小窑火区下采空区有害气体防治技术研究

小窑火区下回采工作面易发生上隅角低氧和有害气体超限,严重制约着矿井安全生产。为理清采空区有害气体的运移规律,以达西定律、扩散定律、流体动力弥散定律为基础构建了采空区气体运移的数学模型,利用COMSOL Multiphysics反演了沙坪矿13102工作面采空区有害气体的运移过程。结果表明:新鲜风流从进风巷道以及工作面流入采空区,然后从上隅角流出,在风流的带动下CH_(4)和CO从上隅角流出,导致工作面上隅角CH_(4)和CO体积分数超限、工作面低氧,在此基础上提出上隅角埋管抽采和均压通风的措施防治工作面上隅角低氧、有害气体超限,数值模拟发现上隅角埋管抽采只能防治工作面低氧的问题,而均压通风既能够防治工作面低氧还能阻止采空区有害气体涌向工作面。

岩巷安全高效快速掘进成套模式的研究与应用

随着矿井采掘活动逐步向井田深部转移,煤层瓦斯含量增加导致瓦斯治理巷道等岩巷工程量骤增,矿井面临采掘接替失调风险,岩巷安全高效快速掘进成为保证矿井可持续发展的关键因素。以实现岩巷快速掘进平衡采掘关系为目标,探索并研究了影响掘进效率的多重因素,得出了深部岩巷安全高效快速掘进技术的成套模式,为矿井可持续发展注入了新动能。

走向高抽巷布置参数分析与瓦斯抽采工程实践

我国西部地区煤矿采煤工作面瓦斯涌出量大,瓦斯超限严重影响工作面安全回采,目前采用的走向高抽巷方式因其具体布置层位多凭经验选取,若布置不合理,则抽采效果差,不能有效地治理工作面瓦斯,故进行走向高抽巷布置参数的优选具有重要意义。为此,在理论分析计算的基础上,针对西部地区典型的开采条件,采用非线性大变形程序数值模拟了采空区顶板覆岩应力分布及裂隙演化规律,确定了走向高抽巷应布置在采空区顶板裂隙带的中上部40m的岩层中,距回风巷水平投影距离为40m。并以山西天池煤矿103工作面为例,验证了高抽巷布置参数的合理性,其最大瓦斯涌出量高达90.32m3/min。以此为指导,通过采取走向高抽巷抽采、风排和尾排瓦斯相结合的综合治理技术,日产原煤最高达8 000t,平均瓦斯抽采率达70%,最大瓦斯抽采率达86%,工作面回风流的瓦斯浓度控制在0.8%以下,实现了高瓦斯综放开采工作面的安全高效回采。

近距离煤层群保护层开采底板卸压瓦斯抽采技术研究

针对沙曲矿近距离煤层群开采中的瓦斯防治问题,综合运用理论分析、数值模拟的方法对保护层开采时底板卸压效果进行分析,结合塑性区的发育形态编写fish语言获取被保护层中渗透系数的变化规律,并用于工程实践。结果表明:在2号煤层作为保护层开采的情况下,底板卸压深度可达20~36m,大于3+4号煤层与3号煤层之间的最大垂直距离,3+4号煤在上煤层的保护范围内;随着保护层的开采,被保护层渗透性系数明显提高,最大值可以达到5.2,虽然随着工作面推进覆岩垮落,渗透性系数会有所回落,但与初始值相比依然有较大提升;在2号煤层的回采时,对底板穿层钻孔进行了瓦斯浓度实测,钻孔中瓦斯浓度最大值可达到70%,抽采效果良好。

煤矿巷道机器人管线视觉辅助定位与导航方法研究

在煤矿巷道安全巡检以及灾变环境应急救援等工作中通常需要使用到智能机器人。目前智能机器人的自主导航与避障技术已经比较成熟,但是主要应用场景都是有卫星定位(GPS、北斗导航系统等)的室外环境或者特定室内环境。由于煤矿巷道存在环境复杂,光照不均匀,空间狭窄等难点,智能机器人在煤矿巷道的自主导航方法还需要进一步研究。常用的传统惯性导航是使用惯性测量单元(Inertial Measurement Unit,IMU)的加速度与角速度来推算物体在三维空间的位置信息,但是误差累积问题比较严重。煤矿巷道存在大量管线,结构化特征显著,通过机载摄像头获取井下巷道图像,使用机器视觉算法来定位巷道图像中的管线,并且通过解算机器人与管线之间的偏航角来辅助机器人的视觉导航。针对巷道中管线的颜色鲜明、几何形状特征明显的特点,结合颜色与几何特征,采用将原始图像纵向分割成多个独立子图像的方法,减小环境噪声对图像中管线分割带来的影响,然后从每个子图像中获取候选管线轮廓,并判断是否属于同一根管线进行轮廓分组,从每组候选轮廓中根据管线轮廓所拟合直线的平行程度进一步筛选出较为鲁棒和稳定的管线轮廓。结合相机针孔模型和偏航角解算模型,进而获得机器人当前的偏航角度。试验表明:上述方法不仅快速,而且计算的偏航角准确可靠,能够满足煤矿巷道机器人视觉辅助定位与导航需求。

杜儿坪矿全井田瓦斯抽采关键技术研究

介绍了目前国内外瓦斯抽采技术应用现状,论述了水封巷道的研究方案和技术路线,总结了水封巷道预抽采试验取得的成果。

窄条带穿采区残留煤柱充填复采工艺研究

为了使长壁工作面安全通过窄条带穿采形成的大跨度、大采高空区,实现残留煤柱复采,研究和实施了快速密闭、多点即时充填的超高水材料充填复采工艺。基于充填体与围岩相互作用的机理,确定了超高水材料充填体的强度要求和材料配比。工程实践表明,超高水材料充填窄条带穿采区复采工艺经济技术效益显著。

基于数据挖掘的电缆隧道附属设施故障自动化识别方法

针对传统识别方法在识别电缆隧道附属设施故障时,存在识别精度低的问题,本文提出基于数据挖掘的电缆隧道附属设施故障自动化识别方法。分析电缆隧道附属设施故障分布结构,确定电缆隧道附属设施故障识别故障特征向量,提取电缆隧道附属设施故障特征;构建抗干扰滤波输出函数,利用数据挖掘对故障信号源平稳监测,通过抗干扰滤波处理实现电缆隧道附属设施故障信号去噪,实现故障信号特征保留,完成了电缆隧道附属设施故障的自动化识别。实验结果表明,本文方法无论是在正常情况下还是异常情况下,都可以提高电缆隧道附属设施故障的识别精度。

矿井煤柱采区巷道布置方式的探讨

以井陉三矿为例 。

煤矿抽掘采平衡指标体系研究与应用

高瓦斯、突出矿井要实现安全、高效开采,必须做到抽、掘、采平衡。其中,采掘衔接的紧张与否可采用"三量"关系进行衡量,但抽采与采掘的平衡程度因不同矿井或同一矿井不同区域的瓦斯预抽条件和效果不尽相同,难以精确量化考核。为此,潞安集团建立了一套抽、掘、采平衡程度评价指标体系,制定了一个评价指数——瓦斯超前治理指数,并运用在实际工作中,有效指导了矿井均衡、有序生产。

滚筒采煤机平衡采煤工艺的设计与应用

为进一步提升采煤机综采工作面的生产效率,以某煤矿为例,基于其顶底板情况及设备配置,对采煤机掘进速度、回采速度以及锚杆支护速度等进行分析,并以最大化提升采煤机回采速度为目标对掘进速度和锚杆支护速度进行优化,以实现采煤机的平衡开采,为提升工作面的采煤效率提供指导。

塔山矿井副平硐锚喷支护设计

塔山矿井副平硐设计,采用锚喷支护技术,合理确定锚杆的长度、间排距、喷射混凝土厚度等参数,取得了较好的支护效果。

预抽煤层瓦斯抽采效果动态评价方法

如何实时掌握并准确预测瓦斯抽采效果,为抽采措施提供有力依据,是解决高瓦斯及突出矿井抽掘采衔接问题的关键。因此在相关研究和实践的基础上,结合煤层抽采瓦斯流动理论、抽采达标评判、监测监控、数学反演及井下瓦斯参数测定等技术,建立了以抽采效果预评价、过程中实时评价和井下实测验证为主体贯穿抽采工作始终的瓦斯抽采效果动态评价方法,可为建立抽掘采平衡关系提供技术支撑,促进矿井实现瓦斯与煤炭的统筹规划协调开发。

突出煤层防突抽采量的确定

通过假设和公式推导,提出了一种确定突出煤层防突抽采量的方法。公式推导结果表明,突出煤层防突抽采量等于在1年时间内将设计生产能力的煤炭预抽达标所需的瓦斯抽采纯量乘以工作面面积不均匀系数K s。通过该方法可以计算出突出煤层防突抽采量,从而合理确定煤矿瓦斯抽采系统及设备。