单因素试验得到各组分掺量对材料流动效果和悬浮特性的影响,在此基础上采用响应面法分析,研究多因素交互作用对磁性示踪材料在流动效果和悬浮特性的影响并得出最优配比。结果表明:单因素中水灰比对磁性浆液的流动性和悬浮情况影响最大,多因素交互作用中纳米粒子占比与水灰比交互作用对磁性浆液流动性和悬浮情况影响最大。当水灰比0.95∶1,磁性粒子质量分数13.41%,纳米粒子占比14.04%,此时所配置的磁性浆液物理性质良好,浆液流动性强,满足注浆工程要求,且磁性粒子能够较好的悬浮在浆液中。在常村煤矿进行现场试验,按该比例制备的磁性浆液不仅能起到封孔作用,且示踪效果良好,可观测到钻孔内浆液的扩散范围在以钻孔为中心半径在850 mm的圆内,确定材料的最佳配比,验证磁性封孔材料示踪效果,研究成果可为裂隙发育研究提供支持。

余吾煤业瓦斯抽采钻孔合理间距研究

瓦斯抽采钻孔间距的设计与钻孔瓦斯的高效抽采密切相关,采用单一的瓦斯流量法或压降法测定钻孔间距存在很大误差。为减小单一测定方法带来的误差,将瓦斯流量法与压降法进行结合,统一测定钻孔间距,提高钻孔间距布置的合理性。首先介绍了瓦斯流量法的测定原理,基于钻孔成孔时的影响范围在1 m左右,布置测定钻孔间距为2、3、4、5 m,得到不同预抽期时合理的钻孔间距,排除大于3 m的钻孔间距;其次,在流量法基础上,利用压降法测定钻孔间距,通过布置测压钻孔并借助origin处理数据,得到抽采半径与时间的对数关系,计算出预抽期为20、45、60、90 d合理的钻孔间距分别为1.5、2、2.5、2.8 m。

基于微震监测技术的钻孔钻进扰动影响范围研究

为了确定合理有效的瓦斯抽采钻孔间距,提高井下钻孔瓦斯抽采率,利用微震监测技术对钻孔进行无损监测,得到钻进扰动对钻孔的影响范围,从而确定钻孔成孔后其孔周裂隙发育情况,最终为钻孔间距的合理布置提供依据。以古城煤矿S1303胶带运输大巷为监测地点,现场监测了3个顺层钻孔钻进扰动对钻孔的影响范围,选取90%微震事件发生的范围作为边界进行数据处理分析。监测结果表明:古城煤矿S1303胶带运输大巷的钻孔受钻进扰动的影响范围在0.85~0.95 m。

瓦斯抽采钻孔密封段防塌支护材料试验研究及现场应用

为有效解决高瓦斯松软煤层瓦斯抽采钻孔密封段易塌孔问题,研制了一种以普通硅酸盐水泥为基料,掺入膨胀剂、早强剂等辅料的钻孔防塌支护材料。首先采用单因素试验法考察防塌支护材料中铝粉及CaO掺量、硫酸钠掺量、水料比对材料抗压强度的影响,再以此为基础,根据中心组合(Box-Benhnken)试验设计法,选取铝粉及CaO掺量、硫酸钠掺量、水料比三因素,以抗压强度为响应值设计三因素三水平试验方案进行响应曲面法分析,利用Design-Expert软件优化得到各添加剂掺量间的最优组合,最终确定铝粉及CaO掺量0.54%、硫酸钠掺量4%、水料比0.70为最佳配比参数。同时在潞安集团余吾煤业3^(#)煤层N1103工作面进行现场验证,解决了钻孔密封段易塌孔问题,经测试单孔瓦斯初始体积分数约为80.705%,较普通钻孔提高约30%,历时60 d单孔瓦斯体积分数仍保持在43.89%,较普通钻孔提高约25%,钻孔密封性能得到显著提升。