基于神经网络的坑道近水平定向孔轨迹预测研究

当前近水平定向钻孔轨迹测量位置滞后于钻头位置,无法实时获取滞后区钻孔轨迹实际参数,施工过程中控制轨迹时需要人工预测该部分轨迹并为下一步轨迹调整提供依据。为了降低人为因素影响,提高轨迹预测的准确性,基于BP神经网络建立了用于煤矿井下近水平定向孔轨迹控制的孔底空间参数预测模型。选取随钻测量仪器位置及其之前12 m范围的倾角、方位角等13个钻孔空间和轨迹控制参数,经过变换后作为输入参数,构建了一个具有11个输入参数和2个输出参数的4层BP神经网络预测模型,该模型以不同矿区的6个钻孔502组数据为训练样本,得到了网络预测模型参数,并将12组测试数据的预测结果与24名从业技术人员的经验预测结果进行了对比分析。研究结果表明:采用logsig激活函数和(9×6)节点的双隐含层BP神经网络模型,对孔底空间参数(倾角、方位角)的预测绝对误差平均值分别达到0.51°和0.68°,且预测误差服从正态分布,预测结果绝对误差平均值较从业5年以上的技术人员低了35%,现场应用效果较好,满足煤矿井下定向钻进轨迹控制的需要,并为定向钻轨迹智能控制提供了理论与实践基础。

煤矿井下近水平定向孔无孔底低速磨削悬空侧钻分支技术

分支孔是确保定向孔沿目标地层长距离钻进、提高定向钻孔覆盖范围、精准地质异常体探查的关键。分析了煤矿井下主要侧钻分支技术原理与优缺点,以无孔底低速磨削悬空侧钻分支为研究对象,建立了侧钻分支力学模型,给出了分支侧钻侧向力计算公式及影响规律;分析了无孔底低速磨削悬空侧钻分支的动态过程,总结了侧钻初期、中期和末期的钻进要点;建立分支过渡段孔壁稳定性分析数值模型,研究了煤岩体破坏深度对分支过渡段稳定性的影响,给出了分支过渡段安全钻进建议。在成庄矿和祁东矿进行了枝状煤层定向孔、底板梳状定向孔钻进应用,单孔最大分支数量达到77个,侧钻成功率100%,安全性100%,为煤矿井下近水平定向孔作用的发挥提供了技术保障。

煤矿近水平定向钻孔测斜技术

在进行煤矿近水平钻孔的测量时,对于测斜仪的选型及输送方法都有别于垂直钻孔。以ZJS-1型钻孔监测系统和CQ-1A型单点测斜仪为例,介绍了煤矿近水平孔测斜技术。

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。