保德煤矿防治水管理体系构建与实践

保德煤矿井田位于天桥岩溶水文地质单元径流区的末端,矿井主采煤层均属"带压开采",奥灰岩含水层对矿井安全构成威胁。针对矿井复杂的水文地质条件,通过多年来在防治水管理中不断探索,保德煤矿构建了以"体制建设、勘察研究、预测预报、超前防探、应急管理"为基础的综合防治水管理体系,有效控制了矿井水害事故的发生。

保德煤矿8~#煤层瓦斯赋存主要影响因素分析

通过对保德煤矿8~#煤层瓦斯含量的测定,结合保德煤矿煤层埋深、地质构造、邻近层发育以及与8~#煤层的层间距、冲刷带等情况,研究了8~#煤层瓦斯赋存特征、分布规律以及其影响因素。结果表明:煤层瓦斯含量总体上随煤层埋深线性增大。此外,局部还受褶曲、断层、6~#煤层发育情况、冲刷带影响。通过掌握煤层瓦斯赋存的特征和影响因素可以更准确地对采掘工作面瓦斯涌出量进行预测,为抽放钻孔布置提供理论依据,对煤矿的安全生产具有重要意义。

保德煤矿刘家堰泵站瓦斯抽采泵选型研究

针对保德煤矿瓦斯涌出及瓦斯抽采情况,介绍了8号煤层五盘区瓦斯抽采工艺和抽采钻孔布置,计算了抽采管径和抽采管路阻力,并通过计算抽采泵标况流量,抽采泵工况压力和工况流量进行了抽采泵的选型,通过合理的选型保证瓦斯抽采安全,保证煤矿安全生产。

保德煤矿CO_2预裂爆破增透技术试验研究

介绍了液态CO_2预裂爆破增透技术原理及预裂装置。现场试验表明:预裂爆破后煤层透气性系数增大了2.0~6.8倍,预裂钻孔浓度提高1.38倍;预裂钻孔的百米钻孔瓦斯抽采量是对比孔的4.6~11.5倍。试验取得较好的效果。

U型水平井技术在保德煤矿抽采瓦斯的应用与实践

首次在保德煤矿利用U型井抽采瓦斯,工程试验井结合煤矿的井下巷道布置,采取与巷道平行的轨迹设计,增大了钻井过程中轨迹控制的难度,通过实践验证了技术思路和工程措施,取得了良好的技术效果,项目不但预抽解决8煤巷道掘进安全,而且可以实现对下方煤层的瓦斯抽采,还可以抽采相邻工作面开采的泄压瓦斯及部分采空区瓦斯。

保德煤矿综放工作面旋转开采关键技术研究

针对边界三角煤及不规则块段造成三角煤丢失、资源浪费的难题,以保德煤矿81308综放工作面为工程背景,基于三角煤实心旋转开采技术理论,结合地质条件及工作面现状,研究了三角煤开采回风巷布置、端头设备搭接、回采工艺及顶板控制关键技术。研究结果表明:①采用分段折线式方法设计回风平巷旋转段,减少了工作面长度的变化;②前部刮板输送机提前加装输送机槽并将端头支架与装载机向副帮偏移5°,解决了前、后部刮板输送机与转载机搭接的难题;③采取机尾割三角煤斜切进刀的单向割煤工艺,实现了工作面连续推进;④采取机头支架不放煤工艺和配备单体支柱,保证了旋转中心附近的顶板稳定性。通过综放工作面旋转开采关键技术的应用,成功回采了边界三角煤。

保德煤矿智能综放工作面建设关键技术研究

针对现有智能综放工作面建设的研究成果缺乏某个综放工作面系统化建设实施研究的问题,以国家能源集团神东煤炭集团有限责任公司保德煤矿81309智能综放工作面为研究背景,在液压支架电液控制系统及综采自动化系统配置的基础上,详细介绍了设备升级改造、有限透明开采模型构建、智能放煤工艺决策、煤矸识别方法优化、多模式融合集成控制等关键技术。①对采煤机电控系统进行国产化升级改造,加装惯导系统,配套光纤复合电缆/5G通信,实现采煤机姿态及控制数据高效稳定传输。采用迈步自移设备列车系统并配套管缆伸缩装置,实现设备列车拉移由1~2人完成。②对智能规划中心数据源中的地质模型进行迭代修正,经过一系列换算和多源异构数据融合,形成有限透明开采地质模型。③针对81309工作面一刀一放2轮顺序放煤方式,构建了10个智能综放回采阶段并设计了对应的采煤机、综放液压支架、前后刮板输送机的动作和时间,实现了中部跟机自动化采放、三角煤区域自动开采。④采用振动煤矸识别与视频煤矸识别相结合的方式,建成智能综放煤矸识别系统。⑤以SAM型综采自动化控制系统为枢纽,通过整合液压支架电液控制、视频监控、采煤机电控、三机泵站集控,构建出智能化集中控制系统,初步建成基于透明开采的“采−支−识−放−运”各环节自适应的综放开采工作面。调试结果表明,81309综放工作面中部实现单班自动控制割煤4刀,液压支架实现自动跟机拉架、联动收伸护帮/伸缩梁、自主推溜等功能,智能化集中控制系统可一键启停生产系统,对设备运行数据进行实时监控。

高位抽放钻孔在保德煤矿81502工作面的应用

为解决保德煤矿工作面回采过程中回风隅角瓦斯浓度大的问题,在81502工作面施工试验性高位钻孔进行瓦斯抽放。根据瓦斯抽放数据对高位钻孔瓦斯抽放效果进行了比较分析,对保德煤矿五盘区高位钻孔的最佳布孔参数进行了优化,提高了瓦斯抽放效果,确定了五盘区高位钻孔的抽放参数,高位抽放钻孔可以作为保证矿井安全生产的有效手段。

煤矿总工程师在保德煤矿安全技术管理中的作用探讨

煤矿总工程师作为安全技术总负责人,对于煤矿安全、高效生产启决定性作用。分析了当前总工程师在安全技术管理工作当中存在的问题,得出了总工程师在煤矿安全管理中作用的良好发挥、话语权的不断提高是确保矿井安全生产的重要保障。在此基础上,结合保德煤矿总工程师技术管理经验及现场实践,提出煤矿技术管理要在"五强五重"方面下功夫的观点,即"强理念重宣贯;强主体重全员;强规范重落实;强系统重评价;强科研重创新"。同时给出了实现总工程师在煤矿安全技术管理上"话语权"的意义及主要途径。

保德煤矿81505工作面覆岩运动及矿压显现规律研究

综放开采技术是厚煤层开采的重要发展方向之一,并且在我国很多矿区都得到了推广应用。论文以保德煤矿81505工作面7.6m综放开采为研究对象,通过理论分析计算、相似材料模拟及数值计算等手段研究了大采高采场的覆岩运动规律、矿压显现特征、支架工作阻力选择的合理性等问题,论文研究能够为保德煤矿综放工作面设备配套、安全高效生产提供理论参数和依据,为类似赋存条件的矿区煤层安全高效生产提供参考。

保德煤矿多层夹矸低透气性厚煤层多分支穿矸钻孔施工及抽采效果研究

为解决保德煤矿多层夹矸低透气性煤层瓦斯抽采效率低的问题,在矿井三盘区和二盘区采用不同施工工艺实施了多分支穿矸瓦斯抽采定向长钻孔。根据现场实验及瓦斯抽采数据对比,优化了保德煤矿瓦斯抽采定向长钻孔的施工工艺,提高了瓦斯抽采效果。

基于Asterisk系统的自助呼叫中心在保德煤矿的应用

随着煤矿智能化建设项目的持续推进,煤矿原有的模拟电话系统已无法适应呼叫中心业务数字化升级的要求,且在原有程控交换机上进行业务配置升级,也已无法获得相关设备厂商的技术支持。保德煤矿使用的程控交换机设备多数已使用20年以上,虽然稳定可靠,但是功能配置硬化,无法融入煤矿智能化建设的创新体系中。程控交换机需要使用专门的硬件环境或者语音对相关号码进行接听、拨号、指令配置,不但需要原有设备配套厂商的专业话务人员进行操作和调试,而且该程控交换技术已经面临被新技术取代的趋势,对现有设备维护升级意义不大。

煤矿井下应急救援与交通指挥系统的研究

对于井下车辆紧急避险和救援与车辆指挥领域,由于处于多学科交叉点,很少有研究。基于此,研究了基于信息技术的煤矿井下应急救援与交通指挥系统,详细阐述了该系统的基本组成、工作原理及设计方案。该系统由地面控制软件系统和井下通信执行硬件2个部分组成,基于SQL数据库的数据共享编程和面向对象的C#开发语言实现。全面分析了矿井可能出现的各种事故,并制定煤矿应急救援体系和交通规则,通过对系统测试,调度员能及时准确地了解井下交通状况,当发生事故时候能够及时启动应急救援或紧急避险体系。科技查新结果表明,该技术将有助于煤矿井下矿井灾害时期的避险、救援指挥和车辆交通安全,在国内外具有实质性技术特点。

煤矿井下2570 m顺煤层超深定向孔高效成孔关键技术

针对现有定向钻进技术装备不能满足超长工作面瓦斯大区域治理对井下顺煤层定向钻孔深度要求的问题,提出利用泥浆脉冲无线随钻测量系统替代有线随钻测量系统进行钻进参数测量,避免了有线随钻测量系统信号传输受通缆钻杆影响的问题;基于近水平钻孔回转钻进的"岩屑楔"理论,通过优化螺杆钻具结构及调整钻进工艺参数实现复合钻进状态下钻孔增、降、稳倾角调节,进一步提高了复合钻进进尺比例,使钻进系统压力明显降低。结合保德煤矿生产需要施工完成主孔深度2 570 m、孔径120mm的顺煤层超长定向钻孔,钻孔平均日进尺达到200 m以上,通过对该超深孔施工关键装备适应性分析可知:钻进装备稳定可靠,无线随钻测量系统信号在超深钻孔中传输稳定,复合钻进倾角控制效果良好,系统压力参数下降明显,说明该套技术装备能满足煤矿井下2 500 m顺煤层超深定向钻孔的施工要求。研究成果可为顺煤层超深定向钻孔施工和超长工作面瓦斯超前治理提供重要借鉴。

煤矿供电系统防越级跳闸技术应用研究

在我国煤炭开采过程中,由于地理条件、技术条件、管理条件等因素不同,以及其他相关因素的差异性和不确定性,致使煤矿企业供电系统越级跳闸问题普遍存在。这将给煤矿开采带来诸如大面积停电、电缆着火等方面的极大安全隐患。因此,结合保德煤矿在实际生产过程中出现的供电系统越级跳闸问题,分析了其原因,根据相关问题的规律性,总结经验,并提出了具体的解决措施。

无人化智能煤矿建设探索与实践

以保德煤矿智能化建设为背景,详细介绍了其“四化融合”即装备智能化、生产无人化、管控一体化、建设标准化的发展新模式,并根据81309智能化综放工作面建设的阶段成果,阐述了综放工作面智能化建设路径和管理模式,分析了制约放顶煤智能化发展的关键技术,指出现阶段的煤矿开采智能化发展仍处于初级阶段,距离真正的智能化生产和运营差距依然很大。

煤矿井下无线定位多功能传感器研究

煤矿安全监控系统中最前端的信号采集设备传感器至关重要,但是目前煤矿井下传感器技术有待改进和提升。基于此,开展了煤矿井下无线定位多功能传感器的研究,并对传感器定位性能、多信息传输进行了测试,测试结果表明,煤矿井下传感器的无线传输、定位、故障诊断等核心功能达到预期目标。

浅析槽波地震探测煤矿综采面的应用

利用槽波地震探测是实现工作面安全高效的主要保障。通过槽波地震探测技术,结合槽波地震勘探设计、现场施工与数据采集及数据精细化处理的技术体系,对保德煤矿81505综放工作面断层、陷落柱等其他地质异常体进行精细探测。通过收集目标工作面的槽波,结合槽波投射法及槽波反射法,同时对探测区域进行CT成像,对探测结果进行综合解释。结果发现,当槽波穿过工作面时,能量没有发生明显减小,同时工作面内的折射波速度也无异常,说明工作面内煤层正常,没有发现落差大于煤厚1/2的断层或薄煤带及其它地质异常。

综放工作面瓦斯综合抽采治理技术

针对保德煤矿随着开采深度不断加大,煤层瓦斯含量逐步增加的问题,建立了深部煤层瓦斯综合抽采治理模式。回采工作面采用本煤层顺层钻孔和千米钻孔相结合的瓦斯抽采方法,掘进工作面采用母巷羽翼超前预抽方法,采空区采用在联络巷埋管抽采瓦斯的方法。结果表明:采用上述瓦斯综合抽采治理技术后,采煤工作面瓦斯抽采浓度和预抽率均在10%以上,残余瓦斯含量控制在4.5m3/t以下;掘进工作面残余瓦斯含量降低至4.5 m3/t以下,残余瓦斯压力均降低至0.2 MPa以下,且掘进期间工作面和回风流中最高瓦斯浓度均在0.3%以下;采用联络巷埋管抽取采空区瓦斯后,工作面上隅角瓦斯浓度由之前平均0.6%降低到0.3%以下,最大抽采瓦斯纯量13.60 m3/min,最高瓦斯浓度40%。通过瓦斯综合抽采技术,有效降低了工作面瓦斯浓度,有效保障了工作面安全高效回采。

地面U型钻井抽采低阶厚煤层瓦斯工艺的应用研究

为解决我国煤矿区低阶厚煤层高效开采煤层气的难题,以神东煤炭集团保德煤矿二盘区煤层为研究区,通过技术方案的比选,提出了采用地面U型钻井抽采低阶厚煤层气藏资源的方法。结果表明:通过近2 a的联合排采,所施工的地面U型钻井最高产气量为3133.241 m 3/d,累计产气量72.63万m 3,且连续231 d的产气量超过2400 m 3/d。该技术在保德煤矿低阶厚煤层中的成功应用,标志着我国煤矿区低煤阶储层煤层气勘探开发的跨越式发展,对保障国家能源安全、促进社会经济发展具有重要意义。