贵州省煤矿瓦斯赋存规律研究

贵州省煤矿多处于复杂地质地形条件的山区,矿井中煤层瓦斯含量大,"高突"矿井数量占的比例较大,瓦斯灾害严重。选取煤层埋深这个矿区内影响煤层瓦斯含量变化的重要因素与煤层瓦斯含量之间的关系进行灰色分析和回归,通过研究复杂地质地形条件下"高突"矿井瓦斯含量与煤层埋深的实测数据,发现瓦斯含量与埋深符合对数函数规律,即随着煤层埋深的增加,瓦斯含量逐渐增加,增加的速率逐渐减小,直至煤层瓦斯含量不再增加。

基于瓦斯地质可视化的差异化协同抽采技术研究

为了解决突出煤层固定孔间距的抽采方式难以满足瓦斯灾害的高效、协同治理的需求,以林华煤矿2091工作面为工程背景,提出一种基于瓦斯地质可视化的差异化协同抽采技术,取代以往抽采钻孔的粗放设计模式。首先将瓦斯地质等相关信息录入瓦斯地质可视化系统,通过系统实现工作面瓦斯地质信息的动态展示和可视化;其次制定瓦斯含量界定准则,识别与划分工作面的低瓦斯区、中瓦斯区和高瓦斯区,在“应抽尽抽”的原则下,结合采掘进度差异化设计抽采钻孔;最后通过防突信息分析模块自动生成防突预测图,有效识别瓦斯治理空白带,进一步优化抽采钻孔设计。研究表明:2091工作面整体抽采时间控制在30~150 d,残余瓦斯含量为4.53~5.88 m^(3)/t,回风瓦斯浓度为0.22%~0.41%,上隅角瓦斯浓度为0.30%~0.47%,实现了对2091工作面瓦斯高效、协同治理。

基于大数据分析的油气生产集团安全管控平台建设研究

为切实解决大型油气集团下属企业场地分散、业务类型繁多、安全风险较高、现场监管不便等难题,以贵州乌江能源集团有限责任公司及其下属企业为研究对象,设计并研发了一种基于大数据分析的大型能源集团安全管控平台。该平台建设了涵盖火电、水电、页岩气、煤层气、光伏、管网、技术服务等业务于一体的视频监控与远程指挥系统、安全管控与应急救援系统、移动应用系统及调度大厅,通过应用物联网、AR、云计算及大数据等技术手段,将分散的下属企业生产现场监控视频及设备运行数据等实时上传至集中管控平台,依托算法中台、技术中台实现了在线行为分析报警和远程视频指挥调度,通过建立应急管理预案库,实现了特定场景下应急预案响应、应急资源调度、应急机构定位及应急模拟演练等。该平台克服了点多面广情况下传统安全巡查的缺点,以大数据分析手段实时掌控各现场安全生产状态,对大型能源集团提升安全管理效能具有借鉴意义。

贵州省煤矿基本信息采集平台建设研究

随着信息化时代不断地深入发展,煤矿信息化平台建设越来越成为行业主管部门和煤矿企业发展的必然所需。论文基于我省煤矿企业的信息化水平和现状,提出建设贵州省煤矿基本信息采集平台。主要通过平台架构、数据采集、人员培训和功能实现等方面对平台实施建设。从而提高贵州省煤矿企业工作效率,为专业建设提供服务,为煤矿安全生产提供有力保障。

矿用设备安全评价检测检验平台建设研究

煤矿设备安全检测检验机构、安全评价检测检验市场乱象丛生,存在恶意低价竞争,煤矿存在资质挂靠、伪造检测检验报告现象,行管部门信息化系统薄弱,与煤矿设备检测检验机构数据不能实现“聚、通、用”,存在信息孤岛,不便于后期校验和管理等问题,为此设计并研发了一种基于大数据、云计算、物联网等技术的安全评价检测检验平台,通过轻量级、低入侵、松耦合的立体化监控与管理工具集、数字化运维统一事件管理等组件,建立属于各部门的子系统,可健全技术服务能力评定体系,完善技术监测的工作机制,强化行业自律,规范执业行为,维护行业秩序。

贵州煤矿“电子封条”智能监管平台建设与应用研究

贵州省作为西南地区主要煤炭生产基地,煤矿安全监管问题一直是职能部门关心的重点。本研究创造性借鉴法院“电子封条”概念,通过在煤矿主副井口、风井口、车辆出入口和调度室等关键地点安装摄像机、图像分析终端等设备,利用智能化AI视频识别技术、大数据等技术,随时掌握矿区作业情况,及时发现煤矿异常动态,自动生成、推送报警信息,便于利用分析结果对煤矿进行核查,并详细介绍了系统组成部分。

面向煤矿集团的一体化综合管控平台研究

为确保煤矿集团公司层级对下属煤矿企业安全生产管控的及时性、精准性及有效性,促进煤矿企业安全高效生产,提出了一种面向煤矿集团的一体化综合管控平台。平台采用B/S架构设计了以接入层、基础设施层、数据资源层、业务支撑层及应用层为核心,安全运维管理和标准规范为保障体系的总体架构,详细阐述了业务子系统、可视化大屏子系统及移动应用APP三大功能模块设计及平台实现。实际应用结果表明,平台运行稳定、效果显著,可满足煤矿集团公司层级对下属煤矿企业安全生产监管和辅助决策需求,对促进煤矿集团公司数字化转型升级具有一定的推动作用。

不同药包结构岩石爆破效应的数值模拟研究

为探究不同药包结构爆破效应,采用数值模拟手段建立不同装药结构模型,分析爆破过程裂岩石隙扩展及其应力分布。结果表明:在两种不同药包结构爆破中,由于切缝药包聚能效应,使爆破应力对炮孔壁做功最大的是切缝药包爆破的切缝方向,其次为普通爆破,最小为切缝药包爆破的非切缝方向。根据岩石裂隙扩展图,切缝药包爆破先于普通药包爆破形成贯通裂隙,普通药包爆破岩石裂隙分布由炮孔中心向四周近似均匀延伸,而切缝药包爆破岩石裂缝破坏最明显的是切缝方向。在模型贯通裂隙形成前,切缝药包爆破应力大于普通药包爆破,裂隙贯通后,形成有效卸压通道,普通药包爆破应力高于切缝药包。

智能化钻孔设计与审查系统的研究

为解决传统人工钻孔设计作业效率低、易出现空白带、设计不合理等问题,以WebGL技术支撑场景可视化的搭建,对钻孔设计作业的自动化方式展开研究,以设计的相关参数为依据,以输出钻孔设计参数表和成果CAD为目标,对规程规范、专家经验、布孔方式等影响设计的相关因素进行总结,构建了多种类型的钻孔设计模型。结果表明:系统能有效降低人工作业成本,设计成果能合理规避抽采空白带,自动输出的钻孔设计参数表与人工设计相符合,输出的成果图纸具有较好的施工指导意义,为煤矿企业人员全角度解读钻孔设计的合理性提供了支撑。

典型岩溶矿区突水成因研究——以龙宝煤矿为例

为研究岩溶地区煤矿采面突水成因,以贵州黔北地区龙宝煤矿为试验地点,采用可控源音频大地电磁法确定水源及导水通道,并结合COMSOL建立突水模型,分析突水过程裂隙水压和突水量变化.采用可控源音频大地电磁法探明突水点附近T_(1)y^(2)地层形成2条导水通道,P_(3)c地层形成5条导水通道,P_(3)l地层形成4条导水通道,煤层采动导致应力场和地下水的天然流场发生变化,在上部地层形成岩体裂隙并贯穿T_(1)y^(1)和T_(1)y^(3)隔水层.通过模拟不同裂隙与工作面导通后的突水量,并结合现场实测突水量综合分析可知,突水前,采空区的冒落带已经导通了Ⅰ号导水通道,使涌水量一直保持在20 m^(3)/h左右;推采过程中,顶板受到采动影响冒落,使采面与Ⅱ号导水通道贯通,导致含水层T_(1)y^(2)中的承压水通过Ⅱ号导水通道瞬间涌入工作面,使涌水量突然增大至100 m^(3)/h.

贵州突出矿区局部突出危险性预测敏感指标研究

为了验证贵州煤矿区目前所采用的局部突出危险性各预测预报指标的敏感性,在对区内典型突出矿井调研基础上,利用三率法和指标与突出危险性相关性分析2种方法,对贵州突出矿区预测预报指标的敏感性进行了研究。结果表明:贵州煤矿区目前所采用的预测预报指标中,以钻屑瓦斯解吸指标最为敏感,钻孔瓦斯涌出初速度次之,钻屑量和钻屑温差敏感性最差。钻屑瓦斯解吸指标中,安顺、黔西南和六盘水地区K1整体情况更为敏感,毕节和遵义地区Δh2相对更为敏感。由于钻屑瓦斯解吸指标不能反映地应力因素,钻屑量敏感性差,建议贵州煤矿区采用钻孔瓦斯涌出初速度,配合钻屑瓦斯解吸指标进行局部突出危险性预测预报。

基于三角模糊数的矿山作业人员安全生产综合素质的分析

介绍了三角模糊数的基本理论与方法,建立了基于三角模糊数的矿山作业人员安全生产综合素质的评价指标体系;应用该评价指标体系定量综合地评价矿山作业人员安全生产综合素质,得出矿山作业人员安全生产综合素质评价指标中各因素的相对权重大小为W′1>W′4>W′7>W′6>W′5>W′2>W′3,即安全责任心和作业纠错技能是体现矿山作业人员安全生产综合素质最为重要的指标。该方法克服了层次分析法的局限性,符合人的认识模糊性,能有效降低个人的主观片面性,提高了评价指标权重的可信度。

贵州松软低透难抽煤层分布规律研究

收集了贵州9个煤矿区60个含煤构造单元292对煤矿的683个煤的坚固性系数(f)测值、585个煤的破坏类型测值,8个煤矿区57层煤层的钻孔流量衰减系数(α)和透气性系数(λ)测值。在这些数据的基础上,分别从f值、煤的破坏类型、透气性系数和钻孔瓦斯流量衰减系数等角度,全面系统的总结贵州煤矿区松软低透气性难抽煤层的分布特点,分析和研究贵州煤矿区松软低透气性难抽煤层分布规律,为贵州煤矿区瓦斯治理提供宏观指导和参考。

煤矿多源异构数据传输及管控方法研究

针对煤矿多源异构数据采集传输难度大、集成管理困难等问题,根据智能化煤矿数据的特点,总结了煤矿主要指标数据的采集方法,构建了煤矿多源异构数据分布式分类存储系统,并运用Socket通信原理实现了数据采集系统与存储系统间的数据转换。同时,以煤矿多源异构数据的采集和存储方法为基础,分别开发了煤矿运维服务平台和煤矿数据监控平台,并成功应用于煤矿现场。研究实践表明:(1)通过在数据采集系统和存储系统之间建立基于Socket通信原理的数据传输模式,该模式下能自定义传输数据的大小,实现了煤矿数据的快速转换。(2)分布式分类存储系统的应用实现了煤矿多源异构数据的统一管理和利用,极大地减少了煤矿“信息孤岛”的现象。(3)煤矿运维服务平台和煤矿数据监管平台分别实现了对煤矿实时数据和全历史数据的分析与监控。2个平台的成功应用,也间接验证了基于Socket通信的数据传输方式的可靠性。

基于AHP-SWOT分析的贵州煤炭产业发展研究

为了助力贵州煤炭产业的发展,在全省煤矿开采现状、政策方针、市场等多重背景作用下,利用SWOT法分析了全省煤炭产业的优势、劣势、机遇和威胁中的影响因素,并结合AHP分析进行定量计算,得出了影响我省煤炭产业发展的各因素权重。最后,通过综合分析对比,提出相应的建议,为全省煤炭产业发展提供了有效的理论支撑。

煤矿智能化掘进关键技术研究

介绍了近年来煤矿巷道掘进主要技术(悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术及掘锚一体化掘进技术)的研究成果,分析了这3种主要巷道掘进技术在我国的适用性及推广价值,指出:(1)悬臂式掘进机综掘技术仅能“前掘后锚”,掘进与支护的过程不能同时进行,限制了掘进效率。(2)连续采煤机掘进技术仅可在近水平煤层条件下进行,且对顶板的稳定程度有一定要求,适用性不强。(3)掘锚一体化掘进技术仅适用于巷道断面大的单巷快速掘进,所用到的掘锚一体机机身大且价格昂贵,并对所掘进巷道的底板稳定性有一定的要求。相比连续采煤机掘进技术,掘锚一体化掘进技术在我国有较好的应用前景。将原有掘进机的掘进功能拓展为掘进兼支护的功能,这对掘锚一体化掘进技术的研究与普及可起到推动作用。分析了近年来煤矿巷道机器人化智能掘进技术中智能截割、远程智能监控、智能协同控制3个方面的研究成果,得出:(1)智能截割技术主要集中在对煤岩自适应识别方面的研究。(2)远程智能监控技术已从远程实时监测向远程可视化监控方向发展,虚拟仿真技术的发展将井下掘进巷道的情况可视化地展现在地面,并将控制信号反馈到掘进工作面来对掘进工作面掘进机组进行远程同步控制,成为当前巷道掘进远程监控智能化的重要标志。(3)目前针对智能协同控制技术的研究较少。探讨了煤矿巷道掘进智能化的发展方向:加强掘进设备集成协同化、设备模块化组合、5G矿用无线网络设备、掘进远程智能监控系统及难掘慢掘巷道掘进工程等方面的研究。

贵州省煤与瓦斯突出特点及防治对策

通过收集分析贵州省74对矿井、107层煤的突出参数和以往发生的煤与瓦斯突出事故,对贵州突出煤层及突出指标分布特点进行了研究,针对贵州煤与瓦斯突出特点及防突工作存在的主要问题,针对性提出了相应的防突措施:以区域防突为重点,优化矿井采掘部署,加大矿井防突装备投入,加大矿井瓦斯参数测试和防突技术研究,加大防突知识培训及提高矿井人员素质等,以此减少贵州矿井煤与瓦斯突出事故。

贵州省煤层气(瓦斯)开发适用性技术分析

近年来在煤层气勘探开发实践中遇到诸多技术瓶颈,针对其中关键技术适用性开发问题,基于贵州地区煤储层呈薄煤层群赋存且构造复杂的地质背景,结合贵州地区煤层气成功开发、利用案例,提出了适用于贵州复杂地质条件下的煤层气开发及利用技术。贵州地区不同薄煤层群可根据实际间距情况采用光套管合层压裂、可捞式桥塞分段压裂等技术,煤层松软地区要加强防煤粉压裂技术及缝内转向技术的综合利用;松软低透煤层群应优选首采层,采动卸压后瓦斯抽采效果较好,同时加强定向长钻孔"以孔代巷"、松软煤层全程下套管、低透煤层CO2相变致裂或水力割缝等技术的综合应用,实践证明可有效增强瓦斯抽采效果。

贵州瓦斯隧道防突技术研究

综合分析了贵州省近几年的瓦斯隧道发展情况,结合国内外隧道施工过程中发生的瓦斯事故,分析了影响瓦斯隧道防突工作的因素。基于煤矿领域防治煤与瓦斯突出经验,提出了适用于瓦斯隧道的防突技术体系,通过在贵州某瓦斯突出隧道执行区域和局部"四位一体"综合防突措施,该隧道实现安全揭煤,未发生瓦斯超限、突出等事故;当隧道施工方瓦斯灾害防治力量不足时,可与资质单位展开合作,加强防突力量,保证双"四位一体"的综合防突措施有效执行,实现预测准确,措施有效,检验可靠,防护到位。

贵州省煤矿瓦斯抽采技术装备现状与展望

针对松软低透煤层需应对瓦斯治理问题与如何应用瓦斯抽采装备的科学难题,基于贵州省瓦斯抽采技术装备取得的代表性成果,选取典型矿井介绍了定向和大功率钻机及瓦斯抽采成套附属装备现状,总结概括了其适用条件、使用过程中存在的优缺点,并对瓦斯抽采效果进行了评价。从支管抽采瓦斯浓度、钻孔的孔深、支管抽采瓦斯浓度衰减速度指标侧面反映ZDY-6000LD(F)定向钻机使用效果优于ZDY-4000LR大功率钻机。通过贵州省瓦斯抽采技术装备存在的问题,提出对定向钻机升级改造、随钻测量设备的开发与煤岩智能判别机制分析、定向钻机联合孔代巷技术进行瓦斯抽采研究以及基于钻孔大数据云技术的理论模型等研究方向进行概述,对贵州省煤矿抽采技术与装备发展进行展望。研究为未来矿井工业实现由劳动密集型向智能化、自动化等特点的技术密集型转变提出新的技术路径。