Investigation of factors influencing roof stability at a Western U.S.longwall coal mine

The coal mine roof rating(CMRR) was developed to bridge the gap between geological variation in underground coal mines and engineering design. The CMRR accounts for the compressive strength of the immediate roof, the shear strength and intensity of any discontinuities present, and the moisture sensitivity of the immediate roof. The CMRR has been widely used and validated in Eastern US coal mines, but it has seen limited application in the Western US. This study focuses on roof behavior at a Western coal mine(Mine A). Mine A shows significant lateral geological variation, along with localized faulting and a laterally extensive sandstone channel network. The CMRR is not used to predict roof instability at the mine. It is, therefore, hypothesized that there are other factors that are correlated with roof instability in underground coal mines that could potentially also be considered in conjunction with the CMRR.This hypothesis was tested by collecting 30 CMRR measurements at Mine A. At each measurement location, a binary record of the roof condition(stable or unstable) was made, and other parameters such as depth of cover, presence of faulting, and sandstone channels were also recorded. ANOVA tests showed that the CMRR values and the roof conditions were not strongly correlated, indicating that the CMRR input criteria are not fully predictive of roof stability at this mine. The CMRR values showed statistically significant correlations(p less than 0.05) with faulting as well as with location at an intersection. For areas that had previously experienced roof fall but were currently stable, faulting was correlated with roof condition(p less than 0.05) only when the condition was classified as unstable.

煤矿事故智能应急预案生成方法研究

为了实现应急预案数字智能化管理,快速生成精准有效的救援方案,采用网络爬虫技术从事故案例及事发后状况中获取基础数据,并对数据进行结构化处理;构建一种分层结构化应急预案生成模型,结合模糊综合评价法与层次分析法对应急预案进行有效性评估,形成了煤矿事故数字智能化应急预案系统。选取煤矿瓦斯爆炸事故,验证“8·29”肖家湾煤矿瓦斯爆炸事故和“10·31”金山沟煤业瓦斯爆炸事故子事件集合,证明了智能应急预案生成结果和实际情况基本相符。研究结果表明:实时添加事发信息,快速生成可视化预案,自动分析结构化存储,可提高应急预案生成效率与精准性,降低事故灾害风险和损失,提升矿井应急救援保障能力。

非煤采矿专业背景下的“采煤概论”教学实践

围绕采矿工程(非煤)专业培养目标中的工程能力、道德责任、沟通合作、终身学习四项要求,通过研判学生在矿山地质、井巷工程和采矿学等方面的知识储备,以采煤背景知识架构、煤矿开采基本概念理解、矿井开拓及工作面回采等重点基础知识掌握为目标,通过对教师科研项目中金属矿山开采案例的要点剖析,对比分析煤矿开采的特点,总结提炼已有课程资源,融合流程动画演示、物理模型声光电演示系统、案例视频等现代教学手段,强化学生工程能力,拓宽学生的采矿视野,树立安全保障、绿色与科学高效开采的理念,以大采矿的思维应对专业学习、工程设计和管理、科研等方面的问题。通过三轮的小班教学实践,学生课堂参与度逐步提高,理论教学和实验教学的效果良好。

深部矿井煤炭−地热协同开采系统研究

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产和地热能共采现状,从工艺流程和关键设备方面分析了煤炭−地热协同开采的可行性,最终提出一种煤炭−地热协同开采系统。该系统总体采用闭式循环,包括地面热能利用系统和井下取热系统,通过在预采煤层水平钻孔并布置同轴套管换热器提取煤层地热能,并由地面热泵机组将从井下开采的低品位地热能进行利用。秉承“先采热、后回采”的时间和空间协同原则,预先在回采工作面前向划分采热工作面,提出顺序采热、交替采热2种模式,确保采热过程对采煤过程无干扰。分析了空间协同设计、煤层钻孔、高效采热和智能监控调控等关键技术,对煤炭开采和地热能提取进行井下空间协同设计,提出基于煤层注水的同轴套管换热器布置工艺,使用快捷装配式同轴套管换热器可进行多种组合实现高效采热,构建智能监控调控平台并提出相关优化模型,构建取热量计算模型,提出智能控制采热方式。简化煤系地层传热过程,构建煤层采热传热模型,可根据回采工作面实际情况和出口风流参数对回采工作面采热能力进行计算评估。根据煤层采热传热模型,分析得出煤层初始温度、煤炭运输量、回采工作面出口风流温度、风流含湿量变化量是决定煤层采热量的关键参数。定义回采工作面风流含湿量不变且回采工作面出口风流等效温度不高于28℃时的采热量为煤层最大采热量。系统的应用将会使深部矿井热害资源化,不仅解决了煤炭开采热害问题,而且实现了深部矿井地热能综合利用。

煤矿巷道支护方案智能设计研究

目前煤矿巷道支护方案设计仍以人工设计、工程类比、FLAC模型模拟为主,存在主观性强、普适性低、未充分利用煤矿支护大数据等问题,而基于专家系统的设计方法规则设定程序繁琐,工程量大,智能化程度较低。将案例推理(CBR)和深度学习技术引入巷道支护方案设计领域,基于煤矿支护规程、支护规范及煤矿巷道地质报告等文本大数据,提出了一种煤矿巷道支护方案智能设计方法。获取346份不同煤矿的巷道支护资料,抽取结构化数据并划分为输入、输出参数,通过常属性变量滤波和高相关性滤波方法对输入、输出参数进行优化。建立CBR模型,并将抽取的结构化数据导入CBR模型,形成支护方案比选案例库,计算新的巷道支护方案与历史方案的相似度,输出相似度最高的3条历史方案进行对比,实现相似案例比选。分别采用BP神经网络和基于长短期记忆(LSTM)网络建立煤矿巷道支护方案自动生成模型,通过对比预测指标,确定采用基于LSTM模型与CBR模型结合,建立煤矿巷道支护方案智能设计系统。将该系统用于不连沟煤矿掘进F6226工作面辅运巷支护方案设计,通过试验验证了系统生成方案下巷道两帮变形量和顶板最大位移均小于人工设计方案,巷道顶板及两帮完整性较好,围岩承载能力增强,支护效果明显。

基于轨迹交叉事故致因理论的煤矿安全事故预防研究

为了研究露天煤矿生产安全事故发展机理,全面预防事故发生,通过运用轨迹交叉事故致因理论,对行业内近几年发生的生产安全事故进行总结分析;从事故致因因素的运动轨迹着手,深入分析事故发展过程中人的不安全行为与物的不安全状态的事件运动轨迹和因果关系;根据事故发展原理,找出导致事故发生的直接原因,提出针对性预控措施,消除管理缺陷,从而避免事故的发生。结果表明,运用轨迹交叉理论,可从事故形成的本质上遏制其进一步发展,从而减少煤矿事故。

采矿工程一流专业建设背景下非煤矿床开采课案例-模型教学改革与实践

通过对贵州省非煤矿床开采课程教学现状的分析,总结出该课程在教学过程中存在以下几点问题。课程内容缺乏趣味性和吸引性,教学方法手段传统,学生主动性不够;理论与实践脱节,实践教学不足;考核形式单一,学习效果有限。基于此,融合教学相长、学生为本的思想,以学生能理解、吸收、消化所学知识并能灵活应用知识为出发点,该文提出案例-模型教学方法改革思路:案例驱动式教学改革;任务驱动式教学改革;实体模型-虚拟仿真相结合的教学改革;考核方式改革。将成果推广到教学实践中,取得显著的教学成效,为贵州省非煤矿床开采课程教学改革提供新的思路。

煤层气废弃井处置研究

中国煤层气井地面开发大部分集中在煤矿区,随着采煤的范围和区域逐年扩大,造成的煤层气井废弃数量逐渐增多。对于煤层气地面垂直井,通过分析总结煤层气废弃井的现状,研究了煤层气井套管对煤炭开采的影响,开展了对套管射孔、套管锻铣、套管封堵三种不同处理措施的试验及总结。通过介绍项目实际情况,找出消除煤层气废弃井不利影响的方法,并对煤层气废弃井处置进行研究,最终形成煤层气废弃井的处置方法和煤层气井改造方法。

复杂破碎地层孔底驱动快速跟管钻进技术研究

跟管钻进技术因其可以保护孔壁,防止卡钻,防止漏失,提高套管作业效率等特点,被广泛应用于油气钻井领域,但由于煤矿井下地层条件的复杂性,以及井下空间和现有钻机设备限制,该技术在解决煤矿井下钻探复杂破碎地层下套管作业困难、作业效率低下等问题方面未有规模应用。针对这些问题,本文以河南赵固二矿为例,在分析复杂破碎地层下套管困难原因的基础上,提出孔底驱动跟管钻进技术,开发出了孔底传扭机构,并在赵固二矿进行了工业性试验,研究结果表明,孔底驱动跟管钻进技术解决了常规下套管工艺套管不转动、不排渣、易被卡死的问题,解决了复杂破碎地层套管作业效率低下和易形成废孔的问题,在穿越复杂破碎地层中应用具有较大优势。

煤矿事故案例本体知识库的构建及推理研究

针对煤矿事故案例知识组织、共享和再利用不足等问题,将本体引入事故案例知识管理中,研究基于本体的事故案例知识库的构建和推理技术。通过分析事故案例知识构建了事故知识表示元组和事故案例元本体。在此基础上,按照知识库模型和构建方法分别构建了事故案例本体库和规则库,从而完成知识库的构建。以瓦斯事故为例实现了基于煤矿事故案例知识库的知识推理应用。研究结果表明,利用所构建的煤矿事故案例知识库能够较好地进行知识组织和知识的自动推理,提高了煤矿事故案例知识的共享和重用。

煤矿事故案例的安全职能分析及数据库系统设计

指出煤矿事故案例的安全职能是加强人员安全意识、促进安全政策的落实、为事故应急处理提供参考、预测矿井危险性、促使决策者加大安全投入、利于形成安全理念、促进新技术及装备的开发和应用;分析了煤矿事故案例数据库系统的结构、功能及开发方式。该数据库系统的建立实现了煤矿事故案例的共享检索和高效管理,下一步将深入研究该系统的事故处理措施智能提取、事故危险性预测等功能。

煤炭企业的循环经济发展模式研究——以新汶矿业集团为例

煤炭是我国能源安全的基石,是我国能源结构的主体。长期以来,由于受资源型企业特性与计划经济体制的双重影响,很多煤炭企业都积累了诸多问题,如资源面临枯竭却又效率低下、污染排放累积导致环境恶化、富余人员包袱难以分流等。国内外的实践表明,在煤炭行业实施循环经济,可以有效解决上述问题。本案例以新汶矿业集团为研究对象,详细分析循环经济在该企业的发展历程,进而从中总结出煤炭企业发展循环经济的基本模式。结果表明,煤炭企业的循环经济发展模式是以煤炭开采部门的集约开采为基础,以煤炭精深加工部门的洁净煤产品生产为核心,以伴生资源综合利用部门的伴生资源利用为支柱,以其他关联部门的相关多元化活动为补充的一种"煤伴联"综合发展模式。

非煤矿山安全评价技术与实践

介绍了非煤矿山安全评价的内容、程序、评价方法等安全评价技术 ,并结合马鞍山矿山研究院多年来承担非煤矿山安全评价的实例 。

属性强度函数已知下的煤炭资源采矿权案例估价模型

科学合理地对煤炭资源采矿权进行估价是最优配置煤炭资源的关键所在。随着煤炭资源采矿权交易市场的快速发展,案例估价方法将在煤炭资源采矿权估价中变得越来越重要。目前,国内外研究仍然没有建立起合适的案例选取准则和相似度模型。运用案例推理和现代统计学等理论和方法,对属性指标、属性强度函数、标的采矿权、案例采矿权以及案例相似度等关键概念进行了界定;建立了属性强度函数已知情形下的煤炭资源采矿权案例选取准则、案例相似度模型、估价模型和估价流程。通过一煤炭资源采矿权实例,对该模型进行了应用研究。研究结果表明:运用煤炭资源采矿权案例估价方法估价出的结果非常接近该采矿权的最后交易价格;在存在一定数量的可比较采矿权案例前提下,案例估价方法较其他方法所需数据较少,也更为高效和直接。

掘进工作面复杂环境因素与人因伤亡事故的关联度分析

为探究煤矿掘进工作面的温度、湿度、噪声、照度、粉尘等环境因素对人因伤亡事故发生的影响,进一步明确不同类型的人因伤亡事故与各环境因素之间的关系,针对人因伤亡事故的发生与各环境因素之间不具有确定的线性关系,而是具有灰色系统的特点,运用灰色关联分析方法建立了不同类型人因伤亡事故与环境因素之间的灰色关系模型,分析了掘进工作面不同类型的人因伤亡事故与各环境因素之间关联程度的大小。结果表明,在煤矿掘进工作面的温度、湿度、噪声、照度、粉尘5个环境因素中,温度是影响掘进工作面人因伤亡事故的最主要因素,其次是光照,再次是温度。

属性强度函数未知下的煤炭资源采矿权案例估价方法

科学合理的煤炭资源采矿权估价方法有助于实现煤炭资源最优配置。随着煤炭资源采矿权交易市场的快速发展大,案例估价方法将在今后煤炭资源采矿权估价中变得越来越重要。本文基于案例推理和现代统计学等理论和方法,首先揭示了基于案例推理的煤炭资源采矿权估价基本原理,对属性指标、属性强度函数、标的资产、案例资产以及案例相似度等关键概念进行界定;然后建立了属性强度函数未知情形下的煤炭资源采矿权案例选取准则和相似度模型;最后建立了煤炭资源采矿权案例估价模型和估价流程。通过一煤炭资源采矿权实例,对该模型进行了运用研究。研究结果表明:一是运用煤炭资源采矿权案例估价方法估价出的结果非常接近该采矿权的最后交易价格;二是在存在一定数量的可比较交易对象前提下,案例估价方法较其他方法所需数据较少,也更为高效和直接。

采动区地面煤层气开发悬挂生产套管的研究及实践

在煤矿采动区地面煤层气开发钻井下套管过程中,为精确下放生产套管到指定位置,解决钻杆下放生产套管难提钻杆的问题,根据地面井钻井下套管的特点,研制了一套精确下放生产套管装置,较好地解决了精确下放生产套管的问题。在寺河煤矿、成庄煤矿及岳城煤矿地面煤层气开发钻井下套管试验中,煤矿采动影响后该悬挂装置极好地连接了二开套管与生产套管,保持了井身的畅通性,为煤层气抽采提供了保障,取得了较好的效果。

典型事故案例分析在煤矿安全心理培训中的作用

在煤矿的安全生产运行中,人是核心因素。人的不安全行为的背后,起支配作用的大多是一些可能导致安全事故的不安全的心理因素。要改变矿工对安全的态度,必须根据心理过程与煤矿生产安全之间的内在联系,针对矿工的不安全心理,开展培训。在安全培训中,煤矿事故案例分析对改善或消除矿工不安全心理具有特别的效果,从根本上转变矿工的不安全心理状态,能够从源头上有效预防煤矿生产安全事故的发生。

非煤矿山安全评价方法探讨

介绍了非煤矿山安全评价的内容和方法 ,分析了目前评价方法的不足和缺陷 ,提出了一种新型非煤矿山安全评价方法 ,并结合湖北某石膏矿山安全评价的实例 ,阐述了这种评价方法的应用过程 ,最后对这种方法提出改进建议。

煤矿巷道锚杆支护应用实例分析

在分析锚杆支护作用机制的基础上,提出高预应力、强力支护理论,强调锚杆预应力及其扩散的决定性作用;指出对于复杂困难巷道,应尽量实现一次支护就能有效控制围岩变形与破坏;介绍煤矿开发出的锚杆支护成套技术,包括巷道围岩地质力学测试技术、动态信息锚杆支护设计方法、高强度锚杆与锚索支护材料、支护工程质量检测与矿压监测技术,以及锚固与注浆联合加固技术;在分析煤矿巷道类型与特点的基础上,介绍高预应力、强力锚杆支护理论与技术的典型应用实例,包括千米深井巷道、软岩巷道、强烈动压影响巷道、大断面开切眼、深部沿空掘巷与留巷、采空区内留巷及松软破碎硐室加固。基于这些复杂困难巷道的特点与地质力学测试结果,进行巷道支护设计,通过矿压监测数据分析与信息反馈,评价支护设计的合理性与围岩稳定性。实践表明,采用高预应力、强力锚杆支护系统,必要时配合注浆加固,能够有效控制巷道围岩的强烈变形,并取得良好的支护效果。