彬长小庄智能化示范矿井建设及应用——陕西彬长小庄矿业有限公司智能矿井建设实践与探索

陕西彬长小庄矿业有限公司(以下简称小庄煤矿)隶属于陕西彬长矿业集团有限公司。小庄煤矿矿井设计生产能力600万t/a,服务年限67年,井田面积46.23km^(2),煤层平均厚度18m,可采储量5.4亿t。矿井自投产至今,累计生产煤炭2530万t,实现营业收入86亿元。

综采工作面超前支架和端头液压支架设备应用——以陕西彬长小庄矿业40309智能化工作面应用实践为例

随着国家复杂地质条件下的煤矿工作面开采,为保证工作面两顺槽超前支护的安全性,提高工作面两顺槽超前支护段的支护强度,解决了煤矿在高效、高强度开采石炭系煤层中遇到的顺槽压力大和围岩变形等问题,改善综采工作面两顺槽超前巷道的围岩应力结构,减少片帮、冒顶事故发生,所开发的超前支护装置对顶板的维护状况良好,巷道围岩的稳定情况有很大改观。

彬长矿业5G智能矿井建设与信息安全思考

为了解决彬长矿区煤矿主要生产环节的智能化建设问题,研究了5G技术在采掘智能化和灾害治理中的应用,选定陕西彬长矿业集团有限公司小庄煤矿40307掘进工作面和40205综放工作面作为示范区,建设5G矿井边缘MEC网络基础,配套地面5G生产调度环境,实现示范区域内矿井高清视频图像5G传输应用、全感知无线传感网络应用、5G数字孪生工作面生产执行系统应用等场景和任务。通过分析研判5G智能矿井建设中存在的信息安全问题,设计了“5G智能矿井+信息安全体系”框架,阐述了基于5G智能矿井环境下的安全建设方案,包括MEC基础设施安全防护、网络通信监测、数据安全、控制安全等方面。该方案在陕西彬长矿业集团有限公司小庄煤矿完成了5G工控安全保障系统建设,解决了5G工控下的工业控制系统网络安全防护问题。

陕西彬长大佛寺煤矿矿井通风系数考察研究

对彬长矿区大佛寺矿井主要进回风井,采掘面等地点风量以及一个综采工作面,两个综掘工作面瓦斯涌出量半年的实测统计、考察研究,得出了适合本矿井的通风系数、采掘工作面瓦斯涌出不均衡系数,对加强矿井通风管理,合理分配风量,提高有效风量率具有重要意义,对矿区后续开发的矿井和条件相类似的煤炭企业通风管理具有借鉴意义。

彬长矿业煤炭产供销价值链智慧联动管理平台研究与应用

在企业数字化转型大背景下,提出安全生产经营管理体系、产供销联动模式、全价值成本管控体系以及数据驱动决策机制智慧联动的煤炭产供销价值链管理模式,并构建了以陕煤集团“三网一平台”为基础的煤炭产供销价值链智慧联动管理平台。详细阐述了该平台数据集成架构和平台主要建设内容,该平台集成并融合已有安全、生产、供应、销售、财务等信息系统,建立了矿端数据、业务辅助、公司级大数据、智能应用四大中心。实际应用表明,该平台构建的6大业务模块和8大主题展示的核心应用能够以数据赋能安全生产运营,可实现产供销联动、人财物统筹、自动分析、智能研判和科学决策,助推企业高质量发展。

浅议彬长矿业集团的循环经济实践

介绍了陕西彬长矿业集团有限公司在发展循环经济中,所实施的瓦斯综合利用"三步走"战略,以及对固体物零排放和工业废水循环利用方面所取得的成果。

煤炭企业人才管理现状、存在问题以及对策的研究——陕西彬长小庄矿人才管理调查研究

随着智能化、信息化时代的来临,大数据、5G、人工智能等新技术的应用,煤炭行业新一轮技术变革方兴未艾,煤炭企业如何顺势而为,在新的历史时期抓住机遇, 就需要转变观念,将人才战略放在“人才强企”整体战略下进行布局,通过统筹规划、强化培训、完善激励等一系列措施打造出支撑企业快速发展的人才高地。

彬长矿业口木线35 kV线路雷电过电压仿真分析

35 kV口木线是保障彬长矿区安全有序生产的重要供电线路,虽全线架设有避雷线,但由于地处山区,杆塔所处地势较高且线路绝缘水平较低,雷击事故频发。由于现有的防雷措施已不能满足需求,在ATP-EMTP中搭建35 kV口木线的仿真模型,计算该线路不同雷击情况下的雷电过电压;分析在线路易击杆塔装设线路避雷器对雷电过电压的抑制效果。结果表明,加装线路避雷器可以有效提高线路耐雷水平,减小线路及两端变压器的雷电过电压,计算结果为口木线防雷改造提供了依据。

彬长矿区低煤阶煤层气井的排采特征与井型优化

为研究我国西部侏罗纪低阶煤储层瓦斯的地面井排采特性及影响因素,以彬长矿区大佛寺井田煤层气井的地质资料、历史排采数据为基础,分析了该区块不同井型煤层气井的产水量、产气量的主要影响因素,并探讨了相关因素的主要控制机理。研究发现储层特性、水文地质条件是影响该区煤层气成藏的重要因素,在所研究的几种井型中,多分支井在该区有着良好的地面排采效果,其最高日产气量为16 582.3 m3,垂直井次之,而U型井则相对较差。排采数据显示井底流压与产气量呈指数关系,井底流压的减小,日产气量呈指数增加的趋势。在煤层气井不同排采时期,动液面高度对产气量的影响有着不同的作用规律,且对高产气阶段的影响更为显著。套压与产气量之间近似表现为线性变化的关系,但不同排采阶段二者线性关系的比例截然不同。在煤层气井的产气衰减阶段,多分支水平井的日产气量/累计产气量的比值与排采时间呈现为良好的E指数衰减关系,并以此构建了以日产量与累计产量之比和开发时间之间的关系为基础的煤层气井产能预测模型,拟合相关系数均高于0.848 2。

彬长矿区复合煤层联合开采区涌水特征

针对陕西彬长矿区复合煤层联合开采工作面的涌水异常,通过总结涌水特征,找出了涌水与地层、地质构造、地层压力等之间的联系,并从涌水水源、导水通道、涌水机理3个方面分析了涌水异常的原因。分析认为,受开采强度和安定组地层因素影响,洛河组已成为煤层开采的直接或间接充水含水层;褶曲构造产生的大倾角地层利于导水裂隙带发育,是形成密集出水区段条带特征的直接原因;区域地层具备产生离层水的条件,而特殊的煤层组合关系及开采顺序是造成工作面涌水峰值巨大的主要原因。

彬长矿区“井上下”立体防治冲击地压新模式

随着煤矿开采强度的不断增大,矿井逐渐向深部转移,冲击地压灾害日益严峻。而深部冲击地压矿井往往存在一层或多层坚硬厚岩层,这些坚硬顶板厚度较大,整体性强,突然断裂时会释放大量弹性能,易引发冲击地压事故,严重制约矿井安全生产。以陕西彬长矿区孟村矿为例,针对矿区内煤层埋藏深、普遍存在多种坚硬厚岩层的特殊情况,提出针对性治理措施:对顶板上方0~80 m范围内厚度超过10 m的坚硬厚岩层进行破断、弱化处理,对煤层上方0~30 m范围的低位岩层采取顶板深孔爆破预裂措施,对煤层上方30~60 m范围内的中位坚硬岩层采取顶板定向长钻孔水力压裂措施,对煤层60 m以上高位坚硬岩层采取地面水平井分段压裂措施;使高、中、低位顶板产生的裂缝在垂向上实现贯穿,将顶板“切割”成相对规则的“块状”结构,使上覆岩层应力由“硬传递”转化为“软传递”;并结合煤层大直径孔卸压、煤层爆破等煤层卸压措施,形成了区域与局部相结合、煤层与岩层全覆盖的“井上下”立体防治模式。工程实践证明:采用“井上下”立体防治模式后,工作面103 J以上微震事件降低88%,周期来压强度降低23%,来压持续时间缩短61%,防冲效果良好。该技术模式的成功应用可为类似地质条件下冲击地压矿井灾害治理提供借鉴。

彬长矿区三区联动立体抽采瓦斯技术

为构建具有彬长矿区特色的瓦斯抽采三区联动技术理论研究体系及工程实践,以矿区瓦斯资源储量、分布特征为出发点,基于煤层瓦斯抽采机理,研究了"规划区、准备区、生产区"三区联动瓦斯抽采技术、井上下瓦斯抽采联动技术模式与工艺、地面抽采井对接联动井下瓦斯抽采孔技术、近距离煤层卸压联动立体式瓦斯防治技术等。通过研究与工程实践,实现矿区瓦斯三区联动抽采,促进矿井年抽采量逐年提升,从时间和空间上提前解决生产区域瓦斯问题,矿井瓦斯抽采率达到75%以上,煤层瓦斯含量由6.8 m^3/t快速降低至2.5 m^3/t以下,实现高瓦斯区域转为低瓦斯区域。同时在矿井实现瓦斯零超限的基础上,各采煤工作面风排瓦斯量保持在5 m^3/t以下,掘进工作面风排瓦斯量保持在3 m^3/t以下,并逐年降低,促进矿井实现本质安全、高效绿色开采。

彬长矿区复杂地质条件下煤矿灾害预警平台研究与应用

陕西彬长矿业集团有限公司(以下简称“彬长矿业”)下属5对矿井开采条件复杂,受水、火、瓦斯、冲击地压等灾害影响严重,亟需基于监测数据构建分析模型对各类灾害进行超前分析和预警,以此促进矿井安全生产。分析了几种灾害的大数据特征,研究了监测预警模型和预警指标体系,研发了煤矿复杂地质条件下灾害监测预警平台,该平台可实现灾害的实时监测和预警,并可以“一张图”综合展示。现场实际应用表明,通过对各监测系统实时数据和历史数据的集成、加工、挖掘,形成了有效的安全预警模型,实现了彬长矿业下属5对矿井灾害的实时监测、大数据分析、提前预警和预警信息分析推送等功能,大大提升了彬长矿业的灾害监测和预警水平。

彬长矿区极其复杂地质条件综放工作面防治水研究与实践

孟村煤矿位于彬长矿区黄陇侏罗纪煤田核心部位,设计年生产能力600万t,主要开采侏罗系中统延安组4号煤层,煤层平均厚度为16m。矿井采用综放机械化采煤方法,煤层上覆的白垩系洛河组巨厚层状砂岩含水层对矿井安全开采形成了严重威胁。为做好顶板水防治以实现安全回采,孟村煤矿技术人员针对矿井巨厚洛河组富含水层特厚起伏煤层综放工作面俯采期间断层区域防治水工作特点,创造性制定了厚煤层综放工作面"走向‘波浪式’+倾向‘倒V式’+架后留疏水通道"控水工艺。

鄂尔多斯盆地低变质煤的煤层气抽采潜力-以彬长大佛寺矿为例

鄂尔多斯盆地低变质煤的煤层气资源量丰富,部分地区的煤层气勘探已显示出较大潜力。彬长矿区大佛寺矿属于高瓦斯矿井,矿井瓦斯涌出量高达155.49m3/min。大佛寺矿主要为低变质的长焰煤,煤层发育,目标煤层稳定,厚度大、埋藏浅,气含量相对较高,煤层气资源量丰富,地面煤层气抽采潜力大;主要目标煤层透气性系数高,属于可以抽采煤层,井下采煤工作面瓦斯抽采率超过73.2%,地面煤层气抽采气井产气量达到工业气流,均显示出较好的抽采潜力。

彬长矿区煤层气水平井钻井与完井技术

我国煤层气藏特有的储层特征,决定了在我国发展煤层气水平井有很多技术问题需要解决。文章以"V"型井为例,对彬长矿区煤层气水平井钻井和完井中的防塌堵漏、随钻导向、远端连通、变密度固井、煤层造穴、玻璃钢套管入井方案等技术进行了分析与总结。

彬长矿区煤层气“零”排放技术研究与实践

本文介绍了陕西彬长矿区煤层气综合利用技术的研究与成果,重点介绍了彬长矿区低浓度煤层气和通风瓦斯的利用解决方案,实现煤矿生产过程中瓦斯"零"排放的研究成果与实践。

彬长矿区回采工作面涌水差异性分析

针对彬长矿区顶板水害问题,以区内生产矿井已回采工作面顶板涌水观测数据为依据,从矿井间涌水形式差异、面间涌水差异和单面涌水差异等3个方面,分析了回采工作面涌水的影响因素及产生差异的原因。含水层厚度、煤与含水层之间距离及地层特征等条件是造成大佛寺煤矿与其他矿井涌水形式巨大差异的主要因素,而含水层厚度及其富水性在其中起到了关键作用。在特定的地下水补径排条件下,不同的布置方式、开采顺序对工作面涌水的影响较大,单一“稳定型”出水工作面的涌水量与推采距离或采空区面积之间具有一定规律性。分析成果对探索防治水工作由过程治理向源头预防、由局部治理向区域治理转变具有现实意义。

彬长矿区冲击地压防治技术体系及远景目标

彬长矿区作为黄陇煤炭基地的主力矿井,承担“西煤东送、北煤南运”的重要角色。以彬长胡家河煤矿冲击地压防治为例,通过对矿井主控岩层判定,建立了井上下三维立体分区式冲击地压防治技术体系。同时围绕主控岩层的控制,以“绿色开采+冲击地压防治”为目标,提出主控岩层“上承下压”与柔模支护置换煤柱的井上下综合冲击地压防治思路。实践结果表明,胡家河煤矿4号煤层冲击现象由深埋、褶曲、断层、煤柱、底煤留设等因素形成了冲击的静载荷积聚与大采场扰动和主控岩层断裂所产生的冲击动载共同形成作用;通过井上下三维立体分区式冲击地压防治技术,有利于对冲击地压在力源、传播路径、显现区域的控制,弱化了冲击地压发生的强度。

彬长矿区冲击地压煤矿区域防冲措施调研分析

彬长矿区是近几年才开始出现冲击地压的矿区,各个矿井在设计建设之初,并未涉及冲击地压相关内容,防冲设计先天不足,区域与局部冲击监测设备配备差别较大,全局性的卸压与解危措施不足。文章通过调研彬长矿业公司5对矿井的防冲设计、监测设备及防冲措施,分析了存在的6个方面问题,从开拓布局、开采解放层、合理确定工作面开采顺序、留设煤柱、采煤工作面长度、采掘速度、采煤方法、支护方式、微震监测和水力压裂10个方面提出了对策建议。为相似条件下陕西、蒙西、甘肃等地区开采埋深较大、具有潜在冲击风险的矿井做好主动性防冲提供借鉴。