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2021年  第47卷  第2期

科研成果
基于声音识别的煤矿重特大事故报警方法研究
孙继平, 余星辰
2021, 47(2): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17715
摘要:
煤矿瓦斯与煤尘爆炸会产生爆炸声,煤与瓦斯突出会产生煤炮声、支架发出的嘎嘎声和破裂折断声等,冲击地压会产生巨大的岩石破碎声响和震动等,煤矿透水会发出“嘶嘶”的水叫声、大量透水会产生水流声等,煤矿顶板冒落会发出顶板断裂声、煤岩落地撞击声、支护损毁声等。针对煤矿重特大事故声音特点,提出了煤矿井下瓦斯与煤尘爆炸、煤与瓦斯突出、冲击地压、水灾、顶板冒落等事故报警方法:各事故声音的时域和频域特征与其他声音不同,可通过矿用防爆拾音设备和系统实时监测声音,通过声音智能分析和声音频率、幅度、短时能量等特征参数分析感知事故并报警;通过监测和分析不同监测地点声音强度特征、声音发生的先后关系和防爆拾音设备损坏的先后关系等判定事故发生地点;根据各事故特点提出了多信息融合分析的灾害识别方法,减小工作面落煤、爆破作业、采煤设备、掘进设备、运输提升设备、供电设备、乳化液泵、水泵和局部通风机工作等产生的声音干扰。论述了不同拾音设备的优缺点,矿用拾音设备宜采用麦克风阵列;研究了适用于煤矿重特大事故的声音识别分类器。
基于故障电流变化率的大功率本安电源设计
康骞, 许春雨, 田慕琴, 宋建成
2021, 47(2): 6-12. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110035
摘要:
针对现有本安电源存在的输出功率小、保护效果差、动态响应速度慢等问题,设计了一种基于故障电流变化率的大功率本安电源。将本安电源等效为电势电容(EC)电路,分析了EC电路短路故障特性:短路初始阶段火花放电电流迅速上升,电流变化率会发生突变。通过检测短路故障后电路中故障电流变化率的值,可以提前预知故障状态,在故障电流达到传统电流保护方法所设置的保护阈值之前便触发保护功能,并在短路故障的初始阶段切断输出回路,提高本安电源的输出功率。大功率本安电源包括开关电源和本安保护电路2个部分:开关电源采用反激变换结构,其控制电路以UC3842为核心,反馈电路以光耦与三端稳压器TL431为核心;本安保护电路基于故障电流变化率来限制火花放电的能量,主要包括故障检测电路、比较电路、自恢复电路、软启动电路、驱动电路。本安电源样机性能测试结果表明,交流输入电压在90~265 V波动时,本安电源功率因数不小于0.96,输出直流电压纹波在20 mV以内,电源效率在85%以上。短路实验结果表明,本安电源在发生短路故障后的瞬态输出能量为65 μJ,满足设计要求。
“地下空间智能控制”专栏
煤矿井下巷道变形巡检视频异常检测方法
杨春雨, 袁晓光
2021, 47(2): 13-17. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17702
摘要:
采用智能视频巡检技术进行煤矿井下巷道变形检测时,常用的背景差分算法因要求输入图像具有良好的时空连续性而无法满足巡检视频背景建模要求。根据煤矿井下巷道变形巡检机器人匀速、定向运动及周期性采集视频数据的特点,提出一种巡检视频异常检测方法:结合巡检机器人定位信息对巡检视频分段并提取相应关键帧,采用均值哈希算法建立背景模型,对背景模型中图像进行特征跟踪以实现校正,之后将背景模型与关键帧进行差分运算,生成二值掩膜并进行去噪及连通处理后,输出异常检测结果并更新关键帧。实验结果表明,该方法在一定条件下可较准确地定位关键帧并检测出异常目标,检测速度约为50帧/s。
分析研究
直流电阻率法在煤层底板水害监测中的应用研究
鲁晶津
2021, 47(2): 18-25. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020080070
摘要:
目前针对直流电阻率法在煤层底板水害监测中应用的研究成果主要集中于底板变形与破坏的电阻率响应特征上,对导水通道动态发育过程的电阻率变化规律研究较少。针对华北型煤田面临的底板承压水害问题,采用直流电阻率法对采动影响下的底板含、导水异常构造进行监测。首先,介绍了采煤工作面直流电阻率监测系统工作原理和基于电阻率三维反演的监测数据自动处理解释方法;然后,构建了底板突水过程监测地质模型,对底板含、导水构造发育过程进行数值模拟研究;最后,在煤矿井下开展了底板直流电阻率监测试验。数值模拟结果表明:根据电阻率三维反演结果可识别含、导水异常构造在测线走向上的展布范围;根据电阻率随时间的变化趋势可推断异常构造的发育情况,随着含、导水异常构造向上发育,低阻异常响应逐渐增强,低阻异常在垂向的展布范围逐渐增大。井下试验结果表明:利用直流电阻率监测成功捕捉了采煤工作面底板出水过程,电阻率出现异常变化的时间早于工作面实际出水时间;工作面涌水量增加之前,低阻响应表现出逐渐增强的变化趋势,与数值模拟结果基本一致;工作面出水后,低阻异常逐渐减弱。研究结果表明可利用直流电阻率法进行工作面水害预警,但要准确判断异常构造的发育高度还需结合其他监测手段进行综合解释。
电缆回收方式对综采工作面远距离供电影响分析
阎东慧, 范生军, 侯刚, 杨斐文, 荣相, 王越, 欧阳敏
2021, 47(2): 26-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17690
摘要:
电缆执行回收操作会造成自身结构形变,因回收方式不同,呈现出卷、盘、弯曲等不同的形变状态,造成电缆分布参数存在差异,从而对远距离供电中干线压损产生影响。现有电缆分布参数的解析计算存在实现流程复杂、分布参数的提取精度受限且不适用电缆回收过程中的大形变问题。针对上述问题,结合单轨吊、电缆车的工作原理,提出了利用ANSYS分析电缆在回收过程中分布参数变化的方法。分析了电缆车回收方式和单轨吊回收方式对电缆分布参数和散热的影响;利用ETAP仿真分析了电缆回收方式对综采工作面远距离供电的影响。分析结果表明:电缆执行回收操作造成卷、盘、弯曲变形导致电容值、电导值和电阻值小幅变化,电感值大幅减小;采用单轨吊回收方式时,电缆变形程度更大,单位长度电感值更小,降幅高达29%;对比于电缆车回收方式,单轨吊回收方式在自动化程度、电缆散热及干线压损方面更具优势;电缆分布参数的变化导致干线压损有所改变,随着电缆回收距离的增加,远距离供电系统各干线总压损整体呈下降趋势,局部呈上升趋势,进而影响最远供电距离和设备带载能力。
巷道掘进机健康管理研究现状及展望
刘送永, 刘强
2021, 47(2): 32-37. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020080068
摘要:
掘进机健康管理技术通过对大量监测数据进行分析处理,动态掌握掘进机运行状况,并对各类故障进行预测预报,从而提高掘进机运行的安全性,降低事故发生率及损失,减少设备维护成本。指出巷道掘进机健康管理的关键技术为工作状态参数提取、全状态健康管理、剩余使用寿命估计和远程监测,总结了4项关键技术的研究现状,指出目前对于复杂机械设备剩余使用寿命预测的研究基本不考虑工况变化,仍停留在理论仿真和实验室试验阶段,若使该技术得到应用,必须考虑变工况条件;提出了掘进机健康管理的研究方向,包括掘进机微弱故障诊断方法、掘进机监测多信息融合技术、掘进机关重件与保养件寿命估计方法及油液污染度评估、数字孪生技术在掘进机健康管理中的应用。
开采厚度对沿空掘巷围岩稳定性的影响分析
杨真, 杨永亮, 郭瑞瑞, 郭爱伟, 赵杨阳
2021, 47(2): 38-44. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020090032
摘要:
目前大多煤矿根据平均开采厚度来确定煤柱宽度,进而指导沿空掘巷,然而煤层在形成过程中受各种因素影响,存在同一煤层厚度变化较大的情况。针对综放工作面煤层开采厚度变化大,导致沿空掘巷围岩变形差异大及破坏机理复杂等问题,采用FLAC3D软件建立巷道模型,分析平均开采厚度下的围岩变形和破坏规律,并确定合理的煤柱宽度:平均开采厚度为18 m时,在实体煤帮侧,煤体内支承压力峰值与煤柱宽度呈正相关,且煤柱宽度大于8 m后,支承压力增长幅度变缓,因此合理的煤柱宽度应为8 m。在煤柱宽度确定的情况下,研究开采厚度对沿空掘巷围岩稳定性的影响,结果表明:煤柱宽度为8 m时,随着开采厚度的增加,顶板剪破坏面积增大,覆岩变形范围与顶板下沉量增大,但两帮剪破坏面积和两帮移近量减小;当煤层开采厚度小于18 m时,煤柱内支承压力峰值与煤层开采厚度呈负相关;当煤层开采厚度大于18 m时,煤柱内支承压力峰值与煤层开采厚度呈正相关,但增长幅度较小。根据数值模拟结果得出结论:开采厚度的增大对沿空巷道两帮的围岩控制有一定益处,但对顶板维护不利,对开采厚度较大的部位应及时补加锚杆进行强化支护。现场实际应用验证了本文研究的可靠性和有效性。
基于SBAS-InSAR的关闭矿井地表形变规律研究
余昊, 陈炳乾, 康建荣, 梅寒
2021, 47(2): 45-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110044
摘要:
矿井关闭后,煤岩体在应力、地下水、氧气等多种因素的作用下发生风化劣化、强度降低,采动破裂岩体的应力和承载能力发生改变,易导致采空区地表发生二次形变。现有研究多是集中在矿区开采过程中的地表形变监测,而针对矿井关闭后的地表形变监测研究较少。为探明矿井关闭后地表的形变规律,利用2015-12-21—2019-12-24的62景Sentinel-1A影像,采用短基线集干涉测量(SBAS-InSAR)技术获取了徐州西部关闭矿井(包括庞庄矿、夹河矿和张小楼矿)4 a内时间序列的地表形变结果和形变规律。研究结果表明:3个矿区内地表最大沉降速率达-48 mm/a,4 a累计最大下沉178 mm;夹河矿地表呈现先下沉后抬升现象,而庞庄矿、张小楼矿地表持续下沉;4 a内3个矿区地表最大倾斜变形为1.70 mm/m,最大曲率变形为-0.039 mm/m2;通过插值统计计算得到庞庄矿、夹河矿和张小楼矿地表形变大于10 mm的形变面积分别为10.5,13.7,11.6 km2,且呈逐年上升趋势。
实验研究
磁悬浮带式输送机电磁结构优化
胡坤, 蒋浩, 季晨光, 潘泽
2021, 47(2): 52-57. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020050068
摘要:
常规磁悬浮带式输送机采用永磁体和电磁铁组合的电磁结构,在磁悬浮支承力需求较高的工况条件下具有易发热、电流损耗大等问题。为解决该问题,提出了一种基于Halbach阵列的电磁结构。以电磁结构磁感应强度最大为目标函数,以电磁结构尺寸和磁感应强度分布范围为约束条件,建立了电磁结构优化数学模型。针对教与学优化(TLBO)算法用于求解电磁结构优化数学模型时容易陷入局部最优的问题,提出了一种改进的TLBO算法,该算法通过筛选引入新种群及改进教学阶段和互学阶段的学习方式,增强种群的多样性和搜索能力。测试结果表明,改进的TLBO算法的准确性和稳定性均优于标准TLBO算法。采用改进的TLBO算法对磁悬浮带式输送机电磁结构优化数学模型进行求解,得到最优电磁结构参数:Halbach阵列中单个永磁体高7 mm、宽9 mm,永磁体块数为7。实验结果表明,相同尺寸条件下,基于Halbach阵列的电磁结构最大磁感应强度相对基于永磁体的电磁结构提高了47.69%。
矿用钢丝绳损伤检测信号处理方法研究
王红尧, 吴佳奇, 李长恒, 唐文锦, 张艳林
2021, 47(2): 58-62. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17677
摘要:
采用电磁检测法检测矿用钢丝绳受损情况时,检测信号中含有大量噪声,且存在尖峰和突变干扰,增大了损伤识别难度,需要对原始检测信号进行降噪处理。常用的傅里叶变换无法处理运行中的钢丝绳检测信号,而小波变换因存在平移不变性较差、频带混叠等问题而影响检测准确度。提出了基于双树复小波变换的矿用钢丝绳损伤检测信号处理方法。首先采用Q平移法构造双树复小波高低通滤波器,对原始信号进行3层双树复小波分解,得到高低频信号分量;然后采用最小极大方差软阈值方法对分解信号进行降噪处理;最后对降噪信号进行重构。在实验室环境下搭建了钢丝绳损伤检测试验平台,对基于双树复小波变换的钢丝绳损伤检测信号处理方法的降噪性能进行验证,结果表明:该方法可有效减少检测信号中的尖峰和突变数量,使信号平稳,降噪效果优于经典小波变换,且增大了奇异点处信号峰值,有利于后续特征提取。
煤岩膨胀破裂应变及声发射特征实验研究
李杰, 邱黎明, 殷山, 刘洋, 童永军
2021, 47(2): 63-69. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020110052
摘要:
针对目标对煤岩膨胀破裂过程中的声发射特征研究较少的问题,开展了煤岩膨胀破裂实验,分析了煤岩膨胀破裂全过程应变与声发射信号的变化规律。结果表明:① 煤岩膨胀破裂过程可划分为微破裂阶段(Ⅰ)、宏观裂纹生成及扩展阶段(Ⅱ)和劈裂阶段(Ⅲ)。② 煤、岩试样膨胀过程应变演化具有一致性,均呈现“缓变→加速→极值”变化趋势,但两者各阶段声发射信号差异较大。③ 煤样在第Ⅰ、Ⅱ阶段声发射振铃计数较为丰富,在临近第Ⅲ阶段累计振铃计数呈指数型递增;而砂岩在第Ⅰ、Ⅱ阶段声发射振铃计数较少,在临近第Ⅲ阶段累计振铃计数表现出 “突增→平静”趋势。④ 煤岩膨胀破裂过程均存在变形局部化现象,应变变异系数的突变和声发射峰值频率段增多现象可作为煤岩胀裂失稳破坏的前兆特征。研究结果可为煤岩致裂等工程的监测预警提供依据。
低温冻结石门揭煤煤体温度及力学性能变化规律研究
周震, 翟成
2021, 47(2): 70-74. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070028
摘要:
为研究低温冻结石门揭煤煤体温度及力学性能变化规律,制作煤样时将U形铜管预埋在内并进行注液氮冻结,通过温度测量、红外热成像、单轴压缩等试验分析了不同冻结时间下煤样内部及表面温度和应力-应变变化特征。试验结果表明:随着冻结时间的增加,煤样内部及表面温度呈下降趋势;煤样表面最低温度位于U形铜管附近,煤样表面最高温度位于煤样边界;在压密阶段,随着冻结时间的增加,煤样应变逐渐减小,压密阶段缩短;在弹性变形阶段和屈服阶段,随着冻结时间的增加,煤样最大应力和弹性模量均呈增大趋势。
矿井提升机节能运行的行程控制方法
张梅, 胡雪雪
2021, 47(2): 75-79. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.17668
摘要:
针对目前矿井提升机采用S形速度曲线进行行程控制时最大速度、加速度、急动度都是根据《煤矿安全规程》和专家经验给出固定值而导致提升机运行能耗较大的问题,提出了一种矿井提升机节能运行的行程控制方法。分析了矿井提升机S形速度曲线的数学模型;给出了矿井提升机1次提升能耗关于提升机运行速度权重和加速度的表达式;利用模拟退火-遗传算法求解提升机1次提升能耗最小时的提升机运行速度权重和加速度,进而确定提升机运行最大速度、提升周期、急动度等S形速度曲线参数,利用该确定的S形速度曲线来控制提升机行程。仿真结果表明,该方法可降低提升机运行能耗9.14%,达到节能目的。
浅埋厚煤层地表漏风对采空区煤自燃影响数值模拟研究
邢震
2021, 47(2): 80-87. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020100018
摘要:
西部矿区浅埋厚煤层通常采用抽出式通风方式,地表漏风不仅使风流紊乱,而且其中的O2贯穿采空区,与采空区遗煤共同作用使其氧化,从而发生煤自燃,并且产生的CO等有害气体超标,严重影响矿井的正常开采。目前一般采用现场实测、理论分析及实验研究方法对地面漏风引起的采空区内煤自燃的气体浓度场和温度场等进行研究,然而地表裂隙漏风自然发火实验复杂程度较高,理论分析及实验研究方法难以从三维角度认识地表漏风对采空区内煤自燃的影响规律。针对上述问题,根据我国西北矿区埋深浅、煤层厚等特点,建立三维数值计算模型,采用数值模拟与现场实测相结合的方法研究了浅埋厚煤层条件下导气裂隙采空区“三带”分布情况及不同工况下采空区O2浓度场、CO浓度场、温度场、压力场等的分布规律,并采用ZD5煤矿火灾多参数监测装置进行现场验证。结果表明:采空区内“三带”分布规律和O2浓度场分布受地表漏风影响明显,采空区顶部O2容易聚集,改变了采空区内气体流场分布规律,采空区内高体积分数O2(体积分数为18%~23%)聚集范围为沿采空区走向0~270 m、沿采空区竖直方向3~20 m,特别是在沿采空区走向0~80 m、沿采空区竖直方向3~8 m空间O2充足、有一定遗煤且热量不容易散失,该区域煤自然发火危险程度较高;采空区内回风隅角压力最小,为-10 Pa,回风口压力最低,进风口压力最大,沿倾向、竖直方向及走向压力均逐渐增大;采空区内温度和CO分布规律类似,在采空区底部受顶部漏风影响很小,主要受工作面进风隅角影响,热量积聚和CO聚集规律与不漏风时基本一致,而从采空区中部开始,温度和CO主要受顶部漏风影响,在中部区域温度和CO均呈现“O”形圈分布,采空区顶部,温度和CO在每个断裂带与采空区交接处达到极大值,并向两侧递减,在最深部的断裂带与采空区交接处出现最大值。
基于数字孪生的Buck电路故障诊断方法
夏玲, 姜媛媛, 张杰, 孙权, 魏念巍, 张书婷
2021, 47(2): 88-92. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020070063
摘要:
针对Buck电路故障诊断方法存在计算量大和准确率低等问题,提出了一种基于数字孪生的Buck电路故障诊断方法。首先,通过Matlab/Simulink软件平台建立Buck电路的数字孪生模型,并根据Buck电路元器件标称值设置数字孪生模型初始参数;然后,将采集的Buck电路输出电压信号及运行状态映射到数字孪生模型中,根据数字孪生模型与Buck电路的输出电压建立目标函数,并利用Levenberg-Marquart算法迭代优化目标函数,实现数字孪生模型的更新,最终实现Buck电路元器件参数估计;最后,比较数字孪生模型得到的参数估计值与Buck电路元器件标称值,若二者之差超过标称值20%,表明元器件失效,从而实现Buck电路故障诊断。实验结果表明,该方法对Buck电路元器件参数具有较高的估计精度与诊断可靠性。
经验交流
基于超声波时差法的管道流量测定仪设计
马建, 李泽芳, 张德胜
2021, 47(2): 93-97. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2021010022
摘要:
煤矿现有抽采管道使用传统瓦斯流量计存在易产生堵塞故障等问题,基于超声波时差法的流量计测量精度高、测量结果重复性好,但不适用于瓦斯抽采管道流量测量,并且需要单独设计超声波驱动电路和信号处理电路,实现难度较大。针对煤矿瓦斯抽采管道的特点,设计了一种基于超声波时差法的管道流量测定仪。在固定的传播距离下,超声波换能器发出的超声波在流体中的传播时间与气体的流速呈函数关系,而流速与管道截面积的乘积即为流量,从而间接得到管道气体流量。该管道流量测定仪以低功耗微处理器STM32F103为核心控制元件,在时间数字转换芯片MAX35104内部通过自动差分飞行时间测量法计算超声波顺逆流传播时间,根据传播时间计算气体流速、瞬时流量和累计流量。测试结果表明,基于超声波时差法的管道流量测定仪的最大绝对误差为0.15 m/s,最大重复性误差为0.17%,符合JJG 1030—2007《超声流量计检定规程》中2级精度要求,同时也满足MT 448—2008《矿用风速传感器》中对超声波式风速传感器基本误差的要求。
近距离煤层群综采工作面瓦斯治理优选措施
薛彦平
2021, 47(2): 98-103. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020060055
摘要:
相对于单一煤层或其他煤层群开采,近距离煤层群在开采过程中邻近层受到开采层应力影响更为剧烈,瓦斯更容易通过发育的裂隙涌入开采层,造成开采层工作面瓦斯积聚。现有的针对近距离煤层群的瓦斯治理研究主要侧重于单一措施参数的确定及效果分析,没有深入研究瓦斯治理措施在时间、空间层面之间的联系,对综合瓦斯治理措施的优选组合、具体参数的确定依据及措施采取后的效果分析不够深入。针对上述问题,以阳煤一矿81403综采工作面为研究对象,通过数值模拟方式分析了近距离煤层群条件下开采应力分布及演化过程,研究了上覆岩层破坏及裂隙发育变化规律,得到了81403综采工作面瓦斯主要来源为煤层解吸瓦斯、上邻近层卸压瓦斯、采空区瓦斯等,针对不同瓦斯涌出源头和特点,优先采取顺层预抽+高抽巷+高位钻孔+采空区埋管的瓦斯抽采措施,即在开采前充分预抽减少煤层解析瓦斯量,通过高位钻孔、高抽巷处理邻近层瓦斯涌入,采用埋管治理上隅角瓦斯局部聚集,在时间和空间上形成综合的治理体系,从而达到瓦斯治理目的。实际应用结果表明,工作面回采期间瓦斯抽采率达到了89.9%,回风巷及上隅角瓦斯体积分数保持在1%以下,保证了工作面的安全回采。
矿用分布式采集系统时钟同步方案设计与实现
安赛
2021, 47(2): 104-108.. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020090005
摘要:
单一的时钟同步技术由于其精度及应用局限性,无法满足矿用分布式采集系统高精度、高可靠性的时钟同步性能要求。针对上述问题,提出了基于北斗+IEEE 1588V2+本地后备时钟的三级协同时钟同步方案。选用部署在地面的T600-BDGOCXC型北斗授时服务器作为主时钟,为系统提供纳秒级精度的绝对时钟;采用STM32F407+DP83848及PTPd协议栈实现支持IEEE 1588V2协议的采集节点,通过井下工业环网将北斗的绝对时钟同步到各采集节点;本地后备时钟采用STM32F407内部RTC(实时时钟)实现,给各采集节点提供秒级精度的时间戳初值,便于各采集节点用最短时间实现与主时钟的同步。测试结果表明,北斗授时服务器与采集节点通过交换机直连的情况下,1 min后时钟同步精度达162 ns;北斗授时服务器与采集节点通过三级交换机连接的情况下,时钟同步精度为565 ns;在北斗授时服务器失效的情况下,优先级高的采集节点升级为主时钟并为其余采集节点授时,具有较强的可靠性。
张双楼煤矿应力集中区冲击地压灾害防控实践
张雷
2021, 47(2): 109-115. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020080010
摘要:
目前的爆破卸压防治措施仅针对煤层顶板,对顶板-煤体-底板三协同爆破卸压治理研究较少,特别对坚硬厚层砂岩顶板覆层区域的冲击灾害防治研究更少。针对上述问题,以江苏徐矿能源股份有限公司张双楼煤矿74101工作面为工程背景,从开采布局、煤岩冲击倾向性、砂岩覆层区应力集中程度方面分析了其冲击灾害诱发因素,揭示了煤岩体突然失稳破坏诱发冲击灾害的原因,认为顶板砂岩覆层异常、断层地质构造、底板坚硬细砂岩等地质条件造成局部高应力集中是诱发冲击灾害的主要原因。采用矿震震动波CT反演技术精准探测得到74101工作面强冲击危险区:运输巷侧沿巷道75 m,延伸工作面60 m椭圆形区域;轨道巷侧沿巷道60 m,延伸工作面80 m椭圆形区域。针对划分的高应力集中区,提出了精准的“顶板-煤体-底板”一体化爆破卸压技术,对74101工作面冲击危险区域进行卸压防冲,并采用微震监测手段及现场观测对卸压防冲效果进行评价。结果表明:爆破卸压后,74101工作面厚硬砂岩覆层区矿震日累计能量由1.57×104 J降低至104 J以下,震动频次降低50%,矿震活动呈现低能量、低频次的特征,冲击危险性显著降低,验证了一体化爆破卸压技术适用于张双楼煤矿厚硬砂岩覆层区冲击动力灾害防治。
智能矿山建设实践及关键技术
任文清, 高小强
2021, 47(2): 116-120. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2020100042
摘要:
目前对智能矿山概念、发展规划的研究较多,对智能化建设成果和关键技术的研究较少。基于智能矿山建设的5层技术架构,以大柳塔煤矿智能化建设为例,论述了综采、掘进、运输、供电、供排水等系统的智能化建设情况及成效:共取消井下固定岗位约100个,减少作业人员200余人,降低人工成本4 000万元/a,节约工业水电消耗30%,提高设备利用率5%,提高全员工效10%。指出智能矿山建设的关键点在于拓宽网络通道、统一各子系统接口、关联设备安全可靠和配备专业人才队伍,由此总结了目前智能矿山建设中存在的难点,并有针对性地提出了要攻关的关键技术,包括自动割煤、移动设备人员接近探测、无线传感、集中加油、井口智能安检、无人驾驶等。