红沙泉一号露天煤矿采场涌水量分析及预测

红沙泉一号露天煤矿勘探阶段使用大井法和平均降雨量法预测露天采场涌水量,与实测涌水量偏差较大。根据矿田水文地质条件,以及露天采场涌水量构成与变化规律,结合煤矿开采程度,进行偏差分析。结果表明,采用的年平均降雨量值为较大范围年平均降雨平均值,导致涌水量预测结果偏大,而选用水文地质比拟法预测未来3年采场涌水量,误差较小。预测结果为红沙泉一号露天煤矿防治水工作提供了重要参考依据,能够更好地指导安全生产。

红沙泉露天煤矿土壤盐渍化遥感监测

地处我国西部荒漠化地区的红沙泉露天煤矿是我国重要的煤炭生产基地之一,而盐渍化问题是影响该地区生态环境的重要因素。利用Landsat(30 m)、Sentinel-2(10 m)及无人机(0.188 m)多光谱影像计算红沙泉矿区10个盐渍化指数,与实测电导率进行相关性分析,根据相关系数选出最优指数,并利用该指数、梯度结构相似度指数(Gradient-based Structural Similarity,GSSIM)及一元线性回归法监测研究区土壤盐渍化动态变化状况。结果表明:①实测土壤EC与UAV、Landsat和Sentinel-2计算出的S3指数的相关系数分别为0.703、0.665和0.723(P<0.01),其稳定性优于其他9个指数,最适于监测研究区土壤盐渍化。②从S3指数的时空分布以及转移来看,未采矿前(1988—2006年)非盐渍化区域零散分布在研究区东部和北部,重度盐渍化区域主要分布在研究区南部,2种类型相对稳定,转移量较少,而轻度盐渍化土壤转移量最大(约92.37 km^(2)),在2006年尤为明显。开采初期(2006—2010年),露天矿坑内的非盐渍化区域增加,且轻度、中度和重度盐渍土主要转移为非、轻度、中度盐渍化土壤。随开采加剧(2010—2020年),重度盐渍化区域在矿区排土场增加较为明显,非盐渍化区域随矿坑的开采与阶梯处土壤长期堆积,在矿坑内部呈现先增加后减少的趋势。整体上,盐渍化土壤向非盐渍化土壤的转移量(6.51 km^(2))小于非盐渍化土壤向盐渍化土壤的转移量(约24.70 km^(2)),土壤盐渍化呈加重状态。③GSSIM监测结果表明,1988—2006年(采矿前)突变区主要分布在研究区中、北部,且零散分布在中变区周围,而低变区大面积分布在研究区中;2006—2010年(采矿初期),突变区向北转移,且低、中和突变区的S3指数均以减少为主。矿坑开采加重的2010—2020年(采矿加剧)研究区突变区大幅度增加(增加7.10%),且集中分布在矿坑周围,表明矿坑内盐度发生了明显变化。1988—2020年,低、中和突变区分别占25.02%、38.52%和36.47%,且突变区集中在矿坑和电厂周围。分析地物与GSSIM影像可知,地表被水泥和煤矿覆盖的区域会导致盐渍化减轻,而排土场和未开采的风沙堆积地区可能会造成盐渍化加重。对比Slope影像可知,GSSIM突变区中变区在矿坑周围与Slope影像中显著不显著变化位置相对应,说明GSSIM可以定量分析盐渍化的时空变化规律。

新疆戈壁煤矿露天开采对生态环境扰动定量分析

新疆戈壁矿区生态环境脆弱,极容易受到自然和人为因素的影响,其生态环境也逐渐被广泛关注。选取新疆五彩湾露天矿区为研究对象,利用1990—2020年Landsat影像,在遥感生态指数IRSE基础上,引入煤尘指数、盐度指标、土地退化指数构建干旱煤矿生态指数(IACME),并运用M-K检验与Sen趋势分析法揭示研究区IACME时空演变特征与规律,评价干旱矿区的生态环境质量状况,同时利用多元回归、神经网络、随机森林和支持向量机方法分别建立五彩湾矿区气候因素与IACME的关系模型,预测得到基于气候条件下的I′_(ACME),结合残差分析与双重差模型定量评估采矿活动的影响。结果表明:(1)近30 a来研究区IACME均值为0.28,总体上IACME呈下降趋势,由1990年的0.30下降到2020年的0.22。变化幅度方面,退化区面积占比为62.63%,远高于改善区28.3%,由于采矿活动的影响,显著退化面积占比增加12.96%,主要集中在以矿井为中心向外辐射区域,显著改善面积占比下降17.28%。(2)利用多元回归、神经网络、随机森林、支持向量机4类方法分别建立气候因素与IACME的关系模型,得到基于麻雀搜索算法的随机森林(SSA-RF)精度最高,验证集R^(2)=0.82、均方根误差E_(RMS)=0.109,该模型在所使用的建模方法中可靠性更高,适用性较强;(3)通过SSA-RF预测基于气候条件的I′_(ACME),气候影响下,研究区生态环境以较差(0.2~0.4)和中等(0.4~0.6)为主。假设不存在采矿活动,研究区2006—2020年I′_(ACME)在0.26~0.59,I′_(ACME)平均值为0.40,与同年份实际的IACME空间分布相比,环境显著改善的区域明显增多,主要集中在研究区中部矿井所在区域。(4)利用残差定量分析得知研究区采矿活动对生态环境具有负向效应,平均残差δ为-0.116,通过双重差分模型得出采矿对生态环境的定量影响为-0.112,进一步表明煤炭开采对生态环境存在负面扰动,导致生态环境质量下降;2种方法计算结果相近,表明SSA-RF与双重差分模型均可用于定量分析煤炭开采的影响。(5)采矿活动导致研究区生态环境退化占比为57.52%,改善占比为34.67%;气候条件下导致生态环境退化占比为42.28%,改善占比为65.33%,采矿导致生态环境退化占比超过50%,说明采矿活动是影响生态退化的重要原因之一。综上所述,五彩湾矿区生态系统亟待恢复,必要时应辅以人工干预,来推动五彩湾戈壁矿区整体的环境保护、生态系统修复与综合治理。

驾驶员行为分析系统在红沙泉露天矿的应用

通过对红沙泉露天矿驾驶员行为分析系统实时采集的驾驶员行为图像进行统计分析,研究了驾驶员不安全驾驶行为的违规操作种类、违规操作时间及违规人员,指出在所有不安全驾驶行为中,疲劳驾驶占比最高,出现疲劳驾驶的频率与时间有关,6—8时为疲劳驾驶高峰期。根据分析结果制定了驾驶员不安全驾驶行为的应对措施,包括对驾驶员进行思想教育、构建矿区安全管理制度、将不安全驾驶行为作为绩效考核标准和处罚条件等。

西北干旱露天煤矿排土场土壤重构与水盐运移机制

矿山排土场生态修复是煤矿露天开采面临的重大环境问题,是制约建设绿色露天煤矿的重要因素。土壤重构是排土场生态修复的重要步骤,以新疆为代表的西北煤炭基地,水资源短缺,盐碱化突出,土壤水盐运移是决定土壤重构是否成功的关键指标。目前研究集中在表层土壤重构改善土壤养分促进植物生长,针对保水控盐的功能化土壤重构的研究甚少,对不同土壤重构方式下的水盐运移机制尚不明晰。研究立足新疆煤炭资源禀赋特征,从煤炭循环经济的角度出发,采用能源化工副产物煤气化渣(CGS)作为重构材料,通过毛细水上升-蒸发试验,分析CGS重构后水盐垂向运移和水分供给能力,通过Van Genuchten模型拟合土壤水分特征曲线,分析CGS重构后土壤持水能力,研究CGS作为含水层重构材料的可行性。采用煤矿开采伴生岩石矿物红泥岩作为重构材料,通过土柱入渗蒸发试验,分析红泥岩重构后不同土壤深度的水盐变化情况,研究泥岩作为隔水层重构材料的可行性。结果表明,CGS重构改善土壤质地,优化孔隙结构,促进了土壤水盐运移,毛细作用增强,促进了下层水分向上供给,同时也增加了盐分表聚,重构改变土水特征曲线参数,增加了饱和含水量θ_(s),降低了参数a和n,改善了土壤持水性能。CGS添加量越高,细渣质量分数越大,效果越明显。CGS作为重构含水层材料具有可行性。红泥岩黏粒和次生矿物含量高,孔隙结构丰富,物理吸附性良好,重构后0~24 cm深度下土壤含水率高于对照组,蒸发后的盐分在20~24 cm达最高值,红泥岩有效阻隔了盐分上移。红泥岩作为重构隔水层材料具有可行性。研究以期探索出一条适合西部煤炭基地排土场土壤重构模式。

露天煤矿非工作帮顺倾软岩边坡稳定性研究

为达到提高露天煤矿顺倾软岩边坡稳定性的目的,结合白音华二号露天煤矿非工作帮为典型顺倾软岩边坡的工程实际情况,采用岩土工程数值模拟软件FLAC^(3D),揭示边坡稳定性的形态效应与尺寸效应;建立了临界坡角与弱层暴露临界长度之间的关系曲线,最终设计了有利于稳定的白音华二号露天煤矿非工作帮边坡空间几何形态。研究结果表明:通过合理控制弱层的暴露长度以及开挖坡角等关键指标,可有效提高露天矿边坡的稳定性,最终确定的白音华二号露天煤矿非工作帮开挖坡角为45°,此时坑底弱层的临界暴露长度约为176 m,边坡即可满足安全要求。

基于PLC控制系统的皮带运输机故障报警设计和实现

设计了基于可编程逻辑控制器(PLC)控制系统的皮带运输机故障报警系统,旨在提高煤炭生产过程中皮带运输机的工作效率,并能及时预警故障。该系统采用了改进的EEMD算法,以提高齿轮箱故障特征提取效率,实现更高的输出信号信噪比和较低的信号失真度。同时,该系统引入了机器学习驱动的随机数生成模块,增强了算法的方向性,加速了改进的EEMD算法的收敛循环。通过采用改进的EEMD算法深度挖掘系统数据,并建立皮带运输机故障诊断预警体系,能有效提升皮带运输机故障报警效率,在煤炭生产领域中有着重要的工程应用价值。

刍议露天煤矿实现绿色开采的路径

露天煤矿是我国煤炭产业的重要组成部分,然而,露天煤矿开采对环境造成的综合影响亟待解决,因此绿色开采技术被认为是解决问题的基本途径。绿色开采技术旨在减少对生态环境的破坏,包括采矿方法和措施。为了实现绿色开采,需要首先明确定义绿色开采的概念和内涵,然后提出一系列绿色开采技术,如闭坑治理等措施,以减少对环境的负面影响。

干旱砾漠区露天采煤对草地植物群落特征及其稳定性影响

露天煤炭开采对区域地形地貌、水文循环和土壤植被等生态环境因子产生了较大干扰,但干旱砾漠区露天开采对周边植物群落及其稳定性的影响范围和程度仍有待深入研究,这个问题的探明才能为矿区植被恢复的精准施策提供科学依据。该文通过定量比较距露天开采区不同距离植物群落组成、多样性、生产力和稳定性变化特征,分析干旱砾漠区露天采煤对植物群落的影响范围和程度,并结合土壤性状和微气象因子的测量,探究影响干旱矿区植物群落特征的主导因子。结果表明:(1)干旱砾漠区露天开采排土场原始植被消失殆尽,开采区外围0~500 m范围内原优势物种重要值降低,伴生物种重要值增加,500 m后随着距开采区距离的增加优势植物重要值逐渐增加,至开采区800 m外植物群落组成趋于稳定;(2)开采区外围0~500 m范围内植物群落地上生物量、多样性和群落稳定性较5000 m处分别平均下降了53%、70%和37%,开采区500 m以外上述群落指标整体上变化不明显,而植被覆盖度在开采区外围不同距离并未表现出显著变化趋势;(3)土壤水分、有机质、有效氮磷钾、可溶性盐与植物群落地上生物量、多样性和稳定性呈正相关关系,而土壤pH、光照强度和地表温度与上述植物群落指标呈负相关关系。因此干旱砾漠区露天开采排土场及开采区外围0~500 m范围是矿区生态修复过程中重点考虑区域,同时研究表明干旱砾漠区植被主要分布在砾漠戈壁浅沟和季节性河道等生境相对良好的凹陷微地形条件下,综合可得出干旱砾漠区植被修复过程中可通过微地形塑造、土壤改良和乡土物种繁殖促进,以实现干旱矿区生态系统的稳定和可持续发展。

面向煤矿生产安全的智能监控系统

为了对煤矿生产过程进行安全监控,设计了生产安全智能监控系统。首先,构建了面向煤矿的智能化安全管理架构,包括调控和运营等多个主要控制环节;其次,设计了针对露天煤矿的无线有线联网监测与控制的智能监控系统;最后,分析讨论了系统的硬件组成和软件框架。实验对最易发生安全隐患的传输过程进行在线监控,分析了基于视频监控的传输画图帧图像。测试结果显示,系统可以有效预警危险状态,具备可行性。

露天煤矿车辆防碰撞升级与无人驾驶联动的智能运输管理系统

国能新疆红沙泉露天矿创造性地升级现有车辆防碰撞预警及驾驶员行为分析系统,实现其与无人驾驶卡调系统的流程联动;在保护现有系统投资的同时,充分利用无人驾驶车辆卡调系统数据接入能力多样化、数据分析能力强、调度灵活,可集中控制,运距、运输时长可精确管理等特点,实现运输作业运行安全、过程可视、结果可管,整体运输作业效率,运输成本的可量化、可分析、可预测,为运输生产安全及高效经营管理打下坚实基础。

露天煤矿安全生产隐患排查治理对策探析

露天煤矿安全生产隐患排查工作有序开展,有利于露天煤矿开采企业安全生产,降低煤矿生产安全隐患,减少安全事故。因此,在隐患排查治理工作开展过程中,应遵循全面性原则、细致化原则,从露天煤矿生产、环境、设备、人员等角度进行全面、详细的隐患识别,制定针对性的解决策略,实现露天煤矿的安全生产。

“三化五结合”安全管理模式在露天煤矿的应用分析

目的:分析“三化五结合”安全管理模式在露天煤矿的应用效果。方法:以红沙泉露天矿为研究对象,首先阐述露天矿运输现状及存在的风险,其次分析“三化五结合”安全生产模式,最后提出“三化五结合”安全管理模式在露天煤矿的具体应用措施。结果:“三化五结合”安全管理模式的应用,通过“三化”与“五结合”的实施方法,有效提升露天煤矿安全管理水平。结论:露天煤矿安全管理中“三化五结合”安全管理模式值得推广与应用。

浅谈煤矿地面消防安全管理存在的问题及对策

近几年来,煤矿企业所出现的意外事故越来越多,包括“9.27”重庆“松藻煤矿”重大火灾事故、山东招远曹家洼金矿“2·17”较大火灾事故、山东栖霞笏山五彩龙金矿“1·10”重大爆炸事故,对人民的生命安全造成了重大损失,煤矿企业在生产过程中加大消防安全管理非常重要的意义。现如今煤矿企业在生产过程中,都或多或少的存在一定的安全隐患,还有一部分煤矿将煤炭自然和地面构筑火灾列入了重大安全风险,如果不能够及时消除火灾风险,极有可能会引发巨大的意外事故,对人民的生命财产安全产生巨大的威胁。因此,在本文中就针对煤矿地面消防安全管理中存在的问题进行了简单的分析,并探讨了几点有效的解决措施。

煤矿电气综合节能技术的研究与应用

目前 ,我国在与煤矿相关的企业 ,在利润方面具有较大的提升 ,但仍然会出现大范围的浪费资源现象。而如今节能减排成为了每一个煤矿企业中的一项关键性工作任务。从目前在煤矿相关企业所导致电气方面的污染浪费的根本原因入手 , 经过针对此所采用的节能技术进行优缺点之间的对比分析 , 从而设计出全新的具有创新性的综合节能技术 ,是十分关键的。该文对此展开详细论述。

露天开采矿山采矿技术及安全策略研究

随着采矿行业的不断发展及露天采矿技术的广泛应用,为工业生产提供了大量的矿石原料。随着矿产技术及机械设备的不断升级和改进,使得露天采矿技术得到不断完善,在采矿的作业效率、矿石质量及施工过程中的安全性方面有着显著的提升。基于此,本文主要分析了露天开采矿山采矿技术及安全策略。

西北地区植被覆盖度与气候因子响应关系探究

针对西北地区植被覆盖度(FVC)与气候因子的累积与时滞双效应研究较匮乏的问题,该文以西北5省(自治区)为研究区域,基于2000—2021年MOD13A2归一化植被指数(NDVI)数据、1 km降雨及气温数据,利用Mann-Kendall突变检验和偏相关分析,分析植被对降雨、温度的累积和时滞效应。结果表明:植被覆盖度变化总体较平稳,空间上中部戈壁表现为不显著减少,陕甘北部呈显著增加;气候因子变化不明显。农用地FVC对降雨的累积及滞后月数为4~5.5个月,气温的累积效应与农用地表现为强正相关(r=0.88),累积时间为5~7个月;荒漠戈壁在气候的累积及时滞关系上均呈正相关,干旱抵抗能力较强,气候因子的累积及滞后效应时间为4~7个月,新疆气温滞后效应最为明显,可达到8个月,主要体现在草地及林地类型。