千米埋深矿井的通风系统改造分析

随着煤矿开采深度的增加,在千米埋深矿井和大单翼开采布局的双重干扰下,需要对井下工作面的通风系统进行优化设计,确保其拥有良好的通风能力。以山西A矿37、39采区为例,当采区逐渐延伸变远时,受现有主要通风机性能和通风网络系统的干扰,存在通风阻力大、风速超限等问题。因此,结合以往的案例,从通风机选型及补掘西翼回风大巷等方面出发,对通风系统进行了改造,并且经过实践应用,可以得知,37、39采区的风量充足,能够有效满足煤矿开采需求。

大采深矿井地面区域治理奥灰水害关键技术研究

为安全开采邯邢矿区深部煤炭资源,提出了"区域超前治理"奥灰岩溶水害理念,开展了华北型煤田大采深高承压水安全开采成套技术研究课题;从理论上研究得出"分带分时段突破"底板突水机理;采用阻水系数法评价试采区底板隔水层承压能力;成功地研究出地面多分支近水平定向钻探关键技术;从岩石力学和水动力学阐述了裂隙含水层中水平孔注浆浆液扩散机理,并给出了孔距计算公式;对于钻遇岩溶或断裂构造状况,研究出了铺底浆液控制技术。地面区域超前治理奥灰水害成套技术在九龙矿成功应用,取得了显著技术经济与环境效果。

基于组合导航的超深矿井提升容器状态监测系统

针对浅矿井提升容器仅有速度和位置监测,无姿态、冲击和纵横振动等监测,不满足超深矿井在超深、高速、重载工况下的安全监测需求的问题,设计了一种捷联惯性导航系统(SINS)/旋转编码器/接近开关组合导航式提升容器状态监测系统。通过IMU(惯性测量单元)测量容器加速度和角速度,由SINS解算出容器的速度、位置、姿态和纵横振动等参数,利用信息融合反馈校正SINS,提高监测精度。完成了系统软件设计和硬件搭建,并进行模拟实验,结果表明:系统竖直位置、横移竖直位置和姿态的测量精度分别为30 mm、5 mm和0.4°,竖直位置精度不受提升钢丝绳影响,解决了井筒内GPS和地磁无法使用问题,是一种超深井提升容器状态监测的可行方案。

超深矿井软岩巷道锚网索耦合支护技术

针对星村煤矿埋深超过1 200 m的巷道围岩出现的大变形破坏问题,综合运用现场调研、室内测试和数值分析等方法对其破坏机理及稳定性控制技术进行了研究。分析得出巷道埋深大、地应力水平高以及铝质泥岩遇水膨胀等是巷道产生大变形破坏的原因,特别是底鼓严重的主要原因;同时指出,对称布置下开放式底板的原支护形式是造成高水平构造应力作用下巷道出现非对称大变形破坏的另一关键因素。根据现场工程地质条件分析,结合耦合支护理念,提出了复合托盘+锚网喷+关键部位锚索+底角锚管的非对称耦合支护技术,数值模拟结果显示新支护能够和巷道围岩实现耦合作用,大幅提高了巷道承载能力,并进行了现场工程应用,监测结果表明新技术对深井巷道围岩大变形控制效果良好。

超深矿井提升机制动盘热性能分析与优化

超深矿井提升机制动盘在紧急制动过程中由于受到摩擦循环热载荷的作用,内部产生较大的热应力,同时高温会导致制动盘和闸片摩擦制动性能下降甚至失效。针对制动盘制动热性能问题,根据热传导理论和有限元分析方法,建立了制动盘组件三维有限元模型,采取直接耦合方法对制动盘制动过程中的热应力场进行模拟研究,并通过实验验证了仿真参数设置的正确性。分析了闸片数量和排布方式对制动工况下制动盘温度和应力分布的影响。结果表明,在制动阶段,制动盘摩擦面温度先急剧上升,后缓慢下降,摩擦面温度呈现锯齿状波动性变化,制动过程中应力变化规律与温度变化规律相同。原制动盘在制动过程中的最高温度为134.8℃,最大应力为230.2MPa,高温和大应力区域集中于摩擦面附近;增加闸片数量的制动盘最高温度为142.4℃,最大应力为251.1 MPa,高温和大应力区域同样集中于摩擦面附近;改变闸片排布方式的制动盘最高温度为86.5℃,最大应力为119.1MPa,高温区域和大应力区域范围较小。由此可知,改变闸片排布方式更能显著降低制动盘温度和应力,并且温度场和应力场分布更均匀。研究结果可为制动盘热性能优化设计提供理论参考。

茌平煤田特深矿井围岩应力分析与大巷支护控制研究

阳谷茌平煤田煤层尚未开采,埋藏深、地压大、构造较复杂,且深部岩体地质力学与构造应力研究方面较薄弱,开采中巷道支护必定困难。为确定合理的大巷支护方案,首先对深部矿井围岩应力做出分析,得出围岩应力分布特征,为支护设计参数确定提供依据。根据地质条件、应力分析和邻近矿井设计方案,设计出支护方案。运用数值模拟方法对巷道支护设计的效果进行检验。得出该支护方案能够有效地控制特深矿井水平大巷围岩的变形。

超深矿井提升机盘形闸制动系统机电液仿真建模

为研究提升机盘形闸制动系统制动过程的动态性能,建立多绳缠绕式提升机制动系统动力学ADAMS模型,并将油压滞回仿真结果与实验测试结果进行对比验证,同时结合以钢丝绳连续弹性体模型为基础建立的制动负载模型,完成对盘形闸制动系统的动力学建模。建立盘形闸制动系统的液压系统仿真模型,并在Simulink中建立相应的二级制动及恒减速制动控制策略模型。以Simulink为集成环境,采用多软件联合仿真方式建立盘形闸制动系统的机电液一体化仿真系统。运用该系统对提升机重载下放超速工况下的二级制动和恒减速制动性能进行仿真研究。研究结果表明:设计的制动系统机电液各项运行参数合理有效,恒减速制动比二级制动的动态性能更平稳。

特深矿井通风系统降阻技术分析与优化

随着新汶矿区孙村煤矿开采深度的不断增加,地压大、地温高、生产系统复杂、通风阻力大、地质构造复杂等一系列难题,成了制约矿井安全生产和可持续发展的瓶颈。针对这些难题,通过特深矿井优化通风系统降阻技术,简化了通风系统,降低了通风阻力,改善了生产作业环境,提高了采区生产能力,为深部矿井复杂条件下安全生产和可持续发展奠定了基础。

深矿井煤矿作业对工人健康的影响

目的调查深矿井煤矿作业对工人健康的影响。方法对2478名深矿井煤矿工人进行职业健康查体,统计其各查体项目的异常人次率及职业病患病情况。结果所有工人中,检出各类异常者为467人次,检出率为18.8%,且工龄越长,患病危险性越大。不同工种间各项目检查的异常人次率不同,差异具有统计学意义(χ2=46.390,P<0.001)。职业性中暑者21人次,发病人次率为0.8%;职业性尘肺的工人共有3人,占0.1%,患职业性噪声聋的工人共有6人,占0.2%。结论深矿井煤矿工人的健康存在较多问题,中暑是发病率较高的职业病。

千米深矿井提升钢丝绳应力及疲劳分析

基于对千米深矿井提升钢丝绳的应力及疲劳分析研究,以某千米矿井的钢丝绳为例作疲劳分析,得出影响千米深矿井提升钢丝绳寿命的主要因素是钢丝绳钢丝之间疲劳磨损,并提出通过对钢丝绳内部钢丝表面采用磷化涂层处理来提高钢丝绳使用寿命。

千米深矿井软岩巷道掘进支护技术

口孜东矿一水平西翼轨道大巷处于软岩地层中,掘进断面超过30m2。根据具体情况,优化巷道设计,强化施工组织与管理,引进国外先进设备,使掘进与支护作业有机地结合在一起,创造了该矿岩巷月进尺新纪录。

特深矿井三种应力状态下开拓巷道变形破坏规律与围岩控制对策

基于孙村煤矿采深加大后开拓巷道矿压显现强烈的问题,将开拓巷道围岩承受的应力划分为三种应力状态,即原岩应力、移动支承压力、固定支承压力。通过理论分析、数学力学计算、井下实测和实验室试验,建立了三种应力作用下采深、岩性、开采影响与开拓巷道围岩变形破坏的相关统计关系,由此提出并实施了特深矿井开拓巷道围岩有效控制的技术措施,使该矿采深达到了1 400 m以上。

金属矿山超深矿井提升设备的选型分析

介绍了超深矿井提升设备选型的设计思路,从提升容器、提升钢丝绳、提升机、电机及电控系统、提升系统配置五个方面入手,进行归纳总结。为今后深部矿井开采提升系统的设计提供一些参考借鉴。

深矿井综采工作面端面控制

通过对深矿井开采矿山压力与开采关系的研究，分析了深矿井条件下综采工作面矿压显现特征。

大地精浅埋深矿井地应力测试及应用

以大地精浅埋深矿井为测试对象,采用自主研发的地应力测量装置进行原岩应力测量,分析矿井地应力场分布特征,得出大地精浅埋煤层形成σH型原岩应力场,最大主应力方向在N40.3°E～N52.1°E。根据地应力测试成果,优化采区巷道布置,把采区大巷与工作面回采巷道布置方位作出调整,回采巷道走向与最大主应力方向近似平行,解决了回采过程两煤帮片帮问题;基于地应力测试数据,采用FLAC3D数值软件,分析不同支护方案对巷道围岩稳定的影响,提出综采工作面巷道优化设计,现场应用表明既保证了巷道安全,又节约了支护成本,提高了掘进进尺,取得了良好的技术经济效果。

超深矿井钢丝绳张力平衡装置动态响应分析

为探索超深矿井提升机张力平衡装置在不同激励下的动态响应规律,考虑管道沿程压力损失和泄漏,建立了张力平衡装置在提升过程中的动力学模型,并采用正弦信号和阶跃信号模拟提升过程中钢丝绳纵向振动及换层缠绕对绳长的影响,得到两种激励下张力平衡装置的动态响应规律。分析结果表明:当振动幅值和频率的组合为(0.10 m,0.80 Hz)、(0.18 m,0.63 Hz)、(0.24 m,0.57 Hz)时,钢丝绳张力差最大值约为无振动时钢丝绳初始平均张力的10%,符合煤矿安全规程的要求;钢丝绳换层缠绕所引起的钢丝绳长度变化小于0.10 m时,张力平衡装置可以将钢丝绳最大张力差控制在安全提升所允许的范围内。

特深矿井辅助运输系统优化应用研究

孙村矿目前开采垂深已达1350m,随着矿井开采深度的增加,深井特有的生产战线长、运输环节多、系统复杂的生产状况与辅助运输系统的矛盾日趋明显。为解决传统矿井辅助运输技术装备落后、制约安全高效矿井建设发展的问题。一方面通过优化矿井主要生产系统和开拓开采部署,改革巷道布置方式,简化辅助运输系统;另一方面对矿井辅助运输装备进行了研究开发与试验推广。实施后极大地提高了特深矿井辅助运输机械化水平,实现了本质安全型运输,取得较好的技术经济效益,为同类矿井提供了辅助运输系统优化理论和实践经验。

多绳缠绕式超深矿井提升机主动调绳装置性能研究

针对多绳缠绕式超深矿井提升机主动调绳装置,探究多绳缠绕式超深矿井提升机浮动天轮主动调绳能力。采用电液伺服系统实现浮动天轮的主动调绳,调整钢丝绳张力差。通过建立提升系统的数学模型,创建MATLAB/simulink模型,对系统进行仿真,分别用不同的正弦扰动频率模拟钢丝绳振动,用阶跃扰动模拟钢丝绳在卷筒上层与层过渡的工况,分析在提升机运行过程中实时调绳的能力,获得调节钢丝绳张力的规律,对多绳缠绕式超深矿井提升机主动调绳装置设计有一定的指导意义。

金川集团二矿区超深矿井地压分布规律研究

针对金川集团二矿区深井开采(采深超过1 000 m)地压显现较为明显的现状,在井下建立了深部地压在线微震监测系统,实现了对矿井地压活动的全天候连续监测分析,提取了金川集团二矿区深部开采产生的各种微震监测信号特征、识别模型和有效岩石破裂微震信号,得到了微震事件空间活动规律,揭示了深井开采地压分布规律,有效保障了矿山安全开采。

超深矿井提升机钢丝绳与绳槽接触研究

通过建立钢丝绳和绳槽的协调表面无摩擦的接触模型,推出了接触压力分布、接触半角和应力场表达式,并得到了封闭型式的数值解。结果表明:第1层绳圈径向力仅当上层钢丝绳压在上面时才发生明显跃变;左、右绳区同一绳圈离左、右腹板距离不一致引起径向力差值越来越大;钢丝绳与绳槽的接触半角和钢丝绳所受径向力呈正相关变化;法向压力仅分布于接触区域内,在?(28)0°(?为接触角变量)处取得最大值,在接触边界和非接触区内为0;绳槽表面环向应力在?(28)0°和?(28)?时存在最大压缩应力和最大拉伸应力;绳槽内部最先发生塑性变形,与钢丝绳接触的边界处因局部应力集中易发生疲劳破坏。研究结果对于深入研究和提高超深井提升机钢丝绳寿命以及提升运行安全性具有重要的参考价值。