复杂地质条件下厚煤层的智能化采煤关键技术探索与实践

针对煤炭智能化开采方面存在的自动化生产效率不高、装备工艺相对落后、人员安全保障手段不足、科技创新成果转化效率不高等问题,以国能神东煤炭集团有限责任公司石圪台煤矿为例,将智能化开采作为核心,推进煤矿产业转型升级。项目整合了矿压分析预警、采煤机自主割煤等新工艺技术,升级装备如智能搬运机器人,并引入AI技术如步态识别提高安全性。以石圪台煤矿31309工作面为试点,建成灾害智能管控系统,全面提升了生产效率和安全保障水平,并创造了良好的经济效益、安全效益和社会效益,为智能采煤工作面提供良好的思路和技术支持。

河南省新安煤田郁山井田深部煤层及工程地质特征研究

为新安煤田后期远景规划和下一阶段的勘查工作提供必要的资料,分析了河南省新安煤田郁山井田深部煤层及工程地质特征,研究得出,研究区的可采煤层为二1煤层,属大部分可采煤层,位于二叠系下统山西组下部,煤厚0.00~3.61 m,平均1.47 m,煤层结构简单,煤层的稳定程度为较稳定;研究区内构造中等,煤层顶底板较弱,对矿床开采有一定的影响,工程地质条件属中等,研究区地温梯度一般在1.33~1.99℃/(100 m),全区平均地温梯度值为1.61℃/(100 m),为地温正常区。

不同地质环境问题下对矿产资源勘查方法影响分析

本论文深入研究了复杂地质条件下的地质环境问题及其对矿产资源勘查方法的影响。首先对各类地质环境问题的特点进行了阐述,重点分析了地质构造、地质岩性、水文地质条件和化学环境等方面。其次探讨了复杂地质条件下地质环境问题分析的必要性,在此基础上分析了不同地质环境问题下适用的矿产资源勘查方法及技术,包括地质调查方法的选择、物理勘查技术和地质化探技术。本论文旨在为相关工作技术人员提供在复杂地质条件下开展矿产资源勘查的理论支持和实践指导。

复杂地质条件下建筑结构设计方法研究

复杂地质条件下的建筑结构设计是土木工程领域的关键挑战之一,涉及地质条件的不确定性和多样性。通过对不同复杂地质条件的分类及其对建筑结构的影响进行详细分析,探讨建筑设计中应对复杂地质条件的有效方法。重点关注软土地基、岩溶地区、滑坡区、地震带等典型复杂地质环境,提出了相应的基础设计、结构抗震设计、基坑支护设计以及整体结构优化的策略。通过分析实际工程案例,验证了设计方法的有效性,并对未来复杂地质条件下的建筑设计提出了建议。

复杂地质条件下地源热泵钻井施工技术研究

在开展地源热泵钻井施工阶段,受复杂地质条件的影响,施工井孔的稳压性能相对偏低。为此,提出了复杂地质条件下地源热泵钻井施工技术研究。以某地源热泵工程为研究对象,在详细勘察了解现场地形、地貌、地质构造等信息的基础上,设计了包括钻井直径、深度、孔距等参数的施工方案,并对具体的施工设备加以选择;利用600 L型钻机进行打孔施工时,借助DSAY40052型潜孔锤将160 mm锰铬合金钢套管下放至30~40 m深度后,采用冲击器冲击凿岩至122 m,利用潜孔锤的冲击压力完成基岩层打孔,同时由空气压缩机提供高速高压空气流,排出基岩层碎片结构。在验收结果中,随着试验压力的逐渐增加,对应的压力波动幅度呈逐渐增大的趋势,且具体的波动强度始终稳定在2%以内,具有良好的稳压性能。

基于地质雷达探测技术的巷道围岩松动圈测定

急倾斜煤层巷道受地质条件、巷道断面形状等因素影响,围岩松动圈发育具有非均衡性,并严重影响巷道稳定性控制,基于此,采用地质雷达探测技术对赵家坝煤矿急倾斜煤层回采巷道进行围岩松动圈范围测试,通过雷达波形图分析,得出围岩松动圈范围。结果表明:急倾斜煤层巷道不同测站断面的松动圈范围不同,同一测站断面的不同部位的松动圈范围也不同。依据现场巷道变形特征和围岩松动圈测试结果,调整巷道断面形状使松动圈扩展较大一侧形成拱形自稳结构,缓解应力集中,实现对急斜巷道围岩稳定性控制。

地质构造对煤层复杂性影响的定量评价方法

定量分析地质构造条件对煤层复杂性的影响,进行煤层复杂性的定量评价,对于不同复杂度煤层开采方法的选择等具有重要意义。经过分析和确定煤层复杂性的影响因素,提出"煤层复杂度"概念,并根据煤层复杂度对煤层进行了新的定量分类。通过对影响煤层复杂性关键因素——地质构造的多级定量分析,建立了基于地质构造条件的煤层复杂性评价指标体系,根据模糊数学建立了煤层复杂性评价模型,应用层次分析法确定了各级评价指标的权重,提出了煤层复杂性模糊综合评价方法,实现了煤层复杂性的定量评价。

木里河立洲拱坝整体稳定地质力学模型试验研究

采用三维地质力学模型超载法试验,对立洲拱坝的整体稳定性进行研究,在模型中充分反映断层、层间剪切带、裂隙密集带及长大裂隙等复杂地质构造对拱坝与地基整体稳定性的影响。通过超载法破坏试验获得坝体、坝肩、坝基岩体及结构面的变形特征、破坏失稳过程、破坏形态和破坏机制,揭示影响稳定的控制性因素和工程薄弱部位,确定拱坝与地基在各阶段的超载安全系数为:起裂超载安全系数K1=1.4～2.2,非线性变形超载安全系数K2=3.4～4.3,极限超载安全系数K3=6.3～6.6。通过对比分析类似拱坝工程的超载法试验结果可知,立洲拱坝的超载安全系数在统计分布范围之内,但两坝肩中上部的岩体和结构面局部破坏较严重,需对这些薄弱部位进行重点加固处理,以进一步提高坝与地基的整体稳定安全性。

复杂地质条件下急斜厚煤层巷道变形特征

在急倾斜煤层的综放开采过程中,巷道变形与失稳对安全生产影响极为严重。乌鲁木齐矿区地质条件极为复杂,主采煤层均为急倾斜特厚煤层,地压活动强烈,煤岩接触带巷道局部变形、冒顶与底鼓严重,且有局部垮塌现象。通过对大洪沟矿+555B1～B6巷道围岩松动范围进行监测分析与评价,其巷道总体稳定性较好,因其处于煤带转折附近,地质构造复杂,煤层错位、松散、破碎。

复杂构造背景区页岩气富集条件研究——以大巴山前缘地区为例

通过大巴山前缘地区五峰—龙马溪组富有机质泥岩的野外露头、钻井、岩心等资料的研究,对一系列岩石样品进行了显微薄片、扫描电镜、有机地化、孔渗性、比表面积、含气性解析等多项实验测试分析,对五峰—龙马溪组页岩气的富集条件进行了综合研究。结果表明:大巴山前缘地区富有机质泥岩总体处在浅水—深水陆棚沉积环境下,其沉积厚度在40~70 m左右,平均有机碳含量大于2%;有机质类型为腐泥型Ⅰ型干酪根,有机质成熟度多数为0.82%~3.04%,达到高—过成熟阶段;低渗透—低孔特征,并发育多种微观空隙结构。典型钻井解剖分析认为,页岩气保存条件是该区富集条件中最为关键的因素;未被断裂破坏的箱状背斜是最为有利的构造保存条件。

通二井田煤层小构造复杂程度的定量预测

用单元预测法对研究区主采煤层小构造的复杂程度进行了定量预测。首先，用聚类分析建立起已采单元小构造复杂程度的类结构，将单元小构造复杂程度划分成三大类和四个亚类。然后，用回归分析法建立起小构造复杂程度与影响地质因素之间的关系模型。进而，对未采单元小构造复杂程度进行预测。

三江盆地地震地质条件及采集技术研究

位于中国东北境内的三江盆地,环境与气候十分恶劣,勘探程度低,地震地质条件复杂,以往采集的地震资料品质较差。为整体了解盆地结构,进一步评价盆地含油气情况,在分析三江盆地地震地质条件和以往资料存在的问题的基础上,针对多类型的表层结构、强屏蔽界面、低信噪比资料、复杂构造成像等方面的问题,进行了理论论证和地震采集技术研究。发现:①首先须做好低、降速带的调查及激发井深、岩性、药量的试验,以保证药柱在高速层顶面以下激发;②该区进行地震采集时,炮检距不宜过大;③须使地震波有足够的高频成分,以获取散射波。通过研究,解决了地震勘探采集中的难点,提高了地震资料单炮记录的品质,获得了浅、中、深地层成像清晰的地震剖面,取得了明显的地质效果。

复杂地质条件极薄煤层下向测压技术

分析了复杂地质条件下的极薄煤层下向钻孔测压的难点,并对传统的封孔测压方法进行了选择和优化,在此基础上提出了双液浆直接固定孔口管-高压注浆-MⅡ型瓦斯压力测定仪三步走测压技术,并运用在梁北煤矿井筒揭煤测压工作,取得了良好的效果。

不利围岩条件下调压井应力变形的有限元仿真分析

【目的】探讨不利围岩条件下调压井的应力变形特性。【方法】以摩洛哥某水电站调压井工程为例,运用大型有限元软件,建立了调压井应力变形分析的三维有限元模型,通过仿真计算获得了施工期与运行期调压井围岩及衬砌结构应力变形的分布与变化规律。【结果】在不利围岩条件下,施工开挖过程中围岩径向位移均指向井内,随着下层岩体的开挖,上层岩体的径向位移不断增大;沿高程方向,径向位移自上而下呈递减趋势,衬砌之前围岩变形基本稳定;运行期衬砌结构内、外侧环向正应力的分布规律沿高程方向基本一致,除调压井底部阻抗孔口处及调压井顶部外,内、外侧环向正应力均以拉应力为主,且自上而下大体呈递增趋势,内、外侧环向拉应力最大值均发生在调压井底部与阻抗孔口衔接处;施工期和运行期井周围岩的径向最大压应力及环向最大压应力均远小于围岩体的设计抗压强度,因此施工期井周围岩不会产生塑性破坏。【结论】在不利围岩条件下,调压井施工应采用自上而下分层开挖的方法,并及时喷锚和延迟一级衬砌;在调压井底部需采取加大衬砌混凝土标号、加设钢板内衬等增加强度的措施。

天安六矿三水平西翼戊8煤层赋存状况研究与分析

根据三水平西翼戊8煤层范围内大量钻孔以及井下采掘揭露资料,研究分析了西翼戊8煤层赋存状况,得出该煤层为结构简单,自西向东呈条带状逐渐变厚的较稳定煤层。结合六矿整体地质构造情况进行分析,认为由锅底山断层和郏县断层引起的地壳不均衡沉降是造成西翼戊8煤层变化的主要原因。

复杂地质条件下竖井开挖稳定性及参数优化

柴河水库输水工程出口竖井位于河滩地,地下水位高,且上覆第四纪土层厚度约为22.6m,为粉质粘土及粉质粘土夹碎石。因软弱土层厚,不具备常规井口固结灌浆和采用反井开挖的条件,井口开挖土体稳定性差,存在塌孔的风险。对此,以柴河水库输水工程竖井为例,采用高压旋喷墙加固井口土体,通过ANSYS有限元模拟竖井开挖过程,分析了开挖后井口土体稳定性,并对加固参数进行了优化,最终解决了柴河水库输水工程出口竖井在复杂地质条件下的开挖问题,使加固参数经济合理,对类似工程具有重要参考意义。

地质条件对回采工作面顶板稳定性的影响

根据岩石单向抗压强度以及裂隙发育密度和分层厚度,对煤直接顶板稳定性进行分析。煤层直接顶板稳定程度的差异,其根本原因在于地质条件的差异,煤层顶板的岩性,是影响煤层顶板稳定性的重要因素。深入研究煤层顶板的地质条件,是管理好回采工作面煤层顶板的关键。

复杂地质条件长距离大断面石门揭煤技术

在复杂地质条件下,针对缓倾斜厚煤层大断面石门揭煤距离长的特点,依据煤与瓦斯突出的综合假说和流变机理,准确探明煤层及瓦斯赋存情况,采用帮钻孔抽放截流;利用预抽和超前钻孔加大安全屏障,消除煤与瓦斯突出危险性和巷道周边集中应力;浅进浅掘方式揭穿煤,加强安全防护,采用前探支架配合注浆加固有效地防止悬煤垮落等系列措施,安全效果显著。

不利围岩条件下施工期调压井的动力有限元分析

调压井作为一种地下薄壁结构,其动力特性对于围岩地质条件十分敏感。本文结合一工程实例,运用瞬态动力学方法,在进行调压井自振特性分析的基础上,按照单纯考虑水平地震荷载作用及考虑水平与竖向地震荷载组合作用两种计算工况,对不利围岩地质条件下施工期调压井的动力响应特性进行了有限元仿真分析。结果表明:在水平与竖向地震荷载组合作用下,衬砌结构位移及应力的分布规律与单纯水平地震荷载作用情况基本相同,但其位移及应力均有所增大。由此说明,地震组合作用增加了衬砌结构的动力反应,竖向地震作用也会影响衬砌结构水平方向的动力反应。因此,在进行调压井结构的抗震设计时,考虑水平与竖向地震的组合作用是必要的。

复杂地基重力坝深层抗滑模拟研究

重力坝抗滑稳定性关系到水库地整体安全,极为重要。本文采用离散元法对含层理、节理等复杂结构面的坝基抗滑稳定性进行了数值模拟研究,计算了不同地质条件下水库无蓄水、水库蓄满两种工况的坝体稳定性。研究表明:水库在无蓄水时,坝体稳定性都比较好,但当水库蓄满后,坝体稳定性受地质环境影响显著,多滑动面形式比双滑动面形式更有利益坝体稳定,并且与重力坝的重心位置有关。本文提出的方法与计算结果,可供复杂地质条件下重力坝设计参考。