科技赋能 创新致胜——陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿智能化建设实践

煤炭占我国一次能源供给比例的60%左右,煤炭在我国能源结构中的主体地位短时间内难以被替代,并且将长期影响我国能源结构与供给。目前全国煤炭安全生产任务重、招工难的问题日益突出,土地塌陷、生态破坏严重,打造煤矿“绿水青山”的目标任重道远。要改变上述局面,煤矿智能化建设是煤炭行业高质量绿色发展的必然要求,是煤炭技术革命的新方向。

黄陵矿业一号煤矿“110工法”开采工艺尾巷底鼓治理技术研究

针对“110工法”沿空留巷尾巷留巷段的底鼓治理问题,以黄陵矿业一号煤矿1009工作面为研究背景,提出采用“垛式支架+U29型曲线挡矸柱+16^(#)工字钢+C30混凝土砼地坪”复合底鼓治理方案。现场工业性试验表明,在整个监测周期范围内,底鼓量峰值达到83 mm,整体底鼓较小,巷道变形得到有效控制。

黄陵一号煤矿中厚煤层110工法瓦斯治理技术研究

切顶留巷无煤柱开采下煤与瓦斯共采是我国无煤柱开采技术的重要发展方向,为解决陕西黄陵一号煤矿中厚煤层110工法开采工艺条件下卸压瓦斯治理难题,采用理论分析与数值模拟相结合的研究方法,分析了切顶留巷开采导致覆岩结构变化及裂隙分布特征。结果表明,根据110工法开采过程顶板结构状态变化特征,将切顶留巷围岩结构运动划分为4个阶段。工作面充分采动后,垮落带的高度基本不再变化,稳定在7 m左右,裂隙带发育高度为55 m左右,应力集中系数约为2.73,采空区中部垮落带内裂隙基本处于压实闭合状态,裂隙区宽度约为40 m,切眼处岩层破断角为67°,工作面停采处岩层破断角约为62°。根据1009工作面切顶留巷无煤柱开采技术下裂隙分布特征,施工定向高位试验钻孔,现场抽采效果良好,有效治理了1009回风巷瓦斯浓度超限问题,实现了1009工作面安全回采。

黄陵一号煤矿绿色低碳发展技术创新与实践

陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿(简称黄陵一号煤矿)核定生产能力600万t/a,可采煤层为2号煤层,井田面积184 km^(2),地质储量3.59亿t,可采储量2.81亿t,矿井采用平硐开拓,单水平开采,分区抽出式通风,综合机械化长壁后退式采煤;主运输采用带式输送机,辅助运输采用无轨胶轮车,煤层自燃倾向性为Ⅱ类,属于水文地质类型中等的高瓦斯矿井。

黄陵一号煤矿814工作面充水性因素与涌水量预测

为实现煤矿综采工作面安全高效开采,通过对黄陵矿业一号煤矿814工作面充水水源、充水通道、充水强度展开分析,得出814工作面充水因素,并通过“动、静态水结合法”对814工作面涌水量进行预测。结果表明,直罗组下段裂隙水为工作面直接充水水源,对工作面回采充水影响较大,回采前有必要对工作面上覆延安组中部砂岩含水层和直罗组下段砂岩裂隙含水层进行疏放,消除上覆直接充水水源对814工作面的水害隐患;工作面回采期间,正常涌水量为60.4 m^(3)/h,最大涌水量为84.7 m^(3)/h。

黄陵一号煤矿110工法下瓦斯储运特征及卸压瓦斯抽采参数设计

为深入研究110工法下覆岩层采动裂隙分布规律,指导采空区卸压瓦斯抽采,基于黄陵一号煤矿1010工作面,采用物理相似模拟与数值模拟结合的方法,研究了卸压瓦斯储运区形态特征,对110工法下卸压瓦斯抽采钻孔进行参数优化。研究结果表明:不同覆岩区域采动裂隙均以水平离层裂隙为主,竖向破断裂隙区及垮落裂隙区范围内破断裂隙角度主要集中在80°~120°。上覆岩层距开采层越近时,下沉位移越大,顶板下沉的响应时间越短。覆岩位移云图总体呈现出梯形,开切眼位置断裂角为55°~61°,工作面位置断裂角在59°~62°范围内变化,梯形框架,左右两腰的应变区宽度约为22~27 m。根据采动覆岩裂隙形态特征,设计后巷高位钻孔布置参数,保障工作面的安全回采。

黄陵一号煤矿110工法下采空区漏风规律及其封堵技术

采用110工法后工作面通风方式由U型通风变为Y型通风,造成了采空区漏风增大,遗煤在漏风高氧条件下存在氧化加快等问题。为掌握黄陵一号煤矿1010工作面在开采过程中采空区及沿空留巷漏风规律,本文以黄陵一矿1010工作面为工程背景,采用理论分析与现场实测相结合的方法,研究掌握110工法下综采工作面贯通采空区后的漏风规律。研究表明:在1010工作面及后巷存在多个漏风通道,平均漏风速率大于0.27~0.48m/s;1010工作面沿空留巷150m至900m处,风量不断增大,其中在150m至300m处为采空区风流向1010工作面沿空留巷的主要区域;此外1010工作面119支架至11支架之间存在采空区向工作面的漏风;在此基础上,针对主要漏风区域提出“设置堵漏隔离墙,采空区注胶”封堵技术,以解决采空区漏风情况,保障煤矿安全高效生产。

黄陵一号煤矿814工作面防治水技术

随着煤矿开采深度不断增加,井下水文地质情况也越发复杂多变,矿井水害防治措施不到位往往会造成水害。以黄陵矿业一号煤矿814回采工作面为例,分析了该矿水害治理情况。黄陵一号煤矿814工作面水害主要为上覆延安组及直罗组下段砂岩裂隙水,为减小上覆含水层威胁,实施了井下物探探查,圈定了3处富水异常区,开展了井下探放水工程,钻探进尺5900 m,总计疏放水量1.50×10^(5)m^(3)。经持续观测,该工作面顶板疏放水钻孔动态涌水量持续稳定衰减,最终钻孔涌水量稳定在0~10 m^(3)/h,水压为0~2 kPa,有效减小了顶板直罗组砂岩裂隙水的水害威胁。814工作面水害治理已取得较为良好的效果,为煤矿防治水工作提出指导性意见。

黄陵矿业一号煤矿501工作面无煤柱开采方案探讨

本文以黄陵矿业公司一号煤矿501工作面为工程背景,对"110工法"无煤柱开采施工所需的巷道断面、支护设计、顶板切缝及留巷支护等关键技术参数进行深入研究和分析,经充分论证提出了具体的实施方案;对实施无煤柱开采可能存在的水、火、煤尘以及瓦斯等灾害进行评估,制定了可靠的灾害治理措施,为501工作面实施无煤柱开采实践奠定了理论基础。无煤柱开采技术的成功应用,能够提高煤炭回采率、延长矿井服务年限,能够大幅度降低掘进率、缓解矿井采掘接续紧张局面,对保障一号煤矿可持续发展具有重大意义。

黄陵矿业一号煤矿围岩控制支护技术研究

以西安科技大学黄庆享教授提出的自稳隐形拱理论为基础,通过计算得出黄陵矿业一号煤矿六盘区回采巷道围岩控制支护参数。选取六盘区625进风顺槽作为试验对象,采取多元化矿压观测方法,对试验区域受一次采动影响进行现场观测、记录、分析;受二次采动影响采用数值模拟分析,得出动压巷道受两次采动影响后的围岩活动规律。同时运用计算机数值模拟软件分布多次迭代计算方法测定巷道围岩松动圈,来指导一号煤矿回采巷道支护的科学设计。

马丽散注浆密闭技术在黄陵矿业一号煤矿回风巷密闭中的应用

运用马丽散注浆密闭技术对采空区进行密闭,与传统的仅靠水泥灌浆密闭相比,能及时地改变围岩的松散结构,提高了岩体的整体强度,有效的控制了壁墙漏风。

黄陵一号煤矿采煤工作面煤尘防治技术应用

黄陵一号煤矿综采工作面面临粉尘浓度频繁超标问题,以624综采工作面为例,研究表面活性剂溶液对粉尘的润湿效果,给出合理的抑尘剂配比,设计抑尘剂自动添加装备。应用表明:喷雾系统加入抑尘剂后采煤机司机处全尘和呼尘的降尘效率分别由原来的64.6%、59.8%提高为83.7%、84.2%,能够显著降低粉尘中SiO2、Al2O3等矿物颗粒的含量,改善了矿工的工作环境。

黄陵矿业一号煤矿选煤厂集控系统设计

介绍了黄陵矿业一号煤矿选煤厂集中控制系统的主要功能与要求,阐述了选煤厂集中控制的程序设计及控制类型,指出黄陵矿业一号煤矿选煤厂集中控制系统选用的Modicon Quantum 140系列PLC系统,主要包括物理控制网络按照信息层、控制层和设备层3层网络设计;控制程序应围绕生产工艺要求和集中控制的主要功能进行编制,尤其应注重设备故障检测、保护功能的实现;程启流程的连跳功能是选煤厂集中控制系统安全可靠运行的关键。

浅谈黄陵矿业一号煤矿煤质管理

煤炭在生产过程中会受到水分、灰分、硫份等因素的干扰,从而影响煤炭的品质,本文将从影响煤炭质量的水分、灰分、硫份三方面进行分析,提出强化煤质管理的措施,从而提高矿井煤炭质量。

BP神经网络在煤矿井下涌水量预测中的应用

矿井涌水量受到多种因素的共同影响,具有非线性和高度复杂性的特点。根据黄陵一号煤矿井下涌水量影响因素及2014—2018年的涌水量数据,采用2种不同的输入神经元的方法创建神经网络预测模型,用已知数据对创建好的模型进行训练,得到拟合精度较好的模型,并用得到的神经网络模型对涌水量进行预测,最后与实际值进行比较。结果表明,2种神经网络模型的预测结果精度都较好,但预测精度有差异,用涌水量影响因素为输入神经元的模型在短期预测精度上低于涌水量组合作为输入神经元的模型;而在长期预测方面,涌水量影响因素为输入神经元的模型预测精度高于涌水量组合作为输入神经元的模型。

PLC技术在煤矿机电设备中的应用分析

为了促进PLC技术在煤矿机电设备中的应用,分析PLC技术的数据收集、控制程序、控制输出功能,研究其在供电系统、通风系统、提升系统、运输系统中的应用。分析表明,PLC技术在供电系统中时会对信号进行计算,计算电压大于1.2 U为过压,小于0.8 U为欠压,计算电流大于额定电流6倍为短路,在1.2倍~6倍则为过载;PLC技术可以不断监测提升机的运行状态,以确保提升机运行正常;此外,PLC技术能够实时监测风机的电压、电流、运行功率等参数,以确保风机的正常运行。

采空区顶板“三带”研究在煤矿安全生产中的作用探析

开展采空区顶板“三带”研究可为煤矿安全开采设计及防控灾害风险提供重要的技术支撑和依据,对煤矿安全生产具有重要的现实作用和意义。结合工作实践,以开展“三带”研究工作的必要性为目的,探讨了“三带”研究的主要内容及相关技术方法。分析了“三带”研究在煤矿安全生产中的重要作用,认为“三带”研究的作用主要体现在高位瓦斯抽采关键层位优选、预防顶板水害防隔水煤(岩)柱确定、顶板控制及地质预测预报等方面提供基础技术参数和依据,并提出了“三带”研究注意事项及改进建议,为深入“三带”研究提供了一定参考。

黄陵一号煤矿2号煤层顶板涌(突)水危险性分区预测

在分析黄陵一号煤矿水文地质条件与充水因素的基础上,认为直罗组下段含水层是2号煤层顶板涌(突)水的主要水源。通过经验公式计算与实测冒落带和裂隙带(简称"两带")高度的对比分析,认为经验公式不适合该区开采实际,适合该区的冒采比和裂采比分别为5.7和25.2.以裂采比32为阈值,对矿井中北部2号煤层待采区进行了顶板涌(突)水危险性分区预测,为矿井防治顶板水害提供了依据。

黄陵一号煤矿选煤厂输煤系统煤尘治理研究与成效

针对黄陵一号煤矿选煤厂输煤系统煤尘大,影响安全生产、职工身心健康及设备使用寿命的问题,在对输煤系统产尘点分布和产尘机理研究的基础上,结合国内除尘设备发展状况,确定输煤系统除尘方案,并就除尘系统使用过程中出现的问题提出优化方案。现场工业性试验数据说明,超声雾化除尘系统除尘效果良好,能够有效抑制输煤线各产尘点的煤尘,其投入运行后现场煤尘浓度降幅在86%以上。

黄陵一号煤矿实现数字化矿山的转型实践

为促进黄陵一号煤矿顺利实现智能化矿山建设,详细制定了黄陵一号煤矿数字化矿山建设策略并实践。首先陕西陕煤黄陵矿业公司一号煤矿在2008年度启动数字化矿山建设,在第一期建设方面首先以搭建数据传输平台为基础,形成调度、监控、辅助系统的汇接与集管理为基本目标的建设愿景;接着在2014年对一期建设进行了升级完善,该阶段以达到数据传输流畅稳定,生产设备的集中控制常态化为建设目标,健全各类监控数据采集通道;2018年又通过建设安全信息共享平台,实现各类生产数据的统一管理。通过分析和实践,为下一步黄陵矿业公司实现智慧矿山奠定了基础,并阐述了一号煤矿实现智能化矿山的建设思路。