基于全流程可追溯的煤矿安全智慧管控云平台

为有效解决现有煤炭行业各系统单独建设、多系统数据缺乏共享、智能分析及数据挖掘利用率低等问题,利用物联网、大数据、人工智能等信息技术,在深度融合煤矿安全管理业务的基础上,提出全流程可追溯的煤矿安全智慧管控云平台建设方案;重点分析了风险管控、隐患排查、班组任务处理、违章纠违等业务流程;平台通过数据中心实现多源异构监测数据的存储、整合及分析,将煤矿安全管理中涉及的9个子系统集成于安全智慧管控平台中,利用数据共享一张图进行协同管控与数据有效分析展示。应用结果表明:平台实现了煤矿数据融合、协同控制、业务联动与决策,在提高安全管控效率、缩减管控成本、最大化企业利益方面有较好效果。

云驾岭煤矿采动覆岩裂隙场分布特征模拟研究

为了研究云驾岭煤矿采动覆岩裂隙场分布及其演化规律,通过相似模拟试验和UDEC数值模拟方法探究了采动后上覆岩层的下沉曲线与裂隙场分布特征,计算覆岩离层率空间分布情况。结果表明:随着开挖工作的不断推进,采动覆岩裂隙场呈梯形分布特征,逐步向较高层位和推进方向发育,其中下部裂隙被压实,两端裂隙较为发育,整体上裂隙密度逐步减小,经历裂隙产生、扩展和压实三个阶段,而覆岩离层率先后经历“单峰”和“双峰”两个分布形态。采空区中部与煤壁后方和开切眼附近区域采动裂隙演化规律截然不同,采空区中部区域的采动裂隙随着垮落岩层被上覆岩层压实,采动裂隙逐渐减小,煤壁后方和开切眼附近区域,边界煤柱和垮落岩层形成三角形的采动裂隙区域。采动覆岩位移场影响区随着工作面推进向高层位和推进方向发育,开采初期呈现矩形分布,而后随工作面的推进,采动覆岩位移场影响区则呈现梯形分布,中部的位移矢量箭头垂直于底板,开切眼和工作面端位移矢量分别呈逆时针和顺时针偏转。

黑岱沟露天矿拉斗铲挖掘作业方式研究

为提高拉斗铲作业效率、降低作业成本,从刷帮作业半径、最小挖掘半径、最大合理挖掘半径三个方面对拉斗铲作业半径进行了分析,并根据8750-65型拉斗铲的设备参数与现场具体作业条件,对拉斗铲初始状态、反向移设后、单向推进、往返推进等各类作业情况的作业方式进行了推演,得出了台阶高度、挖掘作业时移设距离、移设步数、推进距离等参数之间的关系,最终推荐黑岱沟露天矿8750-65型拉斗铲采用"往返推进式"作业方式。

煤炭行业海外投资环境评价体系研究

针对煤炭行业海外投资环境评价体系研究的4个关键点-指标体系的建立、指标权重的确定、指标数据的确定和评价方法的选择进行了深入的研究。最后以澳大利亚、加拿大、南非等国家为投资目标国进行了分析研究,得出了上述国家的投资风险排序。

拉斗铲操作技术水平的考核方法研究

为提高拉斗铲操作技术水平,对设备操作技术的考核办法进行了研究。运用智能手机角速度传感器,实现了对拉斗铲作业循环耗时、回转角度等参数的动态采集;根据回转角速度的数据序列变化规律,归纳划分了标准操作、提前减速操作、滞后减速操作的行为范畴;采用回转角度-耗时曲线拟合的方法,制定了设备操作水平考核方法。结论表明:角速度数据序列可直观形象地显示设备操作过程存在的问题,利用角速度数据序列制定的设备操作水平考核方法简单、有效,可帮助操作人员有针对地改进不良操作习惯,有效提高操作水平。

利用废弃矿洞建设抽水蓄能电站初探

废弃矿洞建设抽水蓄能技术是一项对我国未来能源产业结构调整有着巨大促进意义的新兴技术。本文多方面阐述了利用废弃矿洞建设抽蓄电站的意义,在构建全地下和半地下两种矿洞抽蓄概念模型的基础上,梳理了国内外利用废弃矿洞建设抽蓄电站的研究、设计及实施进展,同时从地下空间利用、稳定支护及密闭、地下水源及防渗、地下工程布置4个方面初步分析了矿洞抽蓄电站建设的技术问题,为进一步研究和探讨利用废弃矿洞开展抽水蓄能应用技术提供有益指导。

塔山煤矿综采工作面切顶留巷技术

为解决塔山煤矿三采区采掘接替紧张的问题,采用切顶卸压沿空留巷无煤柱开采技术在该采区进行切顶留巷试验研究。首先,系统介绍了切顶留巷技术原理、工艺流程及切顶留巷关键技术;其次,结合该煤矿工程地质条件,采用理论分析计算、数值软件模拟和现场爆破试验等方法,得出顶板预裂切缝高度为7.5 m、切缝角度为15°、恒阻锚索长度为9 m等关键参数,单孔最优装药结构为4+3+3+2,孔间距500 mm。留巷稳定后,顶板最大下沉量为188 mm,底鼓最大值为100 mm,两帮收缩最大值为164 mm,监测结果表明切顶卸压条件下,留巷效果满足生产需求。

雁崖煤矿8304工作面沿空留巷条件下切眼后方硐室支护设计研究

以同煤集团雁崖煤矿三盘区东翼8304工作面的切顶沿空留巷支护实践为基础,在掌握顶板岩性及顶板切缝深度等相关资料的基础上,针对切眼后方倒车硐室的支护设计展开研究,选用恒阻锚索和单体支柱对受采动影响条件下硐室顶板进行补强支护。

塔山煤矿回采工作面无煤柱开采切顶爆破试验研究

为对切顶卸压无煤柱开采技术中的切顶爆破装药结构确定方法进行优化,以塔山煤矿三盘区8304工作面复合顶板为例,在参考已有研究成果的基础上,采用动态调节的方式进行爆破孔装药结构试验,即首先掌握爆破切缝区域顶板岩性变化,随后分别进行单孔爆破试验、间隔孔爆破试验以及连孔爆破试验,试验过程中根据单次试验结果随时调整下一次装药结构。研究结果表明,塔山煤矿三盘区切眼段及留巷前200 m段11 m深爆破孔装药结构采用443331,后470 m段7.5 m深爆破孔装药结构采用4332型,切顶裂隙率>80%,可以满足切顶卸压留巷需求,且本研究提出的试验方案可有效缩短爆破试验段,大幅降低爆破试验对留巷效果的影响范围。

坚硬厚层顶板切顶卸压自成巷恒阻锚索支护应用

为了控制塔山煤矿8304工作面在切顶卸压过程中巷道顶板的下沉变形现象,保证成巷过程及巷道二次复用期间顶板围岩的稳定性,在预留巷道顶板原支护的基础上采用恒阻大变形锚索对顶板进行补强支护。运用理论计算并结合现场实际条件,选用长度为9. 3m,支护密度0. 8根/m^2的恒阻大变形锚索加固顶板。现场应用结果表明:巷道顶板下沉量较小,成巷效果良好,可以满足复用生产要求,说明恒阻大变形锚索能很好适应切顶卸压自成巷对巷道顶板的变形影响,也为其他类似条件下沿空留巷顶板支护提供一定参考。

切顶成巷采空区冒落矸石碎胀系数及侧向压力测定研究

为对切顶留巷条件下的顶板碎胀系数测定方法进行优化,并进一步探究碎胀系数的演化规律,在对现有切顶设计中顶板碎胀系数的取值方法进行总结的基础上,以塔山煤矿8304工作面复合顶板为例,通过地质详查、自然观测、标记观测以及层厚加权计算等多种方法的相互配合,对其顶板碎胀系数进行测定,同时对碎石帮侧向压力实施监测。结果表明,该顶板碎胀系数约为1. 40,顶板中泥岩较之细砂岩,垮落块度较小,初始碎胀系数及残余碎胀系数较大,碎胀系数稳定区滞后架后距离较长,且发现成巷进入稳定区后,碎石帮侧向压力会出现下降,而矸石碎胀系数始终处于稳定状态,没有出现明显回弹上升现象。

中厚煤层复合顶板切顶卸压无煤柱自成巷技术应用研究

切顶卸压无煤柱自成巷技术可通过留巷顺槽顶板的预裂切缝,利用顶板垮落矸石对采空区进行有效充填,从而从根本上实现无煤柱开采。为进一步完善切顶卸压无煤柱自成巷技术体系,探究不同地质条件下的顶板切缝卸压效应,论文以塔山煤矿8304工作面中厚煤层复合顶板条件作为工程实例,进行该地质条件下的切顶卸压无煤柱自成巷试验。首先本文对切顶成巷的作用机理及工艺流程进行总结,随后针对8304工作面辅运顺槽顶板的具体岩性变化进行切顶关键参数设计,最后于现场进行了实地工程试验。现场试验结果表明,最终成巷顶底板移近量为261 mm,两帮移近量为63 mm,留巷断面可满足8305工作面复采需求,该试验的成功可为切顶卸压自动成巷技术的进一步推广应用提供一定的借鉴。

拉斗铲旋转-耗时分析及旋转作业效率级别划分

利用最小二乘法拟合旋转-耗时关系曲线是研究拉斗铲旋转-耗时关系的传统方法,据此提出一种通过还原耗时概率空间进行拟合的方法,不仅能更准确的描述旋转-耗时关系,也为拉斗铲旋转作业效率级别的划分提供了依据,以此作为规范现场作业的考核标准,对于增加拉斗铲作业效率,推广无运输倒堆工艺在我国的应用具有一定参考价值。

井下人员位置-生命体征监测技术研究

为提高当前井下人员定位系统精度、降低系统造价,提出井下人员位置-生命体征精确监测系统的概念。采用惯性导航技术提高井下人员定位系统的精度和稳定性,并在系统中增加生命体征监测功能,丰富人员管理信息内容;对四元数算法、无损卡尔曼滤波算法和自适应均值滤波算法等进行了研究,并利用Arduino平台开发相应的系统;模拟试验显示:系统可以实现人员位置、脉搏、体温等数据采集。

缓倾斜厚煤层回风巷切顶成巷技术应用研究

切顶卸压自动成巷技术能大幅提高采区煤炭采出率、降低巷道掘进率,为进一步扩大该技术的试用性范围、完善其应用体系,以益新煤矿43073工作面缓倾斜厚煤层拱形断面回风巷为例,开展该地质条件下的技术应用研究。在对倾斜及缓倾斜煤层切顶成巷技术应用难点进行分析的基础上,对试验工作面留巷切顶进行设计,并采用数值模拟方法对切顶效果进行模拟验证;对缓倾斜厚煤层拱形断面上巷切顶留巷配套适应性技术进行总结,设计得到各项技术的关键参数;于试验工作面进行了实践验证,留巷变形及工作面矿压监测显示留巷整体变形量较小,切顶卸压效果明显,留巷可以满足相邻工作面的复用需求。

无煤柱自成巷采空区顶板碎胀系数测定方法

以宝山煤矿6302工作面垮落细砂岩顶板碎石帮为研究对象,对岩石碎胀系数的现场实测方法及其对巷道顶板变形的影响展开研究;通过分析碎胀系数的机理,结合工程实际,建立了自然标定准线法测量碎胀系数模型,确定了碎胀系数现场实测的方法。现场实测结果表明:采空区顶板垮落后至压实稳定经历3个阶段,快速压实阶段碎胀系数由1.83~1.88迅速降至1.37~1.42,初步稳定阶段碎胀系数变化速度减缓,为1.35~1.39,在缓慢压实阶段,碎胀系数变化值≤0.01;巷道围岩变形规律与采空区矸石碎胀系数变化规律呈现一定相关性,同样存在3个区段,最终巷道顶底板的移近量为296 mm,两帮移近量为135 mm;根据采空区矸石碎胀系数和巷道围岩变形规律,切顶卸压自动成巷期间需要进行巷内临时补强支护,且支护距离≥120 m。

大采高工作面切顶留巷支护参数优化研究

针对大采高开采条件下煤层较厚,在切顶留巷技术现场实施过程中,常遭受矿压显现剧烈、巷道变形严重,给留设巷道的顶板支护带来难题,以柠条塔煤矿大采高S1201工作面为工程背景,采用恒阻大变形锚索作为巷道顶板的关键支护设备,在现场进行了5种不同支护方案的对比试验,通过对比不同支护方案下的顶板下沉规律,得到了有效的切顶留巷顶板支护参数。结果表明:S1201区段运输平巷有效且经济的架后补强支护方式是在原支护的基础上,于切缝侧补强1排恒阻锚索,锚索长度增加至9 000 mm,排距2 000 mm,除此之外补打3列普通锚索,普通锚索间距1 500 mm,普通锚索间去掉W钢带。该工程的成功应用为国内厚煤层切顶留巷技术提供了借鉴。

露天矿拉斗铲倒堆工艺作业方式与参数优化

以物料流量流向优化理论与工艺系统模拟为基础,提出重心圆投影模型与拉斗铲倒堆工艺流量流向优化模型,通过规划物料最优的原始分布状态、优化物料的迁移次序与路径实现倒堆工艺效率的提高。以黑岱沟露天矿为实例对所提出的理论进行了应用研究,构建了重心圆投影模型的作业单元体三维模型,计算了不同作业内容、不同作业环节条件下,设备作业循环耗时概率分布的拟合函数,模拟计算结果显示:拉斗铲作业旋转角度与耗时符合凹函数非线性关系,应采用"差距排弃"作业方式;拉斗铲作业平盘高度约为13 m时,设备实际作业效率最高;排土空间充足条件下拉斗铲无需额外自行拓展平盘。

我国露天煤矿智能化发展现状及重点问题分析

为了推动我国露天煤矿的安全、高效、经济、绿色与可持续发展,依据国内外露天矿山智能化发展现状,从露天矿山自动化装备及系统的大范围应用、信息化数据链的集成、数据处理和决策、生产设计智能化与矿山工程设计-施工的一体化管控五个方面研究了当前露天矿山智能化发展趋势,并指出了当前我国露天煤矿智能化规划工作中面临的重点问题,即:露天矿山智能化的概念与内涵较为模糊、智能化改造涉及的规划内容、实施途径等尚未体系化、专业学科交叉中存在知识壁垒、缺乏合理的"投入-产出"评价标准、缺乏各规划内容优先级的决策依据。为解决上述存在的关键问题,分别从露天矿山智能化知识图谱的构建研究、矿山合理智慧程度评价体系的构建研究、规划内容优先级的决策方法研究等三个方面提出了解决关键问题的建议。

基于切顶短壁梁理论的留巷围岩变形规律

为解决深部留巷顺槽变形量过大、断面收缩严重的问题,基于切顶短壁梁理论,采用人工双十字测点现场监测和数据分析方法,研究益新煤矿43073工作面留巷顺槽围岩的变形规律。结果表明:巷道顶底板移近量变化曲线符合logistic回归分析模型,最大变形幅值为19.7%;两帮出现不对称变形,移近量呈逐渐收缩趋势。该研究可以为后续留巷和同类条件下切顶卸压自成巷技术应用提供借鉴。