安徽省关闭煤矿资源调查及其综合利用研究

【目的】在煤炭资源持续高强度开发与能源供给侧结构性改革的背景下,安徽省关闭了一批资源枯竭、产能落后的煤矿,而关闭煤矿仍赋存有地下空间、遗煤、瓦斯、矿井水、土地与基础设施设备等资源,开展关闭煤矿资源再利用具有现实的工程价值和经济效益。【方法】统计自2013年以来安徽省59座关闭煤矿基础信息和再利用现状,分析关闭煤矿分布特征、遗留资源与再利用潜力;构建安徽省关闭煤矿数据库与WebGIS云平台,实现关闭煤矿信息查询分析与可视化;以潘一矿与石台煤矿为例,分别介绍遗留瓦斯抽采与半地下抽水蓄能的关闭煤矿再利用方案。【结果和结论】结果表明:安徽省关闭煤矿主要集中分布在两淮矿区,部分关闭煤矿关闭时间较短、遗留资源丰富、产权隶属清晰,再利用潜力较大;潘一关闭煤矿综合使用封闭墙压管抽采、原抽采钻孔抽采和地面钻井抽采的立体化遗留瓦斯抽采技术,实施关闭煤矿采空区“排水-抽采-利用”的一体化工程,3年内累计抽采瓦斯量4 840万m^(3)、发电8 590万kW·h、直接经济效益5 120万元,同时保障了相邻矿井的安全生产;石台关闭煤矿拟建设半地下抽水蓄能电站,地下空间可提供有效库容30万m^(3)、装机容量35 MW。案例分析表明安徽省部分关闭煤矿资源再利用在技术经济上具有合理性,但仍需开展进一步深入研究。

抽水蓄能电站地下厂房防渗排水方案数值模拟研究

抽水蓄能电站地下厂房埋深较大,受排水廊道、隧洞充水、复杂地质条件、天然地下水等多种因素影响,常形成复杂渗流场。基于FEFLOW软件建立包含输水隧洞、地下厂房、排水廊道、围岩、断层的三维渗流稳态模型,根据模拟结果对初始防渗排水方案进行了优化,取消不必要的中平段排水廊道,并抬升下平段排水廊道,使其以自流方式排出渗水。厂房区排水廊道和洞室群渗流量合计8048.16 m^(3)/d,为地下厂房排水泵选型提供较大富余度。

分时电价下矿井多级接力式排水系统的优化策略

煤矿井下排水系统的工作效率直接影响到煤矿的生产安全和经济效益。现有矿井多级接力式排水系统对于电费波峰波谷特性和《煤矿防治水细则》要求的排水系统安全约束考虑不全面,难以实现整体系统的一体化安全经济运行。针对该问题,基于避峰就谷策略和动态规划方法,提出分时电价下矿井多级接力式排水系统的优化策略。通过考虑煤矿排水系统的多级串联结构、涌水量和水泵的排水能力,建立了煤矿多级接力式排水系统的数学模型。基于避峰就谷策略,以电费成本最低为目标函数,以水仓水位、水泵排水能力、煤矿安全要求等为约束条件,构建基于分时电价的多级接力式排水系统优化问题,并给出了基于动态规划方法的求解算法。以某矿井4级排水系统为例进行仿真分析,结果表明,该策略可有效控制井下水位,保证水位处于合理高度:当电价较高时,水泵开启的数量很少或为零,水仓处于高水位状态;当电价较低时,水泵开启的数量较多,水仓处于低水位状态。该策略能够在提升经济效益的同时,保障煤矿的生产效率和生产安全。

煤矿井下水泵常见问题与维护保养措施

针对煤矿井下水泵在运行过程中经常出现的故障问题,以转子不对中、电磁干扰和叶轮磨损三类典型故障为基础,对造成上述故障的主要原因进行分析,并结合故障原因,提出了针对性的故障处理方案.从实际效果来看,这三类主要故障均得到了有效解决,因此此次的故障处理经验有助于为今后的相关工作提供一定的参考借鉴.

污水处理与排水联动的研究与应用

介绍了通过联动控制来优化污水处理站和泵房的运行,以减少人力资源的浪费、提高能源和水资源利用率以及应对紧急情况。详细分析了某煤矿泵房和污水处理厂的处理工艺,并设计了相应的控制系统。该控制系统包括硬件配置(工控机、PLC、控制柜、通讯设备与仪表等)、下位机硬件配置(主电箱、远程IO电箱等)以及上位机软件设计(WinCC监控系统),同时还阐述了泵房和污水处理厂的PLC程序设计和运行逻辑。结合实际应用检验,深入探讨了该联动控制的可行性和优越性,也为其推广提供了有力的理论支持。

煤矿排水泵房智能无人值守系统开发与应用分析

基于煤矿排水泵房智能无人值守控制相关需求,介绍一种煤矿排水泵房智能无人值守系统开发设计方案。此系统主要包括硬件系统和软件系统两部分。其中硬件系统的设计核心在于PLC控制柜设计和传感器选型;软件系统的设计核心在于排水泵自动轮换控制、系统智能控制策略以及人机交互界面设计。完成系统开发后,为确认系统可行性,将系统应用于工程实践,进而确认智能无人值守系统可满足当前需求。

工作面高抽巷工程研究与应用

某矿回采盘区呈现煤层厚、瓦斯浓度高、回采期间瓦斯涌出量大的特征,尤其是在首采面回采过程中,回风巷上隅角瓦斯浓度多次出现超限现象,高位瓦斯抽放巷的抽放瓦斯浓度却只有不到4%,抽采效果较差。因此对临近综采面进行高抽巷层位布置,结合高抽巷瓦斯抽放原理及理论公式,进行高抽巷层位、管路设计,增强瓦斯抽放量,降低上隅角瓦斯浓度。

矿井主排水泵房在线监控系统开发研究

为进一步探究如何提升矿井主排水泵房的监控有效性,在研究中,首先基于工业以太网和PLC技术,对矿井主排水泵房在线监控系统进行整体架构设计;而后应用传感器技术、智能算法等多方面的内容,对该系统的软硬件部分进行详细设计;最后模拟主排水泵房环境对该在线监控系统进行初步测试。测试结果显示,该系统在基本性能和故障识别准确率方面均较优,表明该系统的设计取得了初步成功,有望在今后的工作中得到逐步推广应用。

煤矿井下泵房闸阀双回路供电的改造及应用

为解决陈四楼煤矿井下泵房闸阀单回路供电的问题,提出了闸阀控制系统双回路供电的改造方案。以该矿北翼-600泵房为研究对象,通过将装在水泵出水口处的闸阀人为划分成行人侧和小井侧,形成独立的供电线路;现场应用KDQ1140-B型双电源切换控制箱,利用其自动切换功能,使阀门电动装置及自动化排水监控系统具备双回路供电。实践证明,该改造方案在井下各泵房应用效果良好,保障了主排水系统安全稳定运行,提高了矿井生产效率,具有借鉴和推广意义。

新型排采泵在延川南深层煤层气井的改进及应用

针对延川南煤层气田因地层出煤粉导致机抽井频繁躺井作业的问题,开展了延川南煤层气井新型排采泵的改进及应用研究。新型排采泵游动凡尔设计为强制拉杆半球式密封,柱塞总成采用中空设计,泵径?38 mm,冲程3.0 m,冲次1~3次/min,排量4.8~14.6 m^(3)/d。新型排采泵与空心杆、油管配合使用,从而形成了生产和洗井双通道一体化管柱。既能满足正常的排水采气生产,又能实现洗井排煤粉的需求,而且洗井时洗井液不进入地层,避免了洗井液对地层的污染,实现了不起管柱作业并将煤粉从井中排出,解决了煤层气田排采井煤粉或砂粒沉积导致的固定阀失效和卡泵的问题。2022年,新型排采泵在延川南煤层气田开展了2口井现场应用,实施后没有发生固定阀失效和煤粉卡泵,措施井平均检泵周期延长285 d。现场试验表明:新型排采泵具有正常排水采气和通过洗井将煤粉从泵中排出双重功能,为延川南煤层气田防煤粉工艺提供了一种新的技术支持。

ZWY90/132-G型煤矿井下移动式瓦斯抽放泵站智能化设计

介绍了ZWY90/132-G型煤矿井下移动式瓦斯抽放泵站的构成以及智能监测、调控功能,并据此设计了现场设备层、现场控制层和过程监控层3层监控架构体系。提出了监控设备选型原则,开展了低功耗、自诊断、数字传输的监控设备选型。设计并实现了具有数据存储和查询功能、实时曲线和历史曲线显示功能、操作权限管理功能、故障报警和查询功能的监控中心站软件。最后,通过性能试验验证了各项试验项目均满足相关标准及技术要求,基本实现了ZWY90/132-G型煤矿井下移动式瓦斯抽放泵站的智能化,为最终实现无人化创造了条件。

利用退出煤矿修建抽水蓄能电站的地下厂房及复杂巷道群三维渗流规律研究

针对退出煤矿修建抽水蓄能电站地下厂房及复杂巷道群的三维渗流分析与控制关系着地下空间长期渗控安全性,是目前利用退出煤矿修建抽水蓄能电站所面临的关键技术问题之一,考虑下水库(巷道群)不同围岩的加固方案,结合上水库、主厂房及煤矿采空区的空间位置,建立龙东煤矿复杂地下空间的三维渗流分析精细化有限元模型;开展了施工期及运行期各典型工况的三维渗流场分析,得到不同工况下地下巷道群的外水压力、地下厂房区外水压力、渗流量等重要设计参数;精细模拟抽水蓄能电站中的众多排水孔幕,开展各种可能不利情况下的渗流场计算,优化确定最优的排水孔幕间距。研究结果对退出煤矿建设抽水蓄能电站的渗流分析及渗控优化设计具有重要的指导意义。

地面压裂与井下钻孔联合抽采技术研究

针对段王煤矿本煤层瓦斯含量高、渗透性低的瓦斯治理难题,提出“地面压裂、井下打孔、井下抽采一体化”技术治理本煤层瓦斯。为研究地面压裂对井下抽采的影响,运用ABAQUS软件模拟压裂裂缝延伸扩展规律,通过微地震监测技术得到压裂范围;运用COMSOL软件模拟不同钻孔间距瓦斯抽采达标时间,为现场抽采钻孔的布置提供理论依据。研究结果表明:压裂影响范围长×高=212 m×10 m,最大宽度90 m;压裂区钻孔间距为18 m时,抽采180 d,瓦斯抽采达标;DW9-3压裂孔平均单孔瓦斯抽采纯量0.022 m^(3)/min,与普通顺层钻孔抽采量相比,提高近15倍;该技术模式能够大幅度增加煤层透气性、降低本煤层瓦斯含量降低施工成本和减少钻孔工程量,确保煤矿安全高效的开采。

基于改进BP神经网络的煤矿井下排水泵故障诊断方法

进行煤矿井下排水泵故障诊断时,由于未对其进行去噪处理,导致故障诊断准确性较低,对此,本文研究基于改进BP神经网络的煤矿井下排水泵故障诊断方法,采集煤矿井下排水泵振动信号,并对其进行预处理,利用EMD方法对经过预处理的信号进行特征提取。最后将其输入到BP神经网络模型中进行训练,训练结果为煤矿井下排水泵的故障情况。实验结果表明:本文方法能够有效地对煤矿井下排水泵振动信号进行去噪,且煤矿井下排水泵故障诊断准确性高达98%。

基于PLC的煤矿井下主排水泵房自动化控制

在煤炭开采行业普遍应用PLC可编程控制器取代继电器的背景下,从数据采集、自动轮换、自动控制、动态显示等方面介绍了PLC在煤矿井下主排水控制系统中的应用。结果表明,应用PLC进行煤矿井下水仓水位等参数自动检测,并结合实际水位和矿井用电量进行水泵运行数量、时间等的合理调度,可达到避峰填谷、节能降耗的控制目的。

晋城矿区井上下联合瓦斯抽采工艺及现场应用

为了实现寺河矿瓦斯的高效治理,本文提出了针对晋城矿区煤层瓦斯赋存特点的井上下联合抽采技术。开展了晋城矿区井上下联合瓦斯抽采技术的现状分析,并分析了煤层瓦斯的赋存特点,基于煤炭开发时空接替规律,将矿区划分为煤炭生产规划区、煤炭开拓准备区与煤炭生产区3个区间,在时间上体现为煤矿规划区实施地面井预抽、煤矿准备区实施井上下联合抽采、煤矿生产区实施井下瓦斯抽采。以寺河矿为背景开展现场实践,最终消除了煤与瓦斯突出危险性。

煤矿井下协混水力加砂压裂成套装备研发及应用

煤矿井下缺少适宜可用的加砂压裂泵组,为填补空白,采用分体模块、串式布局设计,研制了集携砂压裂泵、智控混砂装置、自体双路管汇系统和远程监控系统于一体的煤矿井下协混水力加砂压裂成套装备。该装备最大模块板车长3300 mm、宽1400 mm,便于煤矿井下运输和安装部署,其最大排出流量2.5 m^(3)/min、最高排出压力70 MPa、供砂速率0.01~0.30 m^(3)/min,可实现0~30%砂比加混砂,其携砂流量可达1.5 m^(3)/min、压力可达30 MPa。现场工业试验完成了16个分段加砂压裂施工,加砂压裂作业总注水量2858 m^(3),总加砂量36.48 t,压裂施工各分段最大压力达21.7~29.6 MPa。现场应用表明,装备运行稳定,各项性能满足施工需求,为煤矿井下水力加砂压裂技术应用以及新型加砂水力化技术的研究奠定了设备基础。

煤矿矿井通风瓦斯防治措施

煤矿开采过程中,若瓦斯积聚到一定浓度并遇到火花或明火,就可能发生爆炸事故,对矿工的生命和财产安全造成严重威胁。基于此,本文提出了一系列煤矿矿井通风瓦斯防治措施。通过采取这些措施,可以有效预防和控制煤矿矿井中的瓦斯事故,保障矿工的生命安全和矿井的正常生产。

煤矿井下辅助排水车的设计与研究

设计了一种井下辅助排水车,进行了整体结构设计和关键零部件的有限元分析,通过最终现场应用和实验可以得出:设计的矿井辅助排水车结构紧凑合理,控制性能良好,能够满足煤矿井下应急排水和常规排水需求。研究成果对于保证煤矿安全生产以及紧急事故的救援具有重要的研究价值和研究意义。

长春兴矿矿井主排水泵房自动控制改造设计

矿井主排水系统是煤矿重要的生产基础系统之一。为了保证排水系统的可靠性,以长春兴矿为研究对象,采用了PLC控制技术对该矿主排水泵房进行了自动化改造。分析研究了主排水系统改造设计,以及水泵房自动化改造。在改造后,系统能实现节能化、无人化运行,提高了长春兴矿排水系统运行的可靠性。