Study on the Safety and Prevention Technology of Coal Mining under the River in Xingyuan Coal Mine

Coal mining-induced surface subsidence poses significant ecological and infrastructural challenges, necessitating a comprehensive study to ensure safe mining practices, particularly in underwater conditions. This project aims to address the extensive impact of coal mining on the environment, infrastructure, and overall safety, focusing on the Shigong River area above the working face. The study employs qualitative and quantitative analyses, along with on-site engineering measurements, to gather data on crucial parameters such as coal seam characteristics, roof rock lithology, thickness, water resistance, and structural damage degree. The research encompasses a multidisciplinary approach, involving mining, geology, hydrogeology, geophysical exploration, rock mechanics, mine surveying, and computational mathematics. The importance of effective safety measures and prevention techniques is emphasized, laying the foundation for research focused on the Xingyun coal mine. The brief concludes by highlighting the potential economic and social benefits of this project and its contribution to valuable experience for future subsea coal mining.

露天煤矿安全-绿色-高效-低碳协同开采技术体系

露天煤矿安全绿色高效低碳开采是全球露天煤矿发展的共识性目标。我国露天煤矿资源开发强度与生态承载力呈现逆向发展特征,我国西北部生态环境脆弱区已成为露天煤炭的主产区,使得露天煤矿开采与生态环境保护成为亟需解决的重要科学问题、生态问题和发展问题。基于我国露天煤矿发展概况、自然条件及主要影响因素,阐释了实现露天煤矿安全-绿色-高效-低碳开采内涵特征与总体架构,针对露天煤矿采前-采中-采后全生命开采周期特点,从安全开采技术、绿色开采技术、高效开采技术、低碳开采技术4个层次,归纳总结了时效边坡控制技术、智能预警决策技术、运输环节新模式、矿区生态建设、相邻矿山协调开采、智能采矿设计、电动矿卡应用以及采矿源头生态减损8项关键技术,明确了露天煤矿安全-绿色-高效-低碳协同开采研究重点工作和方向。在安全-绿色-高效-低碳协同发展措施方面,从强化顶层设计、加快分布实施、深化科研攻关、提升人才培养以及完善标准规范5个方面,提出2025年、2030年、2035年不同阶段需要完成的目标任务。新时期露天煤矿要坚定不移走安全-绿色-高效-低碳发展路径,实现露天煤矿在新时期、新格局下的高质量发展目标。

露天矿山无人驾驶编组运行关键技术

分析了当前国内外露天矿山智能化发展现状;介绍了无人驾驶编组运行阶段关键技术,包括:构建智能化管理与监控系统、无人驾驶改造、数据实时传输,以及构建协同作业管理系统和无人运输安全防护网,从而实现露天矿山装、运、排联合作业智能化。结果表明:逐步完善监控、数据处理、路径规划、防护措施,可保障无人驾驶编组运行稳定推进,为消除人员不安全行为、保障职工生命健康、降本增效提供现实可行性,从而实现智能化露天矿山安全稳定发展目标。

京西关停矿井开发利用规划研究

京西矿井关停后将形成71万m3的可利用特殊地下空间和77.4万m2的地面工业广场,近千亿资产被闲置。针对京西矿井现状,响应北京总体规划,通过建设国家级安全生产事故预控与应急处置技术实验实训和科普基地(一期)作为京西关停矿井开发利用的首期工程。京西基地建设内容包括防灾减灾救灾技术支撑平台、应急管理能力培养课程体系、基础条件建设、应急管理信息化研发实训平台、应急管理特色学历教育课程体系、应急实训演练与知识文化科普平台6部分,具体由26个建设模块组成,共需要配置专业仪器设备1827台、开发课程54门、图书文献156套、引进培训师资180人次、改扩建工程设施1609套(项),利用千军台井地下巷道约3147 m,最终建成服务安全生产和应急管理的国际一流科教培基地。

井下环状金属结构等效多圈小环天线接收电磁波能量安全性分析

在井下狭小的巷道空间内金属结构集中,如存在长导线、铁轨、绞车钢丝、支架、铁丝环等不同的金属结构形式。井下金属结构可能会通过磁耦合或接收辐射电磁波的方式接收发射天线的电磁波能量。若金属结构存在断点,则在断点处可产生感应电压;若金属结构断点处发生刮擦,则会在断点处以刮擦放电的形式以很低的电压产生刮擦放电火花,有点燃并引爆井下瓦斯气体的危险。金属结构的不同形式如环状金属结构、柱状金属结构等对耦合电磁波能量具有不同的特性。小型环状金属结构在井下广泛存在,具有体积小、摆放与安装自由度大的特点,井下小型环状金属结构等效为环状接收天线接收发射天线电磁波能量的安全性值得关注与研究。本文针对井下环状金属结构电磁波能量的安全性进行了研究,分析了将井下环状金属结构等效为多圈小环接收天线接收电磁波能量的安全性。建立了环状金属结构等效多圈小环接收天线的等效电路,求出了环状金属结构等效多圈小环接收天线负载上消耗的功率。当环状金属结构等效多圈小环接收天线谐振时,小环接收天线的输入阻抗恰好为阻性,可利用环状金属结构等效多圈小环接收天线等效电路求出负载上消耗的最大功率,以及环状金属结构等效多圈小环接收天线与发射天线之间应保持的安全距离。仿真分析了环状金属结构等效多圈小环接收天线的等效半径、导体直径、圈数以及环状金属结构等效多圈小环接收天线和发射天线之间的夹角对负载上消耗最大功率和安全距离的影响。仿真结果表明,安全距离随环状金属结构等效多圈小环接收天线等效半径的增大而增大,随环状金属结构等效多圈小环接收天线导体直径增大变化不明显,随表示发射天线和等效接收天线之间相对高度关系的夹角增大而减小。本文研究可为无线通信新技术在煤矿井下应用的电磁波能量安全性问题提供参考。

煤矿通风系统应用及发展趋势

煤矿通风系统是煤矿工人的生命线,发挥着十分重要的作用。因此,保证煤矿通风系统安全高效运行是煤矿企业关注的重点问题之一。首先,分析了矿井通风系统运行中存在的问题,主要是矿井通风阻力增加和能耗增加两个方面。然后,结合了存在问题,探讨了煤矿通风系统的发展趋势。可以为煤矿通风系统的优化和改进提供一定参考。

基于SMOTER和极限学习机的瓦斯浓度预测

瓦斯灾害一直是制约煤矿安全生产的重要因素。准确地预测出未来一小段时间瓦斯浓度的变化趋势,能够有效避免煤矿安全事故的发生,为瓦斯灾害防治和煤矿安全生产提供参考信息。大部分时间的瓦斯浓度都处于正常的水平,造成原始的瓦斯浓度数据集分布不平衡。论文提出了一种基于SMOTER和极限学习机(ELM)的瓦斯浓度预测方法。首先通过关联性函数将数据集划分为稀有值集和常规值集,然后通过SMOTER算法生成稀有值样本来处理不平衡数据集,最后利用平衡后的数据集训练ELM瓦斯浓度预测模型。该方法通过SMOTER算法来处理回归任务的数据不平衡问题,使得训练出的瓦斯浓度预测模型在稀有值样本上也能准确地预测。通过与现有的方法进行对比实验,结果表明论文方法的预测误差更小。

基于BERT的煤矿事故风险LEC评价与优化研究

为了提高煤矿事故安全评价的准确性和客观性,针对煤矿安全风险评估中常用的LEC评价法可能出现的不客观以及评价过程中L值评价过于复杂的现状,提出了一种基于BERT预训练模型代替人工进行打分并对L值的评价指标进行优化的方法。通过专家打分的事故分析对模型进行训练,得到预测模型,利用预测模型对需要评价的数据进行预测打分,再结合优化后的L值公式得到事故发生可能性的分值。研究结果表明:BERT模型在经过训练后预测效果较好,与专家判断指标的综合重合度高达92.09%,且改良后的L值判断公式综合了环境物体因素、施工操作人员因素和安全管理因素,在判断时可以较为客观地体现出潜在风险发生的可能性,该研究为煤矿行业中作业条件的危险性评估提供了一种新的思路和方法。

煤矿通风系统运行中存在的问题及发展趋势

煤矿通风系统是煤矿生产的生命线,发挥着十分重要的作用。保证煤矿通风系统安全高效运行是煤矿企业关注的重点问题之一。分析了煤矿通风系统运行中存在的问题,主要是矿井通风阻力增大和能耗增加,结合存在的问题,探讨了煤矿通风系统的发展趋势。可以为煤矿通风系统的优化和改进提供一定的参考。

煤矿掘进支护及其优化

掘进支护在煤矿生产中扮演着关键的角色,然而,它面临着多方面的挑战。分析了煤矿掘进支护的影响因素,包括地质条件、深度、瓦斯和煤尘,讨论了现有的煤矿掘进支护技术及其优势和局限性,并提出了优化对策,包括技术改进、引入新技术、提升工作人员的技能水平与安全意识。

掘进工作面冒顶防治技术研究

在煤矿工作面掘进过程中,冒顶对安全生产危险巨大,为此,需要对冒顶进行综合防治。首先分析了掘进工作面发生冒顶的原因,主要有靠近地质构造区域、空顶距过大、掘进速度过快和支护不合理等;然后分析了防治冒顶的技术,主要有加强地质探测、加强顶板支护、控制掘进速度和选择合适的掘进方式等。可以为煤矿的安全掘进提供一定的参考。

煤层隐伏露头附近工作面开采水害安全性研究

张集煤矿浅部煤层隐伏露头区域工作面开采受到上覆松散含水层的威胁,1306工作面原设计采用分层开采,工作面产量和效率难以提高,通过FLAC^(3D)数值模拟、类似地质条件矿井综放或大采高综采的覆岩破坏规律进行分析,选取较大的垮采比和裂采比预计“两带”高度,并与综放开采“两带”高度经验公式预计进行对比,采用“最小安全厚度”法选取保护层厚度,确定了防砂安全煤岩柱的高度以及开采厚度。结果表明,1306工作面开采区域最小基岩厚度大于全厚综放开采所需最小防砂煤岩柱厚度,工作面可采用全厚综放开采至设计停采线结束,有利于矿井实现高产高效安全开采。

煤矿安全监控系统技术及智能化发展趋势

煤矿企业的安全生产问题深受社会关注,为了保证煤矿生产的安全,需要借助先进的安全监控系统,实现煤矿生产的实时监督,加强对生产全过程的监控,从而提升煤矿生产的安全性,有效降低安全事故的发生概率。中国大多数矿区已配置安全监控系统,在安全生产事故的预防上发挥着一定的作用。伴随着智能技术的发展,为了增强煤矿安全监控系统技术的安全性,就需要对传统安全监控技术进行升级改造,通过运用智能化技术,促使其朝着智能化的方向不断发展,从而进一步促进煤矿生产智能化。结合阐述煤矿安全监控系统概况,分析煤矿安全监控系统技术现状,并对煤矿安全监控系统智能化发展趋势展开探究。

义马矿区大型逆冲断层防冲方法研究

大型断层活化会导致煤矿冲击地压灾害频发,保证开采工作面与断层的充分距离是防治此类冲击地压的关键手段之一。以义马矿区大型逆冲断层为例,基于钻孔探测和沉陷观测,分析了断层空间形态、断层运动特征及其与冲击地压的关联性,基于矿区开采下的冲击显现归纳与断层滑移模拟,提出了冲击次数与断层距离呈反比例的关系,得到避免断层滑移的工作面-断层安全距离,制定了逆冲断层条件下的井间工作面接续方案,微震监测评估了防冲效果。研究结果表明,断层对浅部的水平应力环境起主导作用,断层滑移错动过程中上盘地表抬升程度高于下盘,断层错动诱发了工作面冲击显现。工作面距离断层越近,断层运动越明显,冲击显现频次和能量越高,避免断层活化的工作面-断层最小安全距离为455 m。相较于近断层工作面开采,跃进-常村井间区域的远断层工作面开采使断层活化次数、冲击显现程度和微震能量显著降低。研究结果为大型断层条件下冲击地压控制技术提供理论基础。

煤矿融合通信系统的创新优化设计及其在安全生产中的应用

通过介绍煤矿融合通信系统的创新优化设计,探讨该系统在煤矿安全生产中的应用。通过采用正交频分复用(Orthogonal Frequency Division Multiplexing,OFDM)技术、分布式数据融合算法等关键技术,优化信号传输、数据融合处理、抗干扰与容错机制,提升系统的实时性与可靠性。同时,制定了一套符合煤矿特殊环境的通信协议与标准,确保不同设备之间的兼容性和互操作性,为煤矿的安全生产提供坚实的技术支持。

煤炭企业安全高效快掘新模式的探索与应用

针对现期新巨龙公司装备较为落后、激励制度不显著的实际情况,通过做优技术保障、提高设备配备、规范奖惩制度等手段,提出开展“掘进质量效率提升年”活动。经现场实际应用,提高了生产效率,保证了施工质量,实现了安全生产,以期为探索煤矿巷道的安全高效快掘新模式提供一定的参考。

瓦斯缓释剂作用下多因素对解吸瓦斯峰值浓度分布影响研究

为防范煤矿瓦斯事故,实现瓦斯高效精准抽采,在井下局部高浓度瓦斯区域喷淋瓦斯缓释剂成为防控瓦斯超限的重要手段之一。依据煤矿掘进工作面搭建相似比模型,利用自主研制的多因素影响煤体瓦斯解吸喷淋试验台,研究了喷淋瓦斯缓释剂下不同因素影响解吸瓦斯峰值浓度分布的规律,分析了APG溶液质量分数、雾化压力、煤样粒径、平衡压力、环境温度、空气流量等因素对解吸瓦斯峰值浓度分布的影响,利用Pearson相关系数法得到了喷淋瓦斯缓释剂后各因素与不同区域瓦斯峰值浓度的相关性。结果表明:APG溶液质量分数小于0.10%时,瓦斯峰值浓度随APG质量分数增加迅速下降,超过0.10%时下降率减小。缓释剂作用下,瓦斯峰值浓度与雾化压力、煤样粒径分别呈负线性和负指数关系,瓦斯峰值浓度随雾化压力与煤样粒径的增大而降低,煤样粒径为5~10 mm时瓦斯下降率最大;瓦斯峰值浓度与平衡压力、环境温度分别呈线性和指数函数关系,瓦斯峰值浓度随平衡压力与环境温度的升高而增加,环境温度为35℃时瓦斯峰值浓度增长率最高。在工作面模型中心,瓦斯峰值浓度随空气流量升高而迅速降低,工作面拐角处瓦斯峰值浓度也随空气流量增大而降低,并在超过12.7×10^(-3)m^(3)/s时瓦斯峰值浓度降低速率减小。在多因素共同作用下,瓦斯峰值浓度相较于单一因素降低了4.3%~8.0%。利用相关系数法计算得到影响进风口上下拐角、出风口上下拐角和模型中心的瓦斯峰值浓度最大因素分别为雾化压力、雾化压力、平衡压力、环境温度、平衡压力。

人机工程在煤矿井下的应用现状及展望

分析了煤矿井下人-机-环境的特点,从人机工程理论及方法在煤矿机械上的应用、煤矿安全监控系统升级和虚拟现实及机器人的应用等方面总结煤矿井下人机工程的应用现状;从产品全生命周期的人机系统安全、智慧矿山助力人机系统安全和无人化开采等方面探讨煤矿人机工程的未来发展趋势。