巨厚覆岩矿震孕育破裂特征与应力触发机制

【目的】深部开采巨厚覆岩破断导致引起地表震感的矿震频发,已成为制约矿区高效生产的最严峻难题,亟待改变矿区巨厚覆岩矿震频度高、防控难现状。【方法】以内蒙古自治区鄂尔多斯呼吉尔特矿区某邻空综采工作面频发巨厚覆岩矿震为研究对象,应用厚板理论分析巨厚覆岩结构破断演化规律,提取矿震波形主成分并采用矩张量反演方法定量研究矿震震源破裂机制,基于张拉、压缩及混合破裂震源主应力作用方式修正应力反演模型,改进应力反演算法,分析矿震震源孕育破裂特征及应力场演化规律,定量解析矿震应力触发机制。【结果和结论】结果表明,巨厚覆岩破断运移为矿震孕育触发的动力、能量源;主成分分析方法可快速提取因采矿环境干扰波形的主成分,为矩张量求解提供优质反演数据;修正后应力反演算法能够满足采动诱发非剪切破裂震源应力反演需求,实现对典型张拉、压缩等非剪切破裂矿震震源应力场反演;工作面邻空回采期间,顶板逐层向上与侧向采空区联动破断,采空区影响使得孕震期间顶板活动性增强,巨厚覆岩断裂特征整体呈显著张拉状态;矿震孕育过程中主应力作用方位基本一致,应力形因子分别为0.66、0.71和0.30,覆岩应力分布由单轴挤压转变为挤压张拉状态,最大主应力单轴挤压作用导致巨厚覆岩瞬时断裂释放大量弹性能是诱发“2·6”和“10·30”矿震的主要原因,工作面邻更大范围采空区开采,最大、最小主应力挤压张拉协同作用将可能诱发更大能级矿震。研究结论可为矿区及周边因矿震问题限制高效生产的矿井从源头调控降载减震提供理论支撑。

安定组地层渗透性变化下的覆岩白垩系含水层涌水规律研究

为了研究呼吉尔特矿区某深埋矿井煤层开采对地下含水层的影响,采用地下水三维数值模型对大采高深埋煤层开采过程中地下水流场的变化进行模拟研究。模拟结果显示,煤层开采对顶板白垩系含水层及侏罗系直罗组含水层流场均产生较大影响,工作面开采过程中安定组地层渗透系数发生改变,使其隔水性能产生变化,上覆白垩系含水层参与井下涌水程度随之改变,导致工作面涌水量呈阶梯状变化趋势。由于白垩系含水层富水性强于直罗组含水层,白垩系含水层依然是工作面的主要涌水来源,其贡献度达到70.4%。该结果可为呼吉尔特矿区深部大采高煤层的防治水重点提供依据。

声音增强技术在煤矿瓦斯定点监测中的应用

深入分析声音增强技术的基本原理,重点探讨该技术在瓦斯泄漏定点监测中的应用。通过自适应滤波、谱减法、盲源分离等算法,对微弱泄漏声音进行降噪增强,结合梅尔倒谱系数(Mel Frequency Cepstrum Coefficient,MFCC)、支持向量机(Support Vector Machine,SVM)等模式识别方法,实现泄漏声音的可靠识别。工程应用表明,该方案可显著提高瓦斯泄漏监测的灵敏度和可靠性。

煤矿大断面巷道掘进支护技术设计及应用研究

煤矿大断面巷道掘进支护技术是保障煤矿巷道安全稳定的关键,对于复杂地质条件下的煤矿掘进工作具有重要意义。通过对煤矿大断面巷道掘进支护技术的设计与应用研究,提出了一系列优化和改进的技术内容,为类似煤矿巷道掘进支护工程的设计和施工提供有价值的参考。

北方寒冷地区煤炭集运站筒仓保温与防冻技术研究

在北方寒冷地区的煤炭集运站,筒仓保温与防冻技术的研究至关重要。本文通过对气候特点、筒仓功能和现有技术问题的分析,提出了一套完善的保温与防冻技术方案。具体包括保温材料的选择与性能分析、筒仓结构的优化设计、保温层的施工与维护、供热系统的设计等保温技术方面的设计与优化,以及筒仓排水系统的优化、防冻液的应用与性能研究、筒仓内部环境监测与控制系统等防冻技术方面的研究与实施。通过这些措施,旨在提高筒仓的保温性能,有效防止冻结,确保煤炭集运站在寒冷气候下的正常运营。

输煤皮带张紧系统的优化设计与性能分析

输煤皮带张紧系统在煤矿输送过程中扮演着重要的角色。本文通过对张紧系统的结构与工作原理进行深入剖析,明确了其基本组成、工作原理及关键参数,并指出了当前设计存在的问题和性能瓶颈。在此基础上,提出了一套输煤皮带张紧系统的优化设计方案,包括材料选择与强度分析、传动系统设计、张紧装置设计以及控制系统的改进与智能化应用。最后,通过对系统性能进行深入分析,探讨了不同设计参数对系统性能的影响,包括能耗、输煤效率和系统稳定性。

基于电气自动化的煤炭输送带控制系统研究

传统的输送带控制系统常因故障检测能力弱和响应迟缓而导致生产效率低下。文章建立了一种基于电气自动化的煤炭输送带控制系统,通过全局自适应高动态范围成像、Canny边缘检测和Hough变换算法,提高了图像处理的亮度和清晰度,有效检测并精确定位输送带的跑偏问题。实验结果表明,该研究方法的故障检测准确率达到99.45%,显著提高了系统的可靠性和自动化水平。研究结果可为输送带控制系统的设计和优化提供理论支持。

国有企业基层党组织及党员队伍建设若干要点思考

加强国有制企业基层党组织和党员队伍的全面建设,能够有效提升战斗堡垒作用,将党员干部的先锋模范功效充分发挥出来。因此说加强基层党组织和党员队伍建设优化建设有着重要的意义,使国有企业基层党组织的组织优势和党员队伍的先锋模范作用发挥到最大。

基于人工智能的煤矿井下采掘设备电液控制系统设计

本文针对传统电液控制系统存在的不足,提出了一种基于人工智能技术的电液控制系统设计方案。该方案通过引入深度强化学习、自适应控制等智能算法,综合运用虚拟现实、故障诊断等先进技术,实现了采掘设备电液控制系统的智能化升级。实验结果表明,与传统PID(比例-积分-微分)控制相比,所设计的智能电液控制系统在响应速度、控制精度、能耗等方面均取得了显著提升,且具有优异的故障诊断与容错能力,可有效提高采掘设备的作业性能与可靠性。

智能化采煤工作面建设关键技术运用探究

智能化采煤工作面的建设活动涉及较多内容,需引进多元化的技术指标和方案,提高管理水平。在该环节,相关单位需引进智能感知与监测技术,实时把控智能化采煤工作面的状态,并且结合直线度控制和水平度控制技术,提升采煤工作面的稳定性。另外,还需要引进自适应调高技术,灵活把控采煤机的位置状态,提升采煤活动的灵活性和适应性。此外,还应当结合无人化技术、人工智能、大数据技术,大幅度提高智能化采煤工作面的信息化运作水平,以提高采煤效率和安全性。

基于震源机制解析的巨厚覆岩矿震破裂机制

鄂尔多斯矿区侏罗系煤层覆岩中常见巨厚层状砂岩组,为了解释和量化巨厚覆岩下煤层开采矿震破裂机制与顶板破断特征,基于震动波P波辐射位移场与相对矩张量反演方法,提出了以震源群为单位、微震台站为对象构建反演矩阵进行煤矿矿震震源机制反演,提高了反演效率与准确性,求解了巨厚覆岩下实体煤段与临空段工作面回采诱发大能量矿震事件的震源机制,定量分析了顶板破裂演化特征与震动波辐射影响方位。结果表明:巨厚覆岩下临空段工作面回采白垩系巨厚砂岩层开始产生破断,地表沉降量快速上升,开始出现100 kJ以上的矿震事件,矿震分布较实体煤阶段更为密集;大部分大能量矿震事件位于采空区后方,与煤层上方厚层顶板破断、滑移密切相关;巨厚覆岩下煤层开采诱发的震源顶板张拉破裂占比85%以上,临空段回采期间震源有向上扩展的趋势,剪切滑移破裂相对实体煤回采阶段有所增加;破裂面走向方向大致与工作面推进方向一致或与工作面推进方向成“X”夹角,但临空回采阶段相较实体煤阶段走向“X”夹角由30°增加至45°;震源破裂面倾角0°~30°,占比50%左右,顶板以水平离层张拉、顶板回转压缩失稳为主,产生的P波大多向下方采空区传播,对工作面回采影响较小;仅部分顶板断裂张拉与剪切滑移失稳产生的P波向周围采场传递,可能对工作面影响较大。巨厚覆岩型矿震的防治思路可从弱化巨厚覆岩的整体性、使巨厚覆岩结构分层破断的角度出发,降低巨厚覆岩整体破断诱发矿震对工作面冲击危险性的影响。

高位巨厚覆岩运移规律及矿震触发机制研究

矿震是由矿山开采引起的非天然地震活动,鄂尔多斯矿区侏罗纪煤层上方常见白垩系巨厚层状砂岩组,巨厚砂岩组破断、滑移容易诱发巨厚覆岩型矿震,研究揭示高位巨厚覆岩的内部活动演化规律与动力响应特征是巨厚覆岩型矿震灾害防控的基础。笔者基于符拉索夫厚板理论,结合地面探测孔、地表沉降以及微震监测技术,研究了鄂尔多斯某矿综放开采巨厚覆岩结构演化规律及覆岩内部活动特征,揭示了高位覆岩运动诱发矿震机制。结果表明,综放实体煤回采阶段,采空区面积较小,低位顶板垮落较为迅速,顶板破断角64°~72°,高位巨厚覆岩结构无明显裂隙产生,地表下沉量较小;邻空回采阶段,顶板破断高度向巨厚覆岩层扩展,巨厚覆岩层产生裂隙,巨厚覆岩下顶板破裂角有所增加,并且地表沉降量快速增加呈台阶式下沉。白垩系巨厚砂岩层厚较大、强度较高,推导得出邻空回采阶段工作面推进约324.3 m时,巨厚覆岩结构具备发生初次破断的条件,开始出现强矿震事件;并且其周期破断步距为83.7 m。巨厚覆岩结构破断触发矿震机制为:随采空区面积增加,顶板破裂高度逐渐扩展至高位巨厚砂岩层,该巨厚砂岩层发生竖“O-X”型初次破断、滑移以及周期性破断易诱发强矿震事件。研究结论对高位巨厚覆岩型矿震灾害的预防与治理具有指导作用。

沙漠地形下无人机激光扫描开采沉陷监测方法

针对传统测量手段在沙漠地形中难以开展的问题,本文将无人机激光扫描技术应用到沙漠地形下的煤矿开采沉陷监测中,采用了一种在工作面走向及倾向线上布设岩移观测靶标的方法,通过点云滤波、插值和数字高程模型对比分析,以及提取处理激光点云中的靶标高程两种方式,分别得到了开采沉陷区面状和点状两种形式的地表变形信息;最后通过面状沉降数据与单点沉降值的一致性分析,排除了沙丘移动对开采沉陷监测的影响,从而验证了技术的可行性。研究表明,无人机激光扫描技术在沙漠地形下进行煤矿开采沉陷监测具有极大优势,文章中提出的地表变形监测方法对于研究沙漠地形下的矿区地表变形规律有很高的应用与推广价值。

深井巨厚覆岩邻空采动强矿震孕育发生机理

矿震是深部矿井开采必然出现的动力现象,针对鄂尔多斯矿区白垩系巨厚覆岩邻空采动强矿震频发的现状,采用地面离层探测、地表岩移监测等技术,结合Reissner厚板理论与相对矩张量反演方法,分析了工作面邻空采动下白垩系巨厚覆岩破断运移特征,研究了工作面实体煤阶段向邻空回采阶段过渡区域频发矿震震源破裂模式的演化规律,揭示了白垩系巨厚覆岩深部煤层邻空采动强矿震孕育发生机理。结果表明:综放工作面实体煤回采阶段,白垩系巨厚覆岩无明显裂隙产生,地表沉降稳定,沉降量最大为0.23 m;邻空回采阶段,裂隙发育高度最大至煤层上方444.8 m处白垩系巨厚覆岩,强矿震震源处地表总是最先达到最大沉降,强矿震发生前地表最大沉降量快速增加,较1个月前监测最大沉降量增大超60%,表明白垩系巨厚覆岩破断运动为强矿震动力源,强矿震扰动作用下,巨厚覆岩失稳引起地表再次快速沉降。白垩系巨厚覆岩初次破断步距为307.7 m,与工作面实际推进度基本吻合,佐证了强矿震由白垩系巨厚覆岩初次破断诱发;巨厚覆岩破断厚度增大,其初次破断步距增幅逐渐变缓;工作面面长增大,巨厚覆岩初次破断步距线性增长,巨厚覆岩初次破断形式由横“O-X”形转变为竖“O-X”形。邻空采动下,白垩系巨厚覆岩下岩层逐级向上破断,岩层自下而上破断诱发矿震震源主导破裂模式由压缩、剪切破裂向压缩、张拉破裂转变;随着邻空工作面采空范围进一步增大,裂隙扩展至白垩系巨厚覆岩后,不稳定巨厚覆岩张拉破断是诱发“8·20”强矿震的根本原因。研究结论可为深部矿井巨厚覆岩邻空采动强矿震的防控提供参考。

呼吉尔特矿区石拉乌素煤矿矿井涌水水源判别及定量分析

针对石拉乌素煤矿主要充水含水层以及井下涌水中各含水层充水的贡献度不清等问题,采用水质全分析、同位素及有机物检测,查明了顶板巨厚复合含水层地下水以及井下涌水中主要离子、矿化度、氢氧同位素、有机物含量特征。研究结果表明:志丹群含水层地下水矿化度平均为237.05mg/L,水化学类型为HCO_(3)-Ca·Na型;直罗组含水层地下水矿化度平均为1371.09mg/L,水化学类型为SO_(4)-Na及SO_(4)·HCO_(3)-Na型;矿井水矿化度平均为1507.08mg/L,水化学类型为SO_(4)·HCO_(3)-Na型;志丹群含水层地下水、直罗组含水层地下水δD与δ^(18)O基本落在当地大气降水线上或其附近,矿井水δD与δ^(18)O基本落在志丹群含水层水和直罗组含水层水之间;白垩系志丹群含水层地下水、直罗组含水层地下水与矿井水的三维荧光光谱相似;同位素分析结果显示井田南翼矿井涌水中志丹群含水层水占31.18%,直罗组含水层水占68.82%,井田北翼矿井水中志丹群含水层水占10%,直罗组含水层水占90%;受体模型计算结果显示井田北翼矿井水中>75%的水来自于直罗组含水层,井田南翼矿井水中直罗组含水层地下水占比在50%-75%;综合分析认为,石拉乌素煤矿井下涌水受白垩系志丹群和侏罗系直罗组含水层共同补给,其中侏罗系直罗组含水层水是矿井涌水的最主要补给来源。

无人机激光扫描技术在矿区地形测量中的应用

针对石拉乌素厚风积沙覆盖下传统地形测量方式在沙漠中开展较为困难的问题,通过无人机激光扫描技术进行矿区地表地形测量,在进行一系列点云数据处理以及采用两种不同方式生成等高线后,通过精度评定验证了该技术能够测量得到高精度的地形测量成果,证明了无人机激光扫描技术在煤矿测绘生产等方面具有极高的应用与推广价值。

基于寿命衰退的煤矿设备管理数字化转型思路分析

煤矿设备是煤矿行业生产的基础工具,推动煤矿工业的持续发展,设备技术性能的好坏不仅关乎煤炭产量,而且关系到煤炭生产成本和经济效益。随着数字化经济的发展和信息化生产管理的普及,设备不断向自动化、智能化发展,对煤矿设备提出了更高的技术要求,使得煤矿设备管理数字化发展道路清晰明了。本文简述了煤矿设备管理的含义和必要性,分析设备的生命周期,并基于数字化转型背景下提出煤矿设备的优化对策,希望能够推动煤矿工业数字化的发展。

基于地音监测的冲击后危险性实时评价技术研究

在冲击地压发生后,附近区域煤岩体内的应力重新分布,在应力重新分布的过程中仍有发生二次冲击地压的风险。针对冲击地压发生后现场危险性的实时评价难题,采用实验室岩石单轴压缩实验和现场实测,分析研究了岩石试件破坏后声发射现象变化规律和冲击地压发生后地音活动规律,依据分析结果提出了采用MK趋势预警法的Z值作为冲击地压发生后危险性实时评价指标:当Z值大于0时,表明现场仍具有二次冲击地压的风险,当Z值降低至0时则表明本次冲击地压结束。通过在胡家河煤矿和孟村煤矿的应用,结果表明,Z值的变化规律能够反应冲击地压现场危险程度的变化规律,进而确定冲击地压影响结束的时间。

煤矿智能化信息管控平台建设分析

智能化信息管控平台建设对于煤矿井下各种灾害的防治具有十分重要的意义。结合智能化信息管控平台建设的内容,重点分析了其建设方案,包括总体技术要求、技术框架和业务框架。在智能化信息管控平台建成后,有利于实现减员增效和增强对各种灾害的抵抗能力。希望此次理论研究可以为实际中煤矿智能化信息管控平台的建设提供一定的参考。

浅埋煤层重复开采导水通道渗流特征研究

为了研究陕北浅埋煤层在重复开采条件下导水通道的渗流特征,以陕北某矿区为研究对象,采用相似材料模拟与数值模拟相结合的手段,对固液耦合状态下浅埋煤层重复开采时导水通道的渗流特征进行模拟。结果表明,浅埋双煤层开采结束后导水裂隙带高度发育至地表,含水层与隔水层受到扰动破坏,含水层中水体突破隔水层发生大量下渗,并且在工作面中心、切眼侧与终采线上方岩层含水率较高,其他区域含水率相对较低。根据含水率测定结果得出浅埋双煤层开采结束后含水层与土岩结合面的含水率的预测公式。实验结果对煤矿安全高效开采、矿区生态环境保护有重要意义。