瓦斯抽采动态评价系统在余吾煤业的应用

瓦斯治理始终影响着高瓦斯矿井安全高效生产,瓦斯抽采监测是瓦斯治理的重要手段。以余吾煤业瓦斯抽采动态评价系统应用为例,该系统实时监测计量瓦斯抽采管路中瓦斯浓度、流量、压力和温度等参数,实现了瓦斯抽采效果智能分单元动态评价,为瓦斯抽采系统资源优化和抽采钻孔的管理提供合理依据,对于煤矿开展瓦斯抽采精益化管理具有重要指导作用,有效促进了煤矿企业的智慧化建设。

瓦斯抽采效果单元动态达标评价系统构建

针对矿井瓦斯抽采达标评判存在的人员工作量大、自动化程度低、监管难度大等问题,基于抽采管网参数感知、抽采数据挖掘分析、综合可视化展示等技术,开展瓦斯抽采效果单元动态达标评价系统构建研究,设计了系统总体架构,构建了全流程抽采效果单元动态达标评价体系、抽采系统异常分析模型,实现全流程的抽采达标智能评判。现场应用表明,系统实现了工作面抽采效果单元达标评价的可视化、动态化,极大地提升了瓦斯抽采精细化管理水平。

煤矿瓦斯抽采管网监控与分元评价系统应用

为了提升煤矿生产安全水平,对煤矿瓦斯抽采管网监控与分元评价系统应用进行了研究,讨论了其中的一些关键性技术,结合实际煤矿生产,对相应的系统应用进行了探讨,希望能为相关研究提供一定的参考。

矿井瓦斯抽采参数调控实验教学系统研制

为了满足工程流体专业相关课程的教学需求,自主研发了煤矿井下瓦斯抽采参数调控实验教学系统,可实现不同管道阻力、漏气程度、抽采负压等条件下瓦斯-空气流动规律的实验模拟。该系统由井下煤层抽采环境和瓦斯压力状态子系统,井下瓦斯抽采管网、阀门、动力结构子系统,气体体积流量、瓦斯体积分数、气体压力等气体参数采集子系统以及参数上传和数据分析处理子系统四部分组成;利用单片机控制各个阀门的开度、泵的转速,实时监测各个区域流经的气体体积流量、瓦斯体积分数、气体压力等数据。该系统可以开展工程流体专业相关课程的教学实验,培养学生对专业的认识,提升学生的动手能力。

基于知识图谱、国标和评价通则的瓦斯抽采达标评判

在评价通则基础上,引入知识管理理论、知识图谱方法,更好地对标GB/T45001,是一个值得探索的领域。通过比较分析法与实例分析法发现:知识图谱、国标GB/T45001、评价通则三者,要素相似、流程相近、体系相通;对照国标GB/T45001,可以从要素角度增强安全评价指标体系的完整性;引入知识图谱,可以从流程角度增益安全管理的合理性;基于知识图谱,可以梳理瓦斯抽采达标评判指标体系中所涉及的流程,构建瓦斯抽采达标评判指标体系。该研究揭示了融合知识图谱、国标GB/T45001开展安全评价的基本原理,验证了根据此基本原理进行具体安全评价指标体系构建的可行性。研究成果有助于提高安全评价指标体系构建的科学性,同时为瓦斯抽采达标评判办法的修订完善提供理论依据。

煤矿瓦斯抽采钻孔三维模拟及控制效果评价

针对瓦斯抽采钻孔施工完成后缺少钻孔三维可视化及控制效果评价的工具,难以精确识别钻孔空白带,留下安全隐患的问题,提出了一种抽采钻孔的三维模拟及评价技术。通过导入采掘工程平面图和钻孔施工数据,提取巷道、钻场、钻孔、测量点等基础数据,对巷道底板高程沿导线测量点的高程值进行插值处理,将巷道等图元的二维坐标转换为三维坐标,构建了可反映煤层、巷道和钻孔特征的三维模型。提出了基于体积法的钻孔控制效果评价方法,将煤层划分为若干个边长等于抽采有效半径的控制体,通过计算穿过控制体钻孔长度之和与抽采有效半径的比值来定量评价钻孔的控制效果,并将钻孔控制效果用不同的颜色进行三维展示,便于对钻孔的疏密及钻孔空白带的位置进行分析,为精确补充钻孔提供决策依据。基于该技术,开发了抽采钻孔三维模拟及控制效果评价系统,并在窑街煤电金河煤矿16215工作面进行了应用,处理了3786个钻孔数据,绘制了巷道、钻场、钻孔和煤层的三维模型,钻孔三维模拟情况与现场一致,通过控制效果分析对钻孔空白带施工了补充钻孔,有效消除了潜在安全隐患。

高瓦斯矿井智能抽采管控系统的应用

针对矿井瓦斯抽采管道环境条件复杂、抽采计量设备性能要求高、瓦斯抽采达标评判智能化程度低等问题,开展抽采精准计量与抽采效果达标评价系统应用研究,分析了复杂管道环境适用的抽采检测技术与计量设备,构建了全过程、动态化的采掘工作面瓦斯抽采效果达标评判体系,黄陵二号煤矿通过在综采工作面现场应用分析,抽采监测设备满足精准计量要求,系统实现了可视化、动态化的抽采效果达标评价,极大地提升了瓦斯抽采精细化管理效率。

基于动态规划方法的瓦斯抽采钻孔施工设备的更新研究

作为煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理的重要手段,抽采钻孔施工具有工程量较大、相应的抽采钻孔施工设备较多的特点,如何科学合理地确定相应设备的使用周期,对于瓦斯治理工程的开展起到了重要的影响。为了更好地发挥机器设备在生产中的作用,提高生产效率,本文以动态规划为基本原理,以电子计算机为主要手段,结合煤矿设备使用的特点,提出了一种计算煤矿设备最佳更新期的方法。采用这种方法既可以计算简单更新时设备的最佳更新期,也可以计算淘汰更新时设备的最佳更新期。

煤矿地面瓦斯抽采泵节能监控系统开发与应用研究

为进一步提高煤矿地面瓦斯抽采工作的效率和节能目标,结合实际需求,从基本结构和软硬件等多个角度着手,初步对煤矿地面瓦斯抽采泵节能监控系统进行开发与设计,再结合煤矿实际情况对其进行初步测试。测试结果显示,该系统主要功能均正常运行,且在精度和节能效果上较为突出,有望在今后的工作中得到进一步推广应用。

瓦斯抽采管道安全防护装置控制系统的设计

瓦斯爆炸是煤矿作业中最严重的安全事故之一,不仅威胁着作业人员的生命财产安全,同时还会摧毁矿井设备,被迫停止生产,不利于煤矿企业的可持续发展。为了防止瓦斯爆炸事故发生,各大煤矿都对瓦斯的抽采管道以及运输情况提出了更高的要求。其中安全防护装置控制系统的应用,能够有效提高煤矿瓦斯抽采的控制能力与效果,确保瓦斯抽采工作的安全性。介绍了瓦斯抽采管道应用安全防护控制系统的重要性,并对其实际案例的分析,论述了该系统的设计要点,以及如何提升系统应用效果,希望能给相关的作业人员提供一些参考信息。

河北九龙矿地面定向一井多孔井上下双系统瓦斯抽采技术实践研究

当前我国煤矿生产过程中,瓦斯事故时有发生,常常导致人员伤亡、财产损失最严重,加强瓦斯事故的预防和治理具有非常重大的现实意义。煤矿瓦斯治理项目中,上隅角瓦斯超限是重中之重,而采空区瓦斯积聚是上隅角瓦斯超限的主要根源之一,采空区瓦斯抽采问题,已经严重制约了煤矿的生产,是煤炭行业共同面临的一个难题。基于此,本文开展地面定向一井多孔井上下双系统瓦斯抽采技术研究。文章以冀中能源峰峰集团九龙矿15247S工作面地面定向一井多孔井上下双系统为研究背景针对瓦斯在时间和空间上的变动特性,利用定向钻机的分支造斜技术,水平分支技术,套管技术,在采空区上覆岩层的裂隙带的中上部,设计多分层多孔的空间立体瓦斯抽采体系,配合以预埋管瓦斯抽采系统,形成时间空间综合性瓦斯抽采技术。为了更有效地利用地面钻孔,在工作面的末端,开掘找孔巷道,找到孔,并利用套孔技术,与井下的瓦斯抽采体系连接,形成井上井下双系统瓦斯抽采体系,从时间上,既能满足短期抽采,也能满足长期抽采,从空间上,已经构建了煤层顶板上空间立体抽采体系,这样,时间函数瓦斯的变动和空间函数的瓦斯变动都充分考虑到,建立地面定向一井多孔井上井下双系统采空区瓦斯抽采技术。该技术可以在煤炭行业推广使用。

定向长钻孔瓦斯抽采负压变化规律及监测控制技术研究进展

【意义】近水平定向长钻孔是煤矿瓦斯灾害防治的重要技术途径和有效手段,负压是影响定向长钻孔瓦斯抽采效果的重要因素。【进展】从孔内负压衰减机制与分布规律、瓦斯抽采参数监测技术、瓦斯抽采智能调控系统等3个方面系统总结了近水平定向长钻孔瓦斯抽采技术研究进展,其中在孔内负压衰减机制与分布规律方面,总结了负压对瓦斯抽采影响机制、负压衰减机制、负压分布规律等基础理论研究成果;在瓦斯抽采参数监测技术方面,基于不同原理,阐述了超声波式、激光式、孔板式、循环自激式等不同类型的孔口瓦斯监测仪器现状,以及以束管法为主的孔内瓦斯监测手段;在瓦斯抽采智能调控系统方面,介绍了瓦斯抽采智能调控理念与技术装备研究上取得的成果,以负压、流量、浓度等抽采参数为分析调控对象,基于智能算法与PLC控制技术,初步实现井下管网智能调控,提高了瓦斯抽采效率。【展望】指出当前研究存在定向长钻孔内负压变化规律不清、正负压耦合作用机制不明,缺乏孔内长距离的瓦斯抽采参数监测手段和瓦斯多参数监测方法,瓦斯抽采调控系统智能化程度低等不足。同时提出瓦斯抽采定向长钻孔研究的未来发展趋势,包括基于定向长钻孔特殊结构分析的负压抽采与正压扩散耦合机制、基于光纤传感的孔内瓦斯多参数监测系统、基于机器学习的瓦斯抽采参数精细调控方法等研究方向,为近水平定向长钻孔瓦斯治理工程设计、施工、抽采与效果评价提供支撑。

瓦斯抽采安全评价模型研究

基于系统的认识观和体系的方法论,看待和处理瓦斯抽采的安全评价,概念模型和理论模型的研究必不可少。本文提出瓦斯抽采体系由自然系统、社会系统、人工系统组成,并建立瓦斯抽采三元体系概念模型。概念模型认为安全业绩是管理水平、专业水平、灾害治理状态的函数,在此基础上运用系统动力学方法,建立一个量化、动态、可反馈的煤矿瓦斯抽采三元体系SD理论模型,对瓦斯抽采稳定性水平进行评价和预测。通过确定变量,并利用SD模型进行仿真模拟,可实现瓦斯抽采稳定性水平的定量、动态预测和评价,SD模型对于安全评价有着显著的适用性。这一建模方法,可推广至复杂安全生产系统中,克服定性、孤立、静态、链式、单一化评价方法存在的问题。

煤矿瓦斯抽采流量检测技术的分析及应用

煤矿瓦斯抽采管道环境极为复杂,瓦斯抽采管道流量参数的精准计量是一个行业难题,制约着煤矿瓦斯抽采监控系统的可靠应用以及抽采监控智能化的发展。通过对瓦斯抽采管道流量计的选型对比及监测应用分析,采用了一种先进的基于插入式循环自激流量检测技术的流量计。应用验证表明,在瓦斯抽采管道尘大、水大等环境条件下,瓦斯抽采管道流量指标完全达到了煤矿的使用要求,为煤矿瓦斯抽采智能化评判、瓦斯防治提供了坚实的数据依据。

突出煤层群立体联合抽采混源瓦斯溯源技术研究

我国突出煤层群赋存分布广泛,底板岩巷立体联合抽采是突出煤层群煤巷条带区域瓦斯治理主要方法。为解决立体抽采混源瓦斯溯源难题,以石桥煤矿为工程背景,采用单一控制变量法对4、5、9号煤层群孔抽采进行瓦斯溯源,确定抽采动态条件下4、5、9号煤层14 d累计瓦斯来源比例分别为42.38%、1.47%、56.15%;28 d累计瓦斯来源比例分别为43.55%、3.48%、52.97%;38 d累计瓦斯来源比例分别为45.32%、2.14%、52.54%。为验证群孔瓦斯溯源是否可靠,采用单孔测定方法进行煤层群瓦斯溯源考察验证,经验证,4、5、9号煤层累计瓦斯来源比例分别为40.08%、1.94%、57.98%,偏差控制在10%以内,说明综合确定的瓦斯来源比例真实可靠。立体联合抽采,单一控制变量法对类似矿井联合抽采瓦斯计量具有一定借鉴意义。

高瓦斯矿井瓦斯涌出量预测及抽采技术应用

为有效提高瓦斯抽采效果,以晋普山矿瓦斯地质条件为背景,采用理论分析、现场试验方法对矿井瓦斯涌出量进行了预测,并对瓦斯抽采技术进行了优化应用。根据抽采效果,高位钻孔瓦斯抽采量平均为7.69 m^(3)/min,上隅角瓦斯浓度未出现超过0.5%,表明优化瓦斯抽采技术后,能够满足矿井日常生产需求。

瓦斯抽采效果动态分元评价系统及应用

针对目前煤矿传统瓦斯抽采技术人工测量工作强度大、监测区域有限、预警处理不及时等问题,提出一种供可视化综合展示和多元化智能分析的瓦斯抽采评价系统。该系统将抽采工作面划分为独立抽采单元,由井下在线抽采计量设备接入专属抽采监控分站并上传抽采监测参数,在地面建设独立运行的抽采效果分元达标评价系统,实现抽采效果达标评价、多业务智能分析和“一张图”可视化综合监控。结合瓦斯预抽评价系统步骤,对小庄煤矿40205工作面瓦斯预抽情况进行分元评价,结果表明:工作面5个抽采评价单元的预抽时间差异系数均符合规定;各评价单元预抽率均符合要求;各瓦斯抽采单元累计抽采量均超过达标量,系统分析和现场实测分析结果保持一致,满足工程应用;系统能够实现瓦斯抽采管网监控、准确计量、分元达标评价等多项需求。

低瓦斯矿井抽采与风排综合治理技术的研究应用

朔煤王坪煤业矿井属于含瓦斯矿井,其4301工作面采用“风排”方式治理瓦斯,通风系统为“两进两回”型。在实际作业中发现:回采期间仍然存在瓦斯浓度超限问题,且通风系统管理维护难度大,影响回采作业的高效进行。基于以上问题并结合工作面实际情况,提出了风排与抽采协同治理的方案,并将通风系统调整为“两进一回”型。通过理论计算工作面瓦斯涌出情况、模拟分析采空区瓦斯运移规律,有针对性地完成了协同治理方案的设计,并进行实际应用。结果表明,采用“两进一回”型通风系统与高抽巷抽采协同治理方案后,工作面通风系统配风量有所减少,但工作面瓦斯得到了充分治理,同时降低了工作面巷道的维护难度。

煤矿瓦斯抽采与智能通风协同优化技术

煤矿瓦斯事故频发,传统瓦斯防治方法效果有限,基于瓦斯抽采与通风系统协同优化模型,研究两者之间的耦合关系,分析不同抽采参数与通风参数对瓦斯治理效果的影响,采用智能传感监测,多目标优化算法等技术,实现抽采系统与通风系统的动态协调,在山西潞安王庄煤矿-750m采区实验表明,该技术可使瓦斯抽采浓度由原来的8.2%提升至11.8%,通风系统能耗降低14.6%,工作面瓦斯超限次数减少28.5%,为煤矿安全生产提供了新的技术支持。

邻近层采动影响区瓦斯预抽钻孔优化布置及效果评价

针对高瓦斯矿井近距离煤层受邻近层采动影响下瓦斯抽采钻孔优化调整问题,通过引入保护层开采采动卸压效应与瓦斯越流理论,论证了邻近层采动卸压瓦斯越流效应以及I011501综放工作面受邻近层采动卸压瓦斯排放效果,并提出了预抽钻孔优化布置方案。通过工程实践及效果评价,研究结果表明,在增大钻孔布置间距、降低钻孔施工工程量的情况下,I011501综放工作面采前预抽效果仍满足相关规定要求,6.9 m瓦斯抽放半径能够满足M15煤层综放工作面瓦斯抽采需要。