基于射线追踪法的矿井可见光通信信道特性分析

提出了一种新颖的基于射线追踪法的矿井可见光通信信道特性分析方法。首先,结合煤矿工作面可见光应用场景和煤矿工作面特点,基于射线追踪法建立可见光通信信道模型;其次,通过米尔散射理论对煤尘粒子对可见光的散射特征进行分析,计算得出消光系数、散射系数和吸收系数与煤尘粒子大小的关系;最后,针对不同煤尘粒子浓度的吸光度和粒子半径之间的关系进行仿真,分析煤尘粒子浓度对吸光度的影响。实验结果表明,矿井可见光通信信道特性受煤尘粒子半径和浓度影响较大,当煤尘粒子半径小于1μm时,对光的散射和吸收极为敏感,随着煤尘粒子半径的增大,消光系数趋于稳定。此外,相同煤尘粒子半径下,煤尘粒子浓度越高,吸光度越大,散射越明显。

龙岩市非煤矿山顶板事故分析与管理措施

顶板事故在非煤地下矿山事故中占比最多,顶板管理是非煤地下矿山安全管理的重点和难点。统计分析龙岩市2008—2023年共15a的顶板事故情况,总结非煤矿山顶板事故的特点。研究得出,矿井爆破工艺技术水平低及在大暴露空间下进行作业是顶板事故原因。提出改善措施,将中深孔爆破分段崩落采矿法代替空场法,但受到矿石价格影响,该方法成本高,当前可行性低;通过推广应用凿岩台车、撬毛台车等机械工具,严格控制井下采掘作业空间宽度和高度等措施,加强顶板管理,努力实现顶板零事故。

基于光散射法无动力粉尘质量浓度检测技术

针对目前煤矿光散射法粉尘质量浓度传感器的易堵塞、维护难问题,提出了一种具有无堵塞、易维护特征的光散射法无动力粉尘质量浓度检测技术并开发光散射法无动力粉尘质量浓度传感器。首先通过分析光散射法粉尘质量浓度检测基本原理与目前光散射法粉尘质量浓度传感器的结构特征,设计了一种由激光器、光电二极管、遮光罩等部分组成的光散射法无动力粉尘质量浓度检测单元,并附上超低信号处理电路,设计了一种光散射法无动力粉尘质量浓度传感器。通过分析外界自然光对光散射法无动力粉尘质量浓度传感器的影响规律,设计一种传感器零点值动态检测的数据处理算法,消除了外界自然的干扰。然后通过分析光散法无动力粉尘质量浓度传感器光散射信号的分布特征,并且确定了光散法无动力粉尘质量浓度传感器检测初始值与实际粉尘质量浓度的数学关系,以粉尘质量浓度低于120 mg/m^(3)采用二次多项式曲线拟合,高于120 mg/m^(3)采用线性拟合的方式,实现了无动力光散射法粉尘质量浓度传感器的精准标定。最后通过试验证明了基于光散射法无动力的粉尘质量浓度传感器低浓度误差低于15%,高浓度误差低于10%。无动力光散射法粉尘质量浓度检测技术检测精度满足标准要求,以无堵塞、易维护的优势增加了光散射法粉尘质量浓度传感器对恶劣环境的适应性,对煤矿粉尘质量浓度的精准在线检测技术的发展提出新思路。

煤矿粉尘质量浓度的可拓智能评价方法与系统研究

煤矿粉尘质量浓度的评价涉及到的因素较多,将单一种类的粉尘质量浓度作为评价标准,输出的评价结果缺乏全面性。本文利用可拓创新方法中的优度评价方法,建立了一种煤矿粉尘质量浓度的综合评价方法,并在C++平台上开发了相应的可拓智能评价软件。首先对环境中诸多粉尘种类进行分析,查询资料确定衡量指标和各类粉尘危害性并设定权系数,之后选择合适的关联函数计算该环境下粉尘质量浓度符合要求的程度。最终通过综合关联函数计算分析得出具有较强综合性的结论,借此对某一环境中煤矿粉尘质量浓度的危害性进行较全面的评价,计算和分析过程均采用自主设计的煤矿粉尘质量浓度可拓智能评价软件,软件可根据计算结果智能输出应对策略。

俯伪斜采煤法基本顶破断的力学分析

为弄清俯伪斜采煤法基本顶破断的具体情况,以某俯伪斜采煤法的悬露基本顶为研究对象,应用弹性薄板理论,建立了俯伪斜基本顶的力学模型,分析并得到了充填体对基本顶的支撑载荷函数,运用李滋法和挠度的叠加原理,推导出基于采空区充填的俯伪斜基本顶挠曲函数,并对基本顶的破断过程进行了分析。研究结果表明:由于冒落矸石在采空区的不完全充填,导致俯伪斜基本顶的挠度沿倾向不对称,最大挠度为60.9 cm,位于倾斜中上部;基本顶沿倾斜方向由上向下分段破断,并且形成相对稳定的铰接结构,分段岩块沿走向破断距也有差别,倾斜中上部破断距小于下部。理论计算分析的结果与现场的矿压监测情况基本一致。

大台井俯伪斜分段密集采煤法数值模拟研究

以京煤集团木城涧矿大台井为例,建立了三维空间立体有限元模型,对该矿采用俯伪斜分段密集采煤法时煤层顶、底板在开采前、后应力场和位移场的变化情况进行了数值模拟计算,给出了现场最关心的煤层顶、底板应力和位移随煤层倾角变化的等值线和关系曲线,从而得到了一些新的认识,即计算结果中煤层顶、底板法向最大应力和最大位移是表征顶、底板运动规律的重要指标.最后分析指出了开采过程中易发生破坏的危险区域和地段.

浅埋综放L工作面开采方法及其矿压实测研究

根据路天煤矿16#煤层的具体条件,提出并成功实践L形巷道布置的开采方法。通过现场实测分析,研究L工作面浅埋综放开采时顶煤和顶板的垮落特征、支架的工作阻力、地表塌陷规律及填埋碾压技术等,分析L工作面顶板破裂扩展及分块垮落顺序,建立浅埋综放开采的拱–台阶岩梁组合力学模型,揭示浅埋综放的覆岩移动规律及破煤机制,并给出维护顶板稳定的支架阻力计算公式。研究结果表明:(1)L工作面开采方法是一种高效、安全、高回收率的采煤方法,采露头煤或者露天转井工开采时可以借鉴;(2)在合适的煤层条件下,浅埋深放顶煤开采在技术上是可行的;(3)周期来压步距随覆盖层厚度的增加呈增大的趋势;(4)工作面中部周期来压显现明显;(5)地表变形垮落可分为4个阶段,填埋碾压应分2个阶段进行;(6)为提高端面顶板和煤壁的稳定性,应提高支架初撑力。研究结果对类似条件下的开采方法及矿压规律研究具有积极的指导意义。

上覆遗留煤柱作用下冲击矿压预测预警案例研究

以三河尖煤矿92201工作面运输巷在上覆7煤上山保护煤柱下掘进诱发的冲击矿压为例,采用震动波CT技术对待掘区域应力场进行反演,预测冲击危险区域,并在掘进过程中实时监测分析矿震动载特征,对冲击危险进行预警。研究表明:震动波CT技术可有效反应煤岩体内未知因素对应力分布的影响,实现大范围应力探测,较常规解析和数值等分析方法更为有效,利用该技术可提前和分时段预测冲击危险区域分布;结合掘进过程中的矿震时空演化规律分析,可对冲击危险区域进行有效确认和实时预警,实现了动载与静载结合对冲击危险进行提前预测与实时监测预警。利用该套技术方法分析表明,上覆遗留煤柱长时间受矿压作用,其集中应力分布明显向煤柱煤壁深处转移,导致区域应力分布异常,冲击矿压防治难度加大。92201巷道冲击矿压显现证实了以上结论和该套技术方法的有效性。

甲烷气体检测技术及其在煤矿中的应用

瓦斯灾害是制约煤矿安全生产的主要灾害之一,而甲烷是瓦斯的主要成分,因此对甲烷浓度的准确检测对有效预防预警瓦斯灾害意义重大。基于甲烷物理化学性质的差异性特征概述了催化燃烧法、热导法、光干涉法、非分散红外光谱法和可调谐半导体激光光谱法的甲烷检测原理,探讨了不同原理的甲烷检测技术发展现状。在煤矿环境对甲烷检测技术的影响分析基础上,通过煤矿井下技术应用对比研究得出:催化燃烧法利用甲烷可燃性特征,适用于检测体积分数4%以下的甲烷,不适用于氧气浓度过低、甲烷浓度过高或存在含硫气体的井下环境;热导法利用含不同浓度甲烷的空气热导率的不同特征,适用于检测体积分数4%以上的甲烷,不适用于甲烷浓度低、二氧化碳浓度过高等井下环境;光干涉法利用含不同浓度甲烷的空气折射率的不同特征,适用于井下绝大部分环境,但不适用于二氧化碳浓度过高的井下环境;红外光谱法利用甲烷的气体选择性吸收的特征,适用于绝大部分井下环境,其中非分散红外光谱法受水蒸气、烷烃气体干扰,需进行算法优化以减小误差,而可调谐半导体激光光谱受其他气体干扰影响较小,但两者皆需采用补偿算法来减少受温湿度影响引起的误差。最后,对不同原理的甲烷检测方法进行了技术适用性综合对比分析,以期对煤矿甲烷检测技术的应用提供借鉴指导意义。

极薄煤层开采新途径的研究与实践

安全、高效、低成本地开发利用薄煤层资源对于许多老矿区的可持续发展具有重要的现实意义。通过对山东省部分地方煤矿在极薄煤层开采方面进行的探索研究，总结出一套倾斜短壁前进式开采、无人工作面中深孔爆破工艺和沿空留巷技术，是解决极薄煤层（0．37～0．40m）开采的行之有效的采煤方法，可最大限度地回收煤炭资源。

低透气性严重突出危险煤层瓦斯强化抽采设计

为了解决低透气性严重突出煤层的突出危险性问题,以沈煤集团红菱煤矿为例,对具有低透气性严重突出危险煤层的瓦斯抽采设计问题进行了相关探讨。通过对瓦斯实际抽采效果的考察结果的分析表明:南翼下三区-780 m水平南石门南12煤工作面所布置的瓦斯抽采巷道以及瓦斯强化抽采钻孔,很好地发挥了孔群的增透效应,所采用预抽煤层瓦斯措施可以有效降低煤层瓦斯含量,消除煤层的突出危险性。该成果对低透气性严重突出煤层的消突技术手段具有一定的参考价值和指导意义。

复杂条件综放工作面支护关键技术研究

通过对浅孔动压注水、快速移架和优化四连杆机构等技术的研究及实施,有效地解决了复杂条件下煤壁的片帮和冒顶问题;通过对液压支架防滑和防倒技术的研究和实施,有效地控制和减缓了液压支架的下滑、倒架挤架现象,有利地支持了复杂条件下综放工作面的高产高效。

急倾斜软顶薄煤层伪倾斜线性密集支护开采技术

为了解决已有急倾斜煤层采煤法不适应软顶薄煤层开采的难题,利用相关理论对伪斜角度、采空区矸石冲击密集支柱等计算分析,结合俯伪斜走向长壁分段水平密集采煤法和走向长壁采煤法的优点,提出了伪倾斜线性密集采煤法,并采取单体液压支柱配金属铰接顶梁支护顶板、工作面挡矸、防串矸及防坠等关键开采技术,经过四个急倾斜软顶薄煤层工作面开采实践,成功解决了急倾斜软顶薄煤层开采难题,确保了安全生产。

矿井外部漏风的测定方法

介绍了两种准确有效的测定矿井外部漏风的方法。给出了采用连续定流量释放示踪气体方法检测矿井外部漏风的计算公式，并以实例说明具体的测算方法和步骤。

急倾斜特厚煤层开采工作面瓦斯涌出量预测方法的建立及应用

为了解决矿井瓦斯涌出量预测标准在急倾斜特厚煤层水平分段开采工作面的不适用问题,以及常用的分源预测法在进行水平分段开采工作面瓦斯涌出量预测时存在不足的问题,根据瓦斯质量守恒定律,提出巷道瓦斯排放影响系数的计算方法;参考邻近层瓦斯涌出量预测计算方法,建立了开采分段下部卸压煤体瓦斯涌出量预测数学表达式,形成了急倾斜特厚煤层水平分段开采工作面的瓦斯涌出量预测方法,并进行了现场应用。结果表明:瓦斯涌出量预测值与实测值的相对误差为-15. 08%～14. 97%,相对误差的绝对值的平均值仅为6. 65%,其预测效果较好,说明该预测方法具有合理性和可行性。

基于连续-非连续方法的正断层下盘开采断层滑移演化研究

在自主开发的拉格朗日元与离散元耦合连续-非连续方法的基础上,为了模拟时间较长的煤炭开采过程,提出了准静力计算模式;针对煤层离散单元形成的聚集体仍能承受超过自身承载能力的问题,发展了应力跌落方法;以济三煤矿6303工作面的地质条件为背景建立了更准确的力学模型,其中,在断层上盘下端面施加了适当的垂直向上的均布载荷,以克服前人力学模型中由于模型下端面位移被限制断层难以在此位置错动而造成的应力集中问题;通过剔除开采前的断层滑移量,提出了纯粹由采动引起的断层上盘滑移量的计算方法。结果表明:当工作面与断层的距离减少时,煤层下方测点的滑移量呈缓慢增加-缓慢减少-急剧增加的趋势,煤层上方测点的滑移量呈缓慢增加-迅速增加的趋势;同一岩层中测点的滑移量相差不大;高位岩层将先于低位岩层发生明显滑移,断层滑移基本是由上至下发展的,且高位岩层的滑移程度比低位岩层的大;当工作面与断层距离相同时,若开采间隔较小,则煤层上方测点的滑移量较小;当工作面与断层距离小于等于100 m时,采空区上方附近岩层发生明显滑移,应该加强支护。

哈尔乌素露天煤矿采装环节起尘特征及其降尘方式研究

针对哈尔乌素露天煤矿采装作业环节持续、大量产尘现象,从采装环节粉尘污染现状出发,利用高速相机分析粉尘起尘及扩散规律,选择最优降尘方案。配置表面活性剂质量分数分别为0.2%,0.5%和0.8%,吸湿剂质量分数均为0.3%的三种不同浓度抑尘剂。经现场对比试验,在采装时间远超抑尘剂有效期的条件下,新型润湿型抑尘剂抑尘效果明显优于洒水降尘;同时表面活性剂质量分数越高,抑尘效果越好。抑尘剂是控制露天矿山采装环节粉尘污染的有效方法,可根据现场粉尘污染情况与矿山环保治理要求综合选择合理经济的抑尘剂浓度,以对采装作业粉尘进行有效防控。

黑山露天矿排土场极限角度研究

为了解决排土场排土空间不足问题,提出基于斜条分上限法来计算排土场极限边坡角,优化排土参数来达到增大排弃空间的目的,以新疆黑山露天矿排土场为工程实例,应用该方法进行计算,研究结果表明:排土场总体边坡角增大为20°,排土平盘缩小28 m,排土空间增大402.7万m^(3)。斜条分上限法与传统极限平衡法的稳定系数对比发现相对误差不超过3%,且临界滑面一致;并采用有限差分软件FLAC_(3D)进一步验证斜条分上限法的可靠度,在同一计算条件下,斜条分上限法得到的安全系数和临界滑面与FLAC_(3D)数值模拟结果吻合,表明了该方法的正确性。

王家岭矿综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律研究

针对煤矿综放工作面上隅角瓦斯积聚严重影响安全生产的问题,从综放工作面上隅角瓦斯体积分数场分布规律与上隅角瓦斯抽采的关系出发,采用MATLAB场分析法,以山西中煤华晋能源有限责任公司王家岭矿12318综放工作面的正方形上隅角为研究对象,对上隅角区域的瓦斯体积分数场分布进行了分析。结果表明:12318综放工作面上隅角靠近采空区一侧以及靠近回风巷外侧煤壁处瓦斯体积分数较高,最高可达0. 5%;靠近工作面处瓦斯体积分数较低,仅为0. 10%～0. 25%。这对于合理有效地治理上隅角瓦斯体积分数超限问题具有重要的指导意义。根据研究结果,提出了采用顶板走向定向高位钻孔抽采和埋(插)管抽采等综合瓦斯治理方法,该方法有效地降低了上隅角瓦斯体积分数,即从0. 7%降低至0. 3%左右。

某露天矿边帮压煤回收开采方法选择

针对某露天矿浅埋特厚边帮压煤回收合理开采方法选择进行了研究。首先,对四种边帮压煤开采方式的优点、缺点进行了总结和分析;其次,从经济和安全两个方面对分层综放和整层综放2种采煤方法进行了对比分析和适应性综合评价。结果表明,井工平巷开采方式整层综放采煤方法可有效地解决多次揭露回采造成的顶板管理难度较大、煤壁片帮冒顶严重、煤层易自燃、边帮稳定性控制等问题,同时减少了巷道掘进工程量,避免了分层综放开采煤柱损失,降低了设备投入成本,减少了搬家费用,可大幅度提高煤炭资源回收率,降低吨煤生产成本,对开采埋藏浅厚度大、裂隙发育、易自燃边帮煤层的适用性更强,为类似赋存情况的露天矿边帮压煤的开采方法提供了借鉴。