山东能源新汶矿业集团加强煤矿工会工作

工会对于国家政府部门以及各企业来说,都具有非常重要的作用,工会属于单位最小的群众性组织。对于煤矿企业也不例外,工会让煤矿企业更具有生命力,让企业的领导层与普通的职工之间拥有了更加紧密的联系。在新的形势下,煤矿企业要想得到更快更好的发展,就必须要做好工会工作。

流固耦合作用下含不同长度裂隙灰岩注浆加固特性试验研究

黄河北煤田因矿井水害影响,安全高效开采煤炭资源成为矿井发展的关键瓶颈。注浆技术是当前解决矿井水害问题的重要手段,不仅能解放大量受到水害威胁的煤炭资源,而且对保护地下水资源具有积极意义。对黄河北煤田邱集煤矿取得的灰岩试样开展室试验,观察了灰岩的细观特征,获取了流固耦合作用下含不同长度裂隙灰岩的力学特性及注浆加固特性,通过理论分析得到了灰岩随预制裂隙长度变化时,起裂强度的变化规律,分析了注浆加固机理。结果表明:注浆后岩石的强度、韧性得到明显改善,注浆前的灰岩有明显的脆性特征,注浆后灰岩的脆性降低延性增强;注浆加固体的破坏程度随着裂隙长度的增加越来越剧烈,当裂隙长度较大时伴随有水平方向的裂隙发育;注浆加固体的峰前渗透率的降低程度较小,峰后渗透率有明显的降低,灰岩渗透率最大阶段产生在峰后阶段、而渗透率最小的阶段发生在应力–应变曲线的线弹性阶段,并且裂隙长度越长越容易出现渗透率双峰现象。使用连续介质力学理论推导得到了注浆加固体起裂强度和断裂韧度的计算式,理论证明了注浆加固体的强度大于原岩试样;岩石弹性模量与注浆形成的结合体的弹性模量的差异越大,注浆对岩石强度的影响越弱。

灰岩含水层定向钻孔注浆效果智能评价方法研究

基于黄河北煤田邱集煤矿现场注浆工程,通过XGboost、支持向量机、K近邻和BP人工神经网络四种算法,对灰岩定向钻孔的注浆效果进行科学分析。研究表明,XGboost、支持向量机、K近邻的模型精度均达不到0.9,而BP人工神经网络测试的拟合程度达0.93,使用现场数据测试准确度达0.9,证明了BP人工神经网络评价注浆效果的可行性和准确性;最后运用MATLAB提出了一种基于BP人工神经网络的注浆效果智能化评价方法,并根据模型制作了简单的演示平台,实现了注浆效果评价的智能化与快捷化。

利用水波初至偏振方位反演海底地震仪位置及方位

OBS(Ocean Bottom Seismometer,海底地震仪)在布放到海底之后,其方位指向通常是随机的;由于海流等因素的影响,其实际位置通常也会偏离投放位置,因此需要对其位置及方位进行重定位定向。针对目前的定位和定向方法大多基于走时计算,本文首先讨论了利用海底地震仪的水波初至偏振方位进行海底地震仪水平位置及方位重定位定向的线性反演方法和非线性反演方法,给出了线性反演的近似公式,并分析了近似公式的误差;然后,通过大量理论模型试验对比了两种方法的误差及稳定性;最后,对我国南海某地的5台OBS实测数据进行了反演处理。理论模型试验结果表明,在一些特殊情况下,线性反演存在不收敛的情况,而非线性方法则具有较好的稳定性和较高的精度。非线性反演方法采用差分演化算法,对比了直接优化方位角残差目标函数和双差法,结果表明,对于理论模型和实际数据两种方法得到的结果几乎完全相同,但迭代收敛情况双差法明显好于前者,双差法经600余次迭代达到最优稳定状态,而前者在迭代1000多次之后才达到稳定最优状态。

基于HSV色彩空间及改进二维伽马函数的井下图像增强算法

为解决井下光照条件不足、光照不均引起的视频图像质量低下的问题,构造了一种改进二维伽马函数并以此提出了一种基于HSV色彩空间,作用于图像明度和饱和度分量的井下图像质量增强算法。以综采工作面以及井下泵房处图像为增强对象,将算法与目前主流的图像增强算法进行对比验证。结果表明,在井下环境下该算法对井下低亮度区域有着较好的增强效果,一定程度上满足了井下视频图像质量增强需求。

基于GIS的煤矿机电设备精细化管理系统设计与测试分析

本文基于GIS地图开发工具设计了适用于煤矿机电设备的精细化管理系统。该系统可以实现煤矿机电设备从采购、入库到领用、出库,再到点检、维修、报废的全生命周期管理;使用点检仪实时获取机电设备的运行数据,在MySQL数据库与GIS地图之间实现数据共享,配合电子地图实现可视化管理,为煤矿管理人员提供了便利。从测试情况来看,该系统的登录认证、设备领用与设备维修等基本功能可以正常实现,达到了设计预期。

国外能源管理师制度实施借鉴研究

随着经济和社会的高速发展,我国能源供求的矛盾越来越突出,能源安全已经成为制约我国经济社会可持续发展的重大问题。建立系统完善的能源管理师制度可以极大地提高能源管理的水平,促进经济的快速发展。目前,日本、美国和欧盟等能源利用先进国家或地区已普遍建立能源管理师制度,并在能源管理中发挥了巨大的作用。对日本、美国、欧洲能源管理师制度的研究,可以为我们开展能源管理师工作提供借鉴。

能源数据综合采集系统的研究

分析了RS485总线、GPRS、WiFi这三种现有的矿山能源数据采集方式的优缺点,指出应引入新的数据采集方式,以提高数据采集的准确性和及时性;给出了一种能源数据综合采集系统的总体结构,指出该系统可根据矿山实际情况灵活采用有线、无线、人工方式采集能源数据;提出在综合利用现有工业以太网和数据采集方式的基础上,将Modbus串行通信协议和ZigBee无线通信协议应用于能源数据综合采集系统中的方案,以提高系统数据采集的稳定性;介绍了集中器的硬件结构,指出该集中器具有多种数据接口,可以方便地与其它设备互联,实现能源数据的有效传输。

定向区域注浆三维模拟试验系统研制及应用

定向区域注浆改造含水层是矿井水害防治的有效途径之一。为研究定向区域注浆浆液扩散规律,自主研制了定向区域注浆三维模拟试验系统。该系统主要由试验台、注浆系统、注水系统及数据监测等子系统组成,可实现定向钻孔注浆模拟、浆液三维扩散模拟、高承压水模拟和区域化注浆模拟等功能。系统可独立控制注浆孔单元,实现多孔、多序次注浆,借助6个注浆孔模拟不同注浆压力、浆液黏度、注浆速率、水灰比等多种参数影响下的浆液流动过程,并可实现动/静(高)水压环境下浆液扩散过程的实时监测。以200、250、300 mm模拟裸孔长度为研究对象,初步探究了定向注浆作用下裸孔注浆浆液扩散的特征及其效果。研究发现:在仅有裸孔长度为变量的情况下,浆液扩散范围不会随裸孔长度的线性增加而同步线性增加;短裸孔的浆液结石体呈现以钻探裸孔为轴心的圆柱状,长裸孔的浆液结石体呈现以钻探裸孔为轴心的圆台状;裸孔增加相同的长度,裸孔越长,浆液在裸孔两端的扩散范围差值越大,同时压力损失越多,浆液扩散的距离越小。将试验所得浆液扩散半径与Maag公式计算所得浆液扩散半径进行对比,发现注浆裸孔长度为200 mm时,两数值仅相差2.8%,试验结果符合Maag球形扩散理论规律,验证了本试验系统的科学性与合理性。

不同渗透率灰岩裸孔注浆浆液扩散特性

定向钻孔注浆是防治煤层底板水害的重要技术。基于邱集煤矿水文地质特征,利用COMSOL Multiphysics中达西两相流模块建立灰岩岩溶裂隙含水层的钻探裸孔注浆模型,开展顺层分支裸孔注浆浆液扩散的模拟研究,分析不同渗透率灰岩注浆裸孔浆液扩散特性。结果表明:随着时间的推移,浆液扩散呈孔口位置扩散距离远、裸孔末端扩散距离近的特征;渗透率增加3.5×10^(-12)m^(2)时,浆液扩散面积增加300~500 m^(2),注浆孔口的浆液扩散形态差异明显;渗透率为8.5×10^(-12)m^(2)时,浆液在孔口横向扩散距离为45 m;渗透率为1.5×10^(-12)m^(2)时,浆液在孔口横向扩散距离仅为20 m,浆液扩散形态沿裸孔呈细长状。结合工程实践分析表明,在渗透率为1.2×10-12,5.4×10^(-12)m^(2)和8.9×10^(-12)m^(2)附近的徐灰岩溶裂隙区域,获得的浆液实际扩散距离稍小于浆液模拟扩散距离,主要是因为实际岩溶裂隙开度、粗糙度不一等原因所致,验证了模拟研究结果的准确性。研究结果为黄河北煤田类似水害问题的治理和定向钻孔高质量精准注浆技术提供了科学参考。

黄河北煤田定向钻孔注浆效果的全周期评价方法

含水层注浆是治理煤矿底板水害的主要方法之一。为研究定向钻分支孔注浆的实际效果,以山东省邱集煤矿现场注浆作为工程背景,基于源头保障、过程控制、科学分析的注浆效果评价原则,通过钻孔顺层率、注浆终压、浆液流量、透水率、注浆后岩层渗透系数和涌水量等参数从注浆前、注浆中和注浆后3个时期对注浆效果进行全周期综合评价。结果表明,注浆改造后灰岩的渗透系数0.000613 m/d,具备了极微透水岩体的条件,预计煤层开采时底板正常涌水量27.37 m^(3)/h,最大涌水量41.06 m^(3)/h,定向钻孔注浆对岩溶裂隙和导水通道等进行了有效封堵,满足了工作面的回采要求,表明定向钻孔注浆的全周期评价方法是科学合理的。

瓦斯治理保护层开采层位优选方案研究

随着开采深度的逐步加大,阜生煤业的煤层瓦斯含量和压力也在相应增大,严重影响到了煤矿的安全生产,为消除瓦斯制约,阜生煤业预研究开采保护层,提出了开采上保护层13号煤、14号煤和开采下保护层煤层17m下的铝土泥岩等3种方案。经过安全、保护效果、经济效益等三方面的科学比较,最终得出,首选方案是将约17m的铝土泥岩作为下保护层,第二选择方案是14号煤层为上保护层,备选方案是13号煤为上保护层。

煤矿深部开采冲击地压监测解危关键技术研究

针对煤矿深部开采冲击地压监测防治难题,采用理论分析、数值模拟、室内试验和现场监测相结合的综合研究方法,研究了深部应变型、断层滑移型和坚硬顶板型3类冲击地压的致灾机理,提出了煤岩组合冲击能速度指数和卸围压冲击能速度指数两个新指标,建立了与冲击地压类型相适应的煤岩冲击倾向性评价体系,获得了深部开采3类冲击地压的前兆信息特征,给出了以深部开采冲击地压类型为导向的监测预警及组合式卸压解危方法,研发了钻孔施工与预警同步一体化技术。结果表明:(1)深部应变型冲击地压是围岩系统能量积聚大于能量释放与耗散之和的结果;与浅部开采相比,深部坚硬顶板破断释放的变形能明显增大,以及深部断层更易发生错动滑移;(2)深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压的冲击倾向性评价需在国家标准基础上分别增加卸围压冲击能速度指数、煤岩组合冲击能速度指数,而对于深部断层滑移型冲击地压,这两个指标均需增加;(3)深部应变型和深部坚硬顶板型冲击地压监测预警应以能量和应力判据为主,但深部断层滑移型冲击地压应以能量判据为主;(4)深部应变型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部坚硬顶板型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、深孔断顶爆破、大直径钻孔、断底和煤层注水;深部断层型冲击地压解危方法优先顺序为开采保护层、大直径钻孔和煤层注水;(5)采用钻孔施工与预警同步一体化技术,可在钻孔施工过程中通过监测煤粉量和应力变化信息,对施工过程中可能发生的冲击危险进行同步预警。煤矿深部开采冲击地压防治作为一个复杂的系统工程,以科学分类为基础的系统防治技术体系仍是深部开采冲击地压需要重点攻关的研究方向。

坚硬顶板型冲击地压发生机理及监测预警研究

针对坚硬顶板条件下冲击地压发生频率高、强度大、破坏范围广等问题,以华丰煤矿1411工作面为工程背景,采用理论分析研究了坚硬顶板型冲击地压发生机理,分析了坚硬顶板型工作面的声发射及应力前兆信息特点,最后进行了现场实践。研究结果表明:坚硬顶板型冲击地压以能量及应力判据为主,冲击地压前兆信息主要有2个特点,即能量增大和应力突变;坚硬顶板悬空长度大,导致煤体内部集中应力持续升高,若积聚的大量弹性能不能有效安全释放,可能会导致冲击地压的发生;采用声发射和应力监测手段可及时得到坚硬顶板工作面回采过程中煤体应力及能量动态发展情况,从而对冲击危险进行预警。结合现场条件,设计采用大直径钻孔和深孔断顶爆破进行卸压解危,卸压前后最大钻粉量由4 kg/m降为3 kg/m、应力集中系数由2.03降1.72,且支承压力峰值向深部转移,煤体应力集中得到明显释放,卸压效果较好。

千米深井强冲击倾向性煤层冲击地压防治实践

针对华丰煤矿开采深度达1150m的4号煤层具有强冲击倾向性、直接顶具有中等冲击倾向性,工作面开采过程中面临严重的冲击地压威胁等问题,为了防止开采期间冲击地压的发生,对准备工作面实施区域卸压,开采上下解放层,施工直径108mm、深度30m、孔间距2.5m的煤层大直径卸压钻孔等措施,当准备工作面煤层应力降低30%～50%后,再在工作面回采过程中通过微震监测、矿震监测、地音监测、应力监测和钻屑法监测等技术进行监测。实践证明,对准备工作面实施区域卸压和冲击地压监测技术,可有效防止破坏性冲击地压的发生。

深井大采高综放开采微震监测技术研究

基于微震监测技术在回采工作面的应用,采用该技术对厚表土深井综放开采工作面覆岩运动规律和采动支承压力分布规律进行了研究,并结合监测参数为工作面支架工作阻力的确定提供依据。研究结果表明:工作面周期来压步距21.6～25.4 m,平均23.4 m;高位顶板来压步距56.3～62.3 m,平均59.3 m,最大断裂高度70 m;煤层直接顶厚度、基本顶板和高位顶板厚度分别为30、20、20 m;工作面走向支承压力影响范围42.7～54.2 m,平均48.6 m,并确定了支承压力峰值位置,为矿井回采过程中超前支护距离的确定提供理论依据。根据微震监测技术获得的矿压参数确定支架合理的工作阻力为15 000 kN。

深井强冲击倾向性厚煤层无煤柱沿空掘巷技术

为了解决深部矿井具有强冲击地压倾向性的厚煤层煤柱承压大、煤柱冲击地压防治难等问题,华丰煤矿在1411工作面对垂直完全无煤柱沿空掘巷布置方式进行试验,对1410下平巷与1411上平巷留设窄煤柱沿空掘巷所造成的巷道变形量大、冲击地压大进行了治理。矿压及微震观测数据表明,巷道顶底板变形量减少131.5 mm,矿震等级、释放能量及次数明显下降,里氏0.8级以上的矿震减少87%,释放能量减少96%。

采动影响下突出煤层地质异常区域的微震特征规律研究

煤与瓦斯突出灾害是当前威胁矿井安全生产最为严重的动力灾害之一,断层等地质异常区域极易诱发该类事故的发生。通过分析采动影响下突出煤层的断层活化力学机制,以贵州某突出矿井掘进巷道为例,利用高精度微震监测系统对掘进过程中的微震时空分布与演化规律进行了研究,分析并获得了采动范围内地质异常区域的微震响应规律。结果表明,工作面掘进期间微震事件群普遍分布于巷道周围,最远可达前方112.8m、后方91.0m;采动引起断层上下盘错动导致岩体内部能量的释放,是断层活化型微震活动的主要原因。通过对采动过程中影响范围内断层的实时监测发现,在与断层区域相距15m时,该区域微震事件增加,初期以大能量震动信号为主;随着与断层距离的缩小(5m),微震事件数逐步增加到峰值,并主要聚集于断裂面周围;随着断层形成新的稳定结构,微震活动减弱并逐渐恢复平稳,这时微震事件逐渐减少直至平静。由此可以看出,采动影响下的地质异常区域存在明显的微震响应特征,这为深入分析断层控制型瓦斯突出事故发生机理,实现煤与瓦斯突出的准确预警提供了一种新的思路。

断顶爆破治理冲击地压技术研究与应用

新汶矿区的主采煤层顶板均为较坚硬的砂岩,厚而坚硬的顶板较难垮落,在工作面回采过程中在采空区形成大面积悬顶,顶板对煤体压缩做功积聚大量的弹性能,为有效地防治冲击地压,确定了合理的爆破方案对顶板实施了爆破卸压,并通过数值模拟和应力现场实测表明,超前爆破明显改善了顶板条件,获得了有效的应力释放和卸压效果,从而很大程度避免了冲击地压的发生。

巨厚砾岩层爆破掘进快速建井技术

立井建设投资大、施工周期长,快速建井技术对于缩短施工周期、保证煤炭生产连续性意义重大。华丰煤矿中部立风井主要地层为巨厚砾岩层,在其建设过程中,不仅存在施工速度慢的问题,而且爆破掘进时经常"揭不开盖",出现爆破内部作用现象。针对以上问题,基于自由面的爆破效应原理,通过对自由面影响掏槽效果的研究,利用不同深度分阶分段掏槽方式,解决了"揭不开盖"的难题。在设备配套和施工组织管理方面,提出了施工机械"五大"配套方案,建立了施工人员的培养、施工设备的管理制度,通过采用多种平行交叉作业方式,极大的提高了掘进速度。在华丰矿中部立风井的建设中,月进尺明显提高,最快达到160 m,证明了该技术对提高掘进速度的有效性。