Developing and introducing of the resourcesaving technologies into the water-supply systems of mining enterprises

The article deals with modeling the tailing ponds influence on water resources. New technology using hydrocyclons of new design has been offered for additional purification of gold dressing mill wastewater. Laboratory and plant test have determined the optimal parameters of hydrocyclon. Introduction of new technology into system of water supply will prevent environment pollution and make it possible to process recoverable resources.

融合多种模态特征的井下供水管网流量预测

煤矿井下供水系统是煤矿安全生产的生命线,供水管网水流量的预测是供水系统优化调度的基础,预测的重要性对供水调度有重要影响。文章提出了一种融合多模态数据特征的煤矿井下供水管网流量预测方法,该方法通过图深度学习的方法实现了对井下管网空间拓扑结构、历史时间依赖、井下实际生产工况、周期相关等多种数据模态特征的融合,具体的,使用添加空间注意机制的图卷积神经网络获取井下管网监测点的空间拓扑关系,然后利用循环神经网络中的门控循环单元获取监测点的时间依赖,并融合煤矿生产规律与不同周期的流量数据形成最终预测结果,通过陕西亭南煤矿实际数据进行实验,结果表明,提出的预测方法相较于SVM、LSTM、STGCN等方法能更准确地预测井下流量未来的趋势,预测偏差分别降低了9.3%、6.84%和3.65%。

煤矿井下供水管网智能调控策略方法研究

煤矿井下供水管网系统是保证煤矿安全生产的关键环节,针对煤矿井下供水管网系统能耗高、管网漏损率高以及调控复杂度增加等问题,以陕西亭南煤矿井下实际供水系统工况展开智能调控策开研究。综合管网影响调控因素建立两级优化调度模型,通过一级优化调度确定每个水泵房的最佳供水压力与供水量,然后以泵组的运行费用为目标函数,建立二级优化模型寻求水泵的最佳运行方案。求解模型中针对传统遗传算法易陷入局部最优解的问题,采用了组合变异算子进行改进。实验结果表明,通过优化调度后,煤矿井下供水系统的能耗明显降低,节能效果显著,在保障供水系统的安全运行的前提下平均日节能8.8%。

浅谈水平衡测试在地下开采矿山企业的应用分析

针对某地下开采矿山企业开展的水平衡测试工作进行分析总结,根据测试结果提出了相关改进建议,为企业进一步发掘自身用水潜能、完善用水管理体系、提升合理用水水平提供参考。

矿区规划环评在协调地下水资源保护和矿区有序开发中的作用

针对矿区规划环评如何协调地下水资源保护和矿区有序开发的问题,以神东煤炭基地新街台格庙矿区总体规划环评为例,在对矿区总体规划方案布局、周边地下水资源环境特点进行充分调查识别清楚的基础上,客观分析了矿区规划布局与地下水水源地的空间冲突,以及矿区南部矿井开发对红碱淖地下水流系统水资源影响,提出了较为全面的矿区开发布局、规模及时序优化等优化建议,较好地协调了矿区煤炭开发与地下水环境保护关系,实现矿区有序开发与环境保护相协调。

煤矿地下水库技术原创试验平台体系研制及应用

煤炭是我国主体能源,西部是我国煤炭主产区,矿井水保护利用是煤炭开发面临的重大技术难题。国家能源集团煤炭绿色开采技术研发团队经过20多年持续技术攻关,首创了煤矿地下水库技术,在西部神东矿区推广应用,为矿区开发提供了95%以上用水,确保了矿区可持续开发。为进一步丰富完善煤矿地下水库理论和技术体系,在西部煤炭主产区不同地质和工况条件下推广应用该技术,保障国家能源安全和水资源安全,研发团队构建了煤矿地下水库原创技术试验平台体系,包括煤炭开采地下水运移与保护综合智能试验平台、多煤层开采煤矿地下水库模拟试验平台、煤矿地下水库坝体结构试验平台、西部深部井工矿井筒施工模拟试验台、地下水库水岩耦合机理试验、水处理工艺集成试验平台、煤矿地下水库冲击试验平台等,能够开展西部矿区不同煤层赋存条件下地下水运移规律、坝体结构参数优化、水库安全稳定性、水岩耦合作用机理、矿井水处理工艺参数优化、垮落岩体垮落冲击对坝体影响等研究,为煤矿地下水库建设、运行和安全提供理论支撑和技术验证。利用上述试验平台,开展了多煤层开采煤矿地下水库稳定性及渗流规律模拟、煤矿地下水库坝体结构安全、煤矿地下水库水岩耦合机理等多项试验研究,相关研究成果已应用于现场工程实践,确保了煤矿地下水库安全稳定运行。

矿井水井下短程直滤处理工艺中试研究

针对当前矿井水井下处理存在处理流程长、占地面积大、运行效果差等问题,提出了以有机金属卷式超滤膜为主要净化核心的井下直滤处理工艺及智能化装备,并在宁东地区某煤矿井下综采工作面进行了中试研究。研究结果表明,在低运行通量条件下,直滤系统运行较为稳定,并未有明显的膜污染情况发生,膜通量衰减不足3%。在初始运行通量为47.4 L/(m^(2)·h),回收率为84.6%条件下,运行48 d后,运行通量衰减9.01%,其膜通量的衰减主要由滤饼层沉积所引起的膜污染导致。同时在恒压运行方式下,提高直滤系统的回收率,进水量随产水量的增加而减小。在进水浊度为10~30 NTU范围内,直滤系统产水水质较为稳定,产水浊度低于0.5 NTU。整体运行效果表明该直滤技术具有处理流程短、产水水质稳定、抗污染性能强等优点,在井下具有较为明显的应用优势。

双膜法工艺在矿井水深度处理中的应用实例

高矿化度煤矿矿井水往往具有盐含量高、硬度和碱度高的特征,处理工艺复杂,难度较高。陕西某煤矿矿井水深度处理回用工程设计进水量为7200 m^(3)/d,产水量为4800 m^(3)/d(25℃),系统回收率为65%,采用超滤(UF)+反渗透(RO)双膜法工艺,产水回用于井下生产。该工程通过定量投加复合阻垢剂取代传统的药剂软化工艺,节约了投资成本和运行成本。运行数据表明:矿井水原水(经过格栅+预沉调节池+磁加载沉淀处理后)温度约为27℃,溶解性总固体质量浓度为3700~4000 mg/L,硬度在450~500 mg/L;产水TDS质量浓度在70 mg/L左右,硬度质量浓度≤6.0 mg/L,氯离子质量浓度<35 mg/L,硫酸根质量浓度<5.5 mg/L,脱盐率为98%,系统回收率为71.4%,运行稳定可靠。

中关铁矿地下矿山涌水情况研究

在地下矿山生产中,地下涌水量对于矿山安全至关重要,掌握涌水量的变化规律以及影响因素,在后期开采过程中起至关重要的作用。以中关铁矿涌水量为研究对象,通过现场地质调查以及区域水文地质数值模拟等研究方法,研究地表水位、水压以及矿山的地质结构对矿山涌水量的影响。结果表明:在没有降雨等外来补充下,地下水位以及井下涌水量的变化会保持在相对平稳的状态,并持续一段时间;所建立的帷幕改变了灰岩的富水性、透水性,较天然含水层很大程度上降低了地下矿山的涌水量,为保证安全生产提供了强有力的支持。

煤矿井下防治水分析

煤矿井下防治水是煤矿安全生产的重要环节。针对煤矿井下防治水技术进行研究,通过分析煤矿井下水害的成因、特点及对煤矿安全生产的影响,提出了井下水害预测、防治技术、排水系统、监测与预警等有效的防治水措施。

柴达木盆地红旗沟-深水潭金矿防治水对策

对五龙沟矿区红旗沟-深水潭金矿工业场地分布、排水系统现状、水文地质条件等情况进行研究,分析工业场地选址、矿床开采的保护与检测措施、排土场布置等设施的安全可靠性。采用大井法和比拟法计算矿山所需总排水量,按照相关规范标准改进设计排土场排水截洪沟和各采区的井下防排水系统,并对排水沟排水能力进行验算,科学合理提出地表及井下突发涌水的防治措施,有助于预防发生矿井透水等矿山安全生产事故,保障矿山安全生产施工作业。

地面与井下瞬变电磁法在煤矿富水区探测中的应用

为查明安源煤矿4218工作面Ⅳ-2号煤层富水情况,避免水害发生,基于瞬变电磁法及井下瞬变电磁法基本原理,在整个工作面开展了地面与井下相结合的瞬变电磁探测工作。根据瞬变电磁法对低阻异常灵敏、施工方便、勘探深度大、可准确反映含水异常范围、井下瞬变电磁法施工效率高、体积效应小、对异常位置确定更为可靠的特点,利用地面瞬变电磁从平面上圈定水害分布范围,再利用井下瞬变电磁超前探测技术对巷道前方富水情况进行精确圈定;结合地质和钻孔资料,分析地面瞬变电磁法视电阻率断面图中各地层与电性层的对应关系,推断煤层顶、底板处的相对低阻区域很可能为砂岩裂隙富水所致,由此在全区圈定出1处中等富水区和6处较弱富水区;4218工作面辅运顺槽Q6点前49 m位置处井下瞬变探测结果显示,在迎头位置顶板30°、顺层、底板45°处有4处低阻异常区,与地面解释异常对比,有3处重合,重合率较高。结果表明:地面与井下瞬变电磁法综合探测可有效提升煤层富水区探测的准确性,为矿井水害防治提供了依据。

煤矿井下水泵常见问题与维护保养措施

针对煤矿井下水泵在运行过程中经常出现的故障问题,以转子不对中、电磁干扰和叶轮磨损三类典型故障为基础,对造成上述故障的主要原因进行分析,并结合故障原因,提出了针对性的故障处理方案.从实际效果来看,这三类主要故障均得到了有效解决,因此此次的故障处理经验有助于为今后的相关工作提供一定的参考借鉴.

基于地-电-磁联合超前探测方法的运输巷陷落柱探究

华北型煤田水文地质条件复杂,受陷落柱、断层等构造水害威胁严重。为了精确查明陷落柱的发育形态及富水性,综合考虑地质体的地-电条件,组合一套陷落柱超前探测方法。以七五煤业3_上717运输巷陷落柱为研究对象,采用瞬变电磁法、并行电法、地震波进行联合超前探测,并对物探异常区进行钻孔探查。结果表明:陷落柱在水平方向上呈类椭圆形,长轴46.7 m,短轴28.6 m,面积约946 m^(2)。探查范围内整体富水性较弱,仅在迎头方向圈定YC1、YC2低阻异常区,其中陷落柱局部位于YC2范围内。两异常区均位于3_(上)煤层底板下方,主要受底板砂岩含水层影响。井下钻探揭露陷落柱发育范围、富水性情况与物探解译结果基本一致,验证了联合探查结果准确可靠,为今后类似条件地区的陷落柱发育形态及富水性超前探测提供实践依据。

井工煤矿矿井涌水量推算经验公式分析

受地质条件复杂性、气候的动态变化、实地勘测程度及计算方法多样性等的影响,井工煤矿矿井涌水量计算及预测结果带有很大的不确定性,为简化矿井涌水量推算的难度,合理确定变化环境下的可利用水量,本文以周期稳定运行工作模式的矿井为研究对象,结合实际生产情况和需求,基于水量动态平衡理论,提出井工煤矿矿井涌水量推算经验公式。分析结果可为缓解矿区供排水矛盾、科学处理矿区水资源、水资源管理等提供技术参考。

富水破碎软岩巷道破坏机理及支护技术研究

随着浅部矿产资源的枯竭,矿井逐渐向深部发展,面对深部富水破碎软岩巷道支护时,巷道底鼓变形尤为突出。为确保顺利通过富水破碎软岩区域,针对某矿-570 m水平巷道支护难题,分析围岩破坏力学特征,建立底鼓力学模型,综合分析富水破碎软岩巷道围岩破碎机理,提出了反底拱与砌碹联合支护技术。现场检测结果表明,采用反底拱与砌碹联合支护技术,有效降低了淋水量,减少了积水渗入底板,改善了底板围岩条件,有效降低了巷道底鼓量,最大底鼓量不大于50 mm,确保了该巷道围岩稳定与支护安全。

干旱荒漠区井工煤矿水土流失特点分析

干旱荒漠区是我国重点的生态脆弱区之一。由于煤矿开采活动的加剧,水土流失和风蚀沙化的问题变得更加严重,因此进行水土保持和生态修复的任务变得非常艰巨。文章通过实地调查以及对干旱荒漠区典型井工煤矿的现状分析和文献查询,探讨了井工煤矿在干旱荒漠区的水土流失问题。该研究从时间和空间两个维度对这一问题进行了详细的分析,旨在为干旱地区井工煤矿水土流失治理和生态文明建设提供基础依据。

煤矿井下连续管钻进管柱分析及射流钻进实验

由于可连续起下钻、不间断循环等优势,连续管钻井已成为近年来发展最快的石油钻井技术之一,开发煤矿井下连续管钻进技术是煤矿实现“少人化”甚至“无人化”钻探的重要技术途径。针对该技术在煤矿井下应用存在的管柱优选、钻进方法等关键问题,提出了连续管射流定向钻进方法,根据煤矿井下钻探用泥浆泵能力和孔深设计,分析了不同管径、不同弯曲比(r0/Rb)连续管流体摩阻;采用数值模拟方法,分析了不同连续管管径与钻孔孔径比(管孔比rc)情况下近水平钻进管柱屈曲形态及与孔壁接触应力;通过旋转射流水力学参数研究和破岩效果实验,给出了最佳射流钻头参数:通过连续管射流定向钻进实验,分析了射流定向钻进造斜规律,不同流量、钻进速度与钻孔孔径的关系。结果表明:?19~?31.75 mm连续管的弯曲半径可满足煤矿坑道空间要求;连续管流体摩阻的主要影响因素为管径和流量,在井下常用泥浆泵流量200 L/min、压力31.5 MPa、钻孔深度200 m情况下,?31.75 mm连续管为最佳管柱方案;管孔比rc=0.454时,连续管与孔壁接触应力稳定,压应力呈线性变化;采用?34.5 mm/5×1.0 mm(5个孔径1.0 mm的喷嘴)喷射钻头+?40 mm液力换向器+?31.75 mm连续管钻具组合钻进,平均增倾角能力0.67 (°)/m,平均降倾角能力为0.61 (°)/m,平均增/减方位能力0.45 (°)/m;通过控制射流流量和钻进速度,钻孔直径可控制在?70 mm左右;研究成果为煤矿井下连续管钻进技术与装备的开发提供了理论基础。

地下水超采区种植结构调整下的生态补偿激励机制研究

为研究有效激励地下水超采区农户主动参与地下水压采的生态补偿激励机制,解决近年来农户在参与地下水压采措施施行过程中消极和地下水压采效果不显著等问题,把调节径流、涵养水源功能价值模型改进并建立地下水压采生态补偿激励模型,并将该模型应用到地下水压采生态补偿激励标准核算中,再结合以成本分析法计算出的生态补偿基础标准得出新的生态补偿标准。以成安县为例,引入干旱指数概念和地下水开采系数改进调节径流、涵养水源功能价值模型,干旱指数客观反映了研究区域降水、气候等因素,地下水开采系数则反映了各乡镇超采程度的差异,改进模型计算确定出了试点年成安县各试点村补偿金在416~634元/亩间浮动。激励机制的加入使得地下水压采区生态补偿标准更具针对性和合理性,为实现地下水压采工作的可持续推进提供了参考。

煤矿防治水工作实践中几点思考与建议

针对近年来煤矿防治水工作中出现的一些热点(有掘必探)、难点(特殊条件下疏干开采)以及在用规程(规范)中存在的矛盾等问题,分析其给生产实践和安全监管带来的困惑,提出几点看法与建议。首先分析了“有疑必探”的内涵,认为“预测预报”是“有疑必探”的前置条件,“预测预报”要解决水害类型、水压以及水体所处空间位置等关键要素,据此才能进行探放水工程设计;从历史背景和现实条件出发,分析认为山西省﹝2011﹞70号文件的“有掘必探”是在特定条件下提出执行的,针对性很强(古井老窑水),水害类型明确,水压、水源空间位置大致可预测,具备了探水工程设计的条件,执行“有掘必探”有其合理性;但适用范围不宜无限扩大,其他地区不宜简单效仿,否则就是无的放矢,存在设计难、执行难、监管难等问题。然后分析了水对软岩工程劣化效应的影响,弱胶结低强度强膨胀高富水复杂型软岩遇水发生崩解、泥化、膨胀、底鼓变形等劣化现象,严重制约生产效率;软岩条件下弱含水层预先疏干的目的在于改善生产环境,从而提高生产效率,建议规程对此类疏放水孔做出原则性约束即可,便于企业更好地结合实际情况制定施工技术措施,否则,在政府监管部门和企业之间会出现认识上的差异。最后,根据规程(规范)中的定义,导水裂隙带不包括垮落带(位于垮落带上方);根据规程(规范)中的经验公式以及附图,导水裂隙带包括垮落带,出现前后不统一的问题,为此提出可任选其一的2种修改建议。通过分析,厘清了一些模糊性概念,便于生产单位准确执行规程规范,有利于安全监管部门精准监管,避免监管部门和企业陷入“两难境地”。