煤矿井下通风自动化的改造

针对传统的煤场通风系统中,人员操作不当或设备故障等因素导致的通风不畅或者通风效果不佳等问题,对现有通风系统进行全面评估,结合先进的技术手段和合理的设计方案,实现煤矿井下通风自动化的改造。

浅析智慧化在露天矿山中的应用

近些年,随着社会科技水平的不断提高,实体经济和数字经济已深度融合,为了促进露天矿山行业的转型升级,国家也出台多种政策引导矿山企业进行智慧化建设,加快矿山产业转型升级步伐,向工业化、标准化、绿色化、智慧化方向发展,不断进行产业链的延伸。在这种背景下,以数字技术赋能矿山行业的转型正驶入发展快车道,抓住数字经济发展的战略机遇,不断提升企业安全管理和生产管理的自动化、信息化、智慧化水平,从而提升企业效益。

金属地下矿山排水泵远程控制自动化改造

在金属地下矿山开采作业的实施过程中,总体规模相对较小,随着井下开采的作业的开展,开采中段设置比较密集,且总体运输巷道布局同样具有密集性的特点。在设置排水系统的过程中,排水点位普遍较多,且总体线路较长,在生产重心的下移过程中,井下中段数量逐渐增加。随着巷道的持续延伸,若采用传统的控制方式,在人力资源的支持下,容易造成生产成本费用增加的情况,且总体效率仍较低。在打造现代工业控制网络的过程中,基于完善的操作模块设置,采用排水泵远程控制的方式,在做好自动化改造作业时,能够促进井下作业自动化水平全面提升。基于远程的启停控制方式,结合相关数据实时监测,能够达到节省生产成本的效果,进一步降低人工劳动强度,尽可能地保证井下作业过程中的安全性。

煤矿转型为专用地下水库技术研究

为了保护中国西部矿区脆弱的生态环境,对矿区稀缺的水资源进行保护和利用,神东矿区将煤矿井下采空区作为矿井水储存、净化和利用的空间,通过循环使用,建成煤矿地下水库,实现矿井水资源的保护和循环利用。然而当煤矿开采结束后,井下各个生产系统和大部分巷道将被废弃,地下水库则不具备运行条件。针对煤矿采完后,如何对矿井各个生产系统进行改造以保证地下水库安全运行进行了详细介绍,采取保留和改造矿井部分生产系统和井下巷道的办法,将煤矿作为专用地下水库继续使用,以实现水资源的持续利用和保护。

大型露天金属矿山深部开采技术研究

通过系统研究,提出了眼前山铁矿深部矿体的合理开采方式,并对露天转地下开采过程中生产能力的衔接,开采方式的平稳过渡,地下开采首采区的选择,矿山生产规模的确定,采矿方法的选择以及边坡下压帮矿量的回采进行了论证,得到了眼前山铁矿深部矿体开采的系统优化方案。

露天-地下联合开采保安矿柱稳定性

通过对矿柱力学模型的分析,得到不考虑平面应变问题的矿柱厚度计算公式,对回采前后矿柱的受力形态及破坏模式进行分析。利用统计学原理计算矿柱厚度影响因素(跨度、容重、强度、动载荷等)的变异系数,并进行权重分析,利用FLAC3D进行了矿柱厚度三维数值模拟,研究矿柱厚度为15,20和25 m时的最大主应力分布、剪应变率变化规律、矿柱沉降规律和塑性区分布规律,同时利用FISH语言编写安全系数计算程序。研究结果表明:贵州某矿保安矿柱厚度在20 m左右时既能满足稳定性要求又能兼顾有效回采的目的。

关停矿井转型升级战略构想与关键技术

煤炭是我国主导能源,随着洁净、绿色、低碳理念的践行,煤炭在一次能源消费结构中的比例将逐步下降,关停的矿井将越来越多,对关停矿井的认知随着社会发展和科技进步必须突破传统思维定势,建立新的资源理念,即关停矿井不只可以遏制生态破坏,还可以提供宝贵的地下空间资源。关停矿井的资源化利用和转型升级,不仅是一个经济问题,更是一个科学问题。解决好这个问题,将对我国未来矿业生态、城乡建设以及能源战略产生深远影响。提出了关停矿井科学转型升级应遵循的6个基本原则,强调了关停矿井转型升级的立体化和生态化开发理念、关停矿井空间资源化利用的国家战略思维以及关停矿井开发利用的历史文化观,系统阐述了关停矿井资源化转型升级所涉及的关键技术,如地下生态城市、井下抽水蓄能发电、竖井地下停车场、地下医学和地下疗养院、地下农业种植、地下生态景观、深地科学探索等,同时建议部分富有特色和历史内涵的矿井申报工业遗产。以上战略构想和相应关键技术有望为未来关停矿井的资源化利用、立体式开发和全面转型升级提供解决思路。

深凹露天转地下开采错动界限的数值模拟研究

针对大冶铁矿深凹露天转地下开采的实际情况,考虑岩性、断层和破碎带的影响,建立了错动界限计算模型。利用极限平衡理论和FLAC软件对转地下开采前的边坡稳定性进行了研究,分别分析了不同开采水平,塌陷区回填与不回填两种条件下的应力变化、塑性区分布和位移变化规律,并以地表水平变形为标准来圈定不同开采水平的地表错动范围。结果表明,随着开挖深度的增加错动角逐渐提高,开挖至-120m水平时,不回填条件下,上盘平均错动角为60.9°,下盘平均错动角为63.1°,回填可使下盘错动角提高1°,上盘错动角提高0.3°左右。

高应力区露天转地下开采岩体移动规律

以金川龙首矿为例,基于2003―2008年长达12期的GPS实测数据,按照时空分布比较分析总体变形趋势,得出整个矿区的地表沉降特征、平面位移特征、行线(勘探线)随时间变化的沉降和平面位移特征。据此分析了以水平构造应力为主导的高应力区露天转地下开采引起岩体的变形规律,并与该矿闭坑之初的变形规律比较,通过理论分析的方法对产生差异的原因进行初步解释,并用数值模拟的方法加以验证,其研究结果对认识露天转地下开采引起的岩体移动、破坏特征,指导矿区安全生产有积极意义。

武家塔露天煤矿露天—井工联合开采方案

为了改善露天矿经济效果,发挥规模效益,根据地质条件、煤炭市场需求等条件,确定该矿合理的生产能力应扩大为300万t/a,因此,需要对该矿后续开采方案进行研究,针对该矿1-2#和2-2#两个可采煤层,为提高煤炭资源回收率,减少基建工程量和外排量,采用多种可行方案优选法,提出了在露天矿坑的坑底打斜,用井工开采2-2#煤层的开采方案,并对井工开采工艺、井巷掘进工程量、工作面布置、坑下斜井合理移动步距进行了确定。论述了在武家塔露天煤矿采用露天与井工开采并存的可行性、必要性和理论意义。联合开采方案在技术上是可行的、经济上是合理的。

峨口铁矿露天转地下开采产能平稳过渡技术研究

过渡期的产量衔接是矿山露天转地下开采关键技术难题之一。以峨口铁矿为研究对象,在综合分析了矿山资源、露天生产现状、露天采剥进度计划以及地下开采分区的基础上,提出了地下产能配合露天产能生产衔接和露天产能配合地下产能生产衔接两大过渡方案,并将其应用到矿山得出了最符合实际情况的产能平稳过渡方案。

关闭矿山空间资源特征解析与转型路径

随着我国社会经济发展和煤炭资源的持续开发,部分矿井已到达其生命周期终点。预计到2030年,我国关闭矿井将达到15000处,矿井直接关闭不仅会造成资源巨大浪费和国有资产流失,还可能诱发生态环境问题。针对关闭矿山引起资源浪费及环境与社会问题,如何科学开发利用关闭矿山资源,促进资源枯竭型矿区转型,已成为当今世界能源环境领域的重要议题。主要研究:①分析国内外关闭矿山学术关注与相关研究热点,总结了关闭矿山领域主要有待研究解决的问题,探究关闭矿山研究理论体系及主要评价方法。②采用卫星-机载-地面数据识别关闭矿山资源特征并划分了矿井地上/下资源类型,地上资源包括地表水资源、土地资源、工业广场和生活区建筑等,地下资源包括地下水资源、残留煤炭资源、地下空间资源和井下设备等。③运用井上/下空间资源评价模型,计算得到朱家河煤矿工业广场建筑空间体积为1.04×10^(5) m^(3),井下空间包括井筒、巷道、硐室体积共1.18×10^(5) m^(3),总残留煤炭资源量近5600万t。④比较已有国内外关闭矿山转型利用方式,基于约束因子、转型适宜等级、资源条件等给出了关闭矿山转型路径技术体系。地上转型分为4个模式:矿业旅游开发利用模式、自然生态修复模式、融合地下空间利用模式、修复与开发综合利用模式。地下转型分为3个模式:地下资源再利用模式、经济利用开发模式、低碳生态发展模式。并根据资源转型路径确定步骤,制定了渭河流域15对关闭矿井最适转型路径。

硐室爆破在火区煤矿井采转露采中的应用(上)

我国95%的煤矿属井工开采,煤炭平均回采率不足40%,大量的煤炭丢弃使得我国煤炭资源日益紧张。为了解决能源日益短缺的局面,神华宁煤大峰矿对该矿回采率极低的井工开采方法首次尝试采用露采方式来提高回采率。通过理论分析和试验研究,解决了高温火区煤矿的爆破施工难题,对高温火区的大峰矿羊齿采区上部水平山体顺利实施硐室大爆破。实践证明:硐室爆破是实现井工开采转露采的科学施工手段。

煤矿井下无工频变压器照明电源的探讨

为了改进煤矿井下照明电源,利用现代电力电子技术研制体积小、质量小、性能好的煤矿井下新型照明电源。采用电力电子变压器替代体积大的工频变压器,利用相控交流调压技术或斩控式交流调压技术降低电压,可使照明电源体积减小、性能得以提高。研究结果表明:使用电力电子变压器或不使用变压器能减小照明电源的体积和质量,从而降低井下工人的劳动强度、提高生产效率;同时,可以输出多个等级的交流电压以及直流电压,改善照明电源的性能,适应煤矿井下各类照明的需要。

露天-井工联合开采下关键层模型的应用

依据先露采后井工联合开采的特点,确定煤层顶板中某一坚硬的岩层为关键层,并将关键层看作弹性地基上的梁,利用组合梁原理计算关键层梁的上部荷载,通过对关键层梁应力和变形的计算,得到其关键岩梁断裂在下部煤层中的应力分布规律,提出以边坡下巷道稳定为判断准则,确定井工开采工作面合理的停采线位置。利用该方法成功地解决了平朔矿区边坡下大巷稳定的问题。

基于矿山井下视频监控系统的图像增强方法研究

针对煤矿井下照度低、粉尘多的恶劣环境导致矿山井下图像质量差、图像可分辨率低的问题,提出一种基于脊波变换的图像增强算法,采用多种评价标准对增强后的图像进行评价,并且与直方图均衡化算法、小波增强算法进行比较。结果显示,该算法能够更好地增强图像的边缘、对比度和细节信息,图像效果从整体上更加符合人眼视觉标准。

露天转地下开采爆破振动的现场监测与分析

对大冶铁矿东露天转地下开采无底柱分段崩落法回采挂帮矿爆破振动速度的测试与研究表明,质点爆破振动速度与单响最大爆破药量、爆心距、炸药种类和堵塞情况有关。在露天转地下开采时,如果对采空区充填废石,不仅可以使边坡表面岩体处于有利的三向受力状态,回填废石体还起到了爆破减震作用,同时还有明显的高频滤波作用,有利于保持地下巷道的稳定性。

印度矿产资源现状与采矿研究

印度的金属矿产资源十分丰富,研究印度现在的矿产资源情况以及未来的资源需求的战略意义十分重大。文章重点研究了印度的煤矿开采历史和现状、煤炭资源的类型和储量分类以及矿业开采面临的一些问题和挑战。研究表明:印度共有资源种类89种,其中包括4种燃料矿物,11种金属矿物,52种非金属矿物和22种微量矿物。印度的煤炭总储量为2 460亿t,为世界第三大的煤炭生产国,印度煤炭的85%来自露天开采,15%来自井下开采。除煤炭以外,印度的重晶石、铬铁矿、滑石矿、铁矿石、锰矿、原钢、铝土矿、菱镁矿和钻石矿的储量均比较丰富。

露天—地下联合开采地下洞室群围岩AHP-Fuzzy综合评价

主要研究永平铜矿在露天—地下联合开采期间,洞室群围岩在工程地质因素以及开挖、采矿、露天爆破、地应力等复杂条件作用下的状况。针对实际工程中存在的诸多模糊信息,利用层次分析法来建立综合评判体系,并运用模糊数学将定性和定量指标权重进行评价,最后由模糊矩阵得出了影响地下洞室群稳定性的主要因素和在各种影响因素下洞室群的岩体级别。

井下危险区域目标检测

建立适合煤矿井下特殊环境的危险区域目标检测系统结构和新的目标匹配算法。新算法基于SIFT(scale-invariant feature transform)多尺度变换,结合形态学技术用降维后的局部区域匹配方法提高系统实时性;交叉匹配粗筛选后将RANSAC(random sample consensus)算法和L-M(Lev-enberg-Marquardt)非线性优化算法结合估计优化参数,解决现有算法计算复杂,匹配时间长,复杂环境匹配精度低的问题。实验证明,新算法对煤矿井下模糊、低照度、遮挡、高噪声和尺度变化等情况均具有良好的鲁棒性,解决多摄像机不同视角目标匹配问题,适合实时处理的监控系统中井下危险区域目标检测。