矿井智能化联控综采技术的研究

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针对煤矿井下自动化综采技术落后、综采效率低、安全性差的情况,开发了一种新的煤矿井下自动化综采控制系统,该系统以“感知、决策、执行、运维”四个智能化控制模块为基础,实现了井下综采作业的自主判断和决策.根据在煤矿的实际应用可知,该自动化综采控制系统能够将井下作业人员数量降低60%,将综采效率提25.7%.
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为了合理确定3605综采工作面停采煤柱宽度,采用数值模拟技术方法对不同停采煤柱宽度下煤柱中应力、塑性区分布进行分析,最终确定停采煤柱宽度22 m时即可满足采区回风巷围岩、煤柱稳定性控制需要,又可提高采面煤炭采收率.现场应用后,煤柱中靠近采区回风巷侧12 m范围内应力始终保持稳定,表明留设的煤柱宽度可满足采区回风巷护巷需要.研究成果可为其他矿井综采工作面合理停采煤柱留设提供经验参考.
为了提高巷道掘进效率,采用Fluent软件对3603运输巷迎头粉尘浓度进行模拟分析,发现掘进迎头粉尘降落速度较慢,大量小粒径粉尘在气流中飘散,从而使得掘进工作面粉尘浓度较高.为此,提出将掘进工作面通风方式由压入式改为长压短抽方式,并使用高压注水增加煤层含水率.现场应用后,掘进迎头作业人员工作环境中粉尘质量浓度控制在5.8 m g/m3以内,取得较好粉尘治理效果.
当前,我国能源高度紧缺,并且环境保护工作的要求不断提高,使得天然气能源成为最佳选择.作为日常消耗的主要能源,天然气已经走进千家万户.城市化建设过程中,燃气管道已经作为重中之重.但是考虑到燃气管道施工技术中存在一定的危险性,一些外在因素经常会影响燃气管道施工的整体质量,不仅容易埋下安全隐患,并且会引发一定的风险事故.本文针对城镇燃气管道施工技术的重点与注意事项进行展开讨论,希望能够促进城镇燃气管道的有序发展.
针对厚煤层一次采全高开采技术,综述了单层厚煤层的井下开采方法.通过技术分析表明,厚煤层开采工程需要与煤层厚度、岩体特性应当与有效开采的周围围岩应力条件相匹配.煤炭顶部围岩的变形一般只考虑最大10 m~12 m的厚度范围.长壁工作面顶煤中上覆煤带的应力分布改善为顶板煤带提供了更好的开采机会.利用一次采全高开采技术在有利的地质技术条件下,可接受的煤炭顶部抗压强度极限为25 M Pa.并且对我国煤矿边界和矿柱采用一次采全高开采技术对顶板发育的厚煤层进行了阐述.研究成果为厚煤层开采技术研究提供了依据.
煤矿井下巷道断面尺寸的大小会影响测量误差,大断面巷道测量存在环境复杂、对中困难、破碎测量点难保全等问题.针对坡底煤业大断面巷道的实况,设计了大断面巷道一次成巷贯通测量方案,结果实现施工高精度贯通,贯通后巷道中线和腰线的偏差符合要求,贯通测量方案合理.
高瓦斯矿井作为矿物开采行业生产活动中的高风险区域,针对U型通风工作面的瓦斯治理技术研究尤其重要.以A煤矿U型通风作业面的瓦斯治理为研究案例,探讨了高瓦斯矿井U型通风工作面瓦斯治理面临的难题,从钻孔护孔、封孔联孔、抽采工艺优化等角度,提出了瓦斯治理的具体方案.实施结果证明,通过这一系列瓦斯治理技术的应用,可以有效降低工作面区域瓦斯浓度,避免瓦斯超限,确保生产安全.
为探索研究高硫煤高温碳化脱硫技术,在不同温度不同升温机制处理条件下,对山西某高硫煤进行了高温脱硫实验研究.研究表明在高温碳化条件下,原料中的硫分会降低.且随温度的升高,残留率越低.温度达到1600℃恒温结束后,残留物的硫分含量为1.30%,残留率为44.37%.
回采工作面煤层被采出以后,上覆岩层产生离层、断裂、垮落等运动,形成的冒落带和裂隙带范围对煤矿安全生产影响极大.以屯兰矿12507综采工作面为工程背景,通过FL AC3D有限元数值模拟软件,建立回采工作面模型,对工作面覆岩破坏及采动应力分布演化特征进行研究,其结果表明,随着工作面不断推进,在顶板围岩形成稳定的“压力拱”结构;超前支承压力稳定在工作面前方25 m左右;通过工作面覆岩切向应力曲线发现未充分采动时,超前支承压力变化较大,充分采动时,超前支承压力逐渐趋向稳定.
为进一步提升煤矿综采工作面的生产效率、安全性,降低生产成本,以7#煤层所属工作面为例在研究其地质、煤层等条件的基础上;首先基于模糊等价矩阵动态聚类分析法初步确定可使用该工作面的开采工艺为放顶煤开采和全采高一次开采方案;而后基于模糊评判理论确定定量指标隶属度得出该工作面的最优开采工艺为大采高一次全采工艺.为今后其他工作面开采方案的确定提供指导.
探明瓦斯预警的研究方向,加强煤矿瓦斯监测在安全技术管理的研究,从而为提高煤矿安全管理与瓦斯防治水平提供保障.从瓦斯预警的研究内容以及国内外瓦斯浓度监测预警方法现状研究进行了综述和分析,提出以瓦斯监测数据精准化处理研究为切入点,重点对瓦斯预警预测方法研究现状进行分析,并对未来瓦斯预警研究热点进行了展望.