承压水上开采煤层底板构造及富水性综合物探技术

物探技术对于煤矿水灾害防治具有重要作用。以霍州煤电汾源煤业某矿井为试验矿井,采用瞬变电磁、直流电法、无线电透视技术对煤层底板构造及富水性进行综合性探测,并对底板突水性进行了分析。研究结果表明:采用瞬变电磁,得出工作面底板存在三个低电阻异常区,且与巷道底板最小垂距为19m;采用直流电法,得出两巷道底板均存在三个低电阻异常区,且与巷道底板最小距离为0m;采用无线电透视,得出勘探范围内存在两个异常区,且电磁波能量衰减强烈、异常幅值很高,分布不均匀。     

隧道瞬变电磁超前探测“双侧低阻”型干扰的成因分析和对策探讨

贵州是全国唯一没有平原的省份,地质情况复杂且岩溶广泛分布,隧道建设过程中因为缺少相关地质资料,经常会发生岩溶突水、冒顶事故等。如何高效地做好隧道超前预测工作是勘察工作面临的一个重大难题,直接影响到设计、施工的有效性和安全性。瞬变电磁超前探测具有高效性、便携性、体积效应小等优点,是目前隧道超前预测预报的主要手段之一。在使用瞬变电磁法进行隧道超前预报的过程中发现了一个比较有规律的现象:隧道巷道两侧的探测反演图像形如蝴蝶的翅膀,即在两侧出现较为明显的对称低阻异常区域。但通过开挖揭露验证,巷道两侧岩体的分布和稳定性往往是正常的。分析出现这种情况是由于测线的旋转角、背景场的差异、金属干扰及信号衰减等原因,是多种因素相互作用的动态表现,可通过改进探测方法和调整参数予以解决。在实践过程中,将掌子面分为左帮、迎头、右帮3个部分,进行分区探测和数据采集,不仅增加了数据量,也方便后期将数据分段处理后叠加在统一的背景场下,以满足探测是基于均匀背景下建构的理论。采用改进的探测方法后,对比常规探测方法,反演图像视电阻率整体较高,且稳定连续,未发现异常现象,与实际地质情况相符。     

美国煤矿老空区探测的经验与启示

老空区探测是一个亟待解决的技术难题。自2001年,美国从地面、井下、孔间以及孔—地等立体空间,建立了巷道实体测试模型、巷道系统测试模型和废弃矿井验证模型,借助于14个示范工程,系统开展了老空区探测物探方法的测试与实物验证,对不同探测技术的实效性进行了初步的评价。分析认为:在老空区探测中,美国采用的实物模型测试探测方法有效性的做法值得我们学习和借鉴。     

高温矿井巷道风流温度预测方法研究

根据高温矿井巷道与风流间热湿交换特点,提出了"巷道空间水分蒸发需热量等于巷道出口风流理论温度与实际温度之差的显热交换量"的观点;提出了"将饱和水蒸气分压力分区线性化"及"先简化、后误差修正"的数学变换思路,将巷道始末风流潜热交换量表示成巷道出口风流温度的一次函数,并得到了预测矿井巷道出口风流温度的数学模型;叙述了预测矿井巷道末端风流温度的详细计算步骤,并分析了各参数取值方法。通过与其他资料计算实例的对比分析,证明了新提出的矿井巷道风流温度计算法具有计算精度更高、可信度更高的优点。     

基于MSP技术的掘进迎头前方断层识别及其应用

针对山西某矿21采区胶带运输下山迎头超前探测需求,利用本安型KDZ1114—6A30矿井巷道地质探测仪在21采区胶带运输下山2胶2位置开展了地质异常体（断层）超前探测与识别研究。研究内容包括：矿井震波超前探测技术（MSP）原理、震波数据处理流程以及综合地质解释等。探测结果显示,在巷道迎头前方,有3处地震反射异常界面,分别对应着J3、G4、J6、J7以及J8断层的位置,实现了对矿井地质异常体的准确识别,为巷道安全、快速掘进提供了技术支撑。     

某矿井巷道火灾风险定量研究

对巷道火灾开展定量研究,能更好地制定具有较强针对性的巷道火灾预防及防治措施。以某煤矿矿井为研究对象,结合其安全现状对矿井巷道进行分类,分析巷道火灾事故的诱发因素,在此基础上应用火灾风险指数法对其进行火灾可能性评价,最后结合模糊综合评价法对该矿井巷道火灾风险性进行分析,提出相应的预防措施及建议,为矿井巷道火灾现场扑救及火灾综合防治提供参考。     

基于地下水流数值模型的灰岩含水层疏放可行性研究

为了查清灰岩含水层水文地质条件,分析该含水层的疏干可行性,采用了三维地震、瞬变电磁法物探探查、水文地质钻探探查、水文地球化学探查及井上(下)群孔三降深大型抽(放)水试验等综合探查手段。基于放水试验资料,建立了矿井水文地质模型,利用Feflow数值模拟软件对水文地质模型进行了参数识别和验证,分析了大青灰岩含水层疏干可行性。结果表明,大青灰岩含水层与下伏富水性极强的奥陶系灰岩含水层水力联系密切,水文地质条件复杂,大青灰岩的疏干工作应建立在封堵大青灰岩与奥灰间导水通道基础上。     

应用瞬变电磁法防治煤矿顶板砂岩水的实践

研究了华北型煤田顶板砂岩的赋水规律,总结出顶板砂岩水的综合防治方法。应用瞬变电磁法探测某煤矿顶板岩层发育的含(导)水构造,为安全生产工作提供了技术指导。     

矿井风流温度预测分析研究

随着煤矿机械化程度不断提高,特别是随着开采深度逐渐增加,矿井热害问题日益突显,高温环境不仅影响生产效率而且严重危害着工作人员的健康。为了更好地降低高温矿井开采时期巷道风流温度,确定合理的巷道布置方案和矿井通风系统,提出矿井巷道风流温度预测方法。以矿井通风和热力学为基础,结合网络解算,对矿井风流温度分布进行研究,总结各种类型巷道风流温度的计算方法,提出多点风流混合温度计算模型。结合具体矿井进行实际预测分析,预测结果中显示风流温度可能超限的巷道,对通风系统进行优化设计。     

音频电透视法在防治矿井水患中的应用

为了探明某矿20910工作面顶板0~100 m上高部区域岩层富水性分布情况,基于音频电透视法,通过在工作面回风巷、运输巷布置了59个发射点,104个接收点,获得了工作面顶板0~50 m、50~100 m高度范围音频电透视成果图。探测结果表明,20910工作面顶板0~100 m存在4处低阻异常区域,实际回采揭露发现涌水点5处,均位于探测低阻异常区域,探测结果与实际揭露结果验证很吻合。实践表明,该矿20910工作面顶板0~100 m音频电透视法探测成果合理可靠,音频电透视法可以准确探测出工作面顶板一定范围内相对富水区域分布情况。     

基于网络分析的矿井通风智能诊断专家系统

提出了矿井通风智能诊断专家系统来解决通风系统故障诊断问题,设计了矿井通风智能诊断专家系统知识库和推理机,提出用逐步线性回归分析法确定可能引起某巷道风速超限的风路集合.在知识库中把通风系统故障原因详细归类,在专家系统推理机中进一步缩小了故障范围并推断故障原因.给出了矿井通风智能诊断专家系统推理流程并设计了用户接口,故障诊断结果图可以直接显示故障巷道范围、故障原因及故障巷道列表.最后对大明矿进行了工业试验,智能诊断专家系统的故障诊断结果与实际结果一致,验证了系统的可行性.     

矿井突水路径搜索算法与应用

为了实现对矿井突水路径的搜索以及突水范围的预测,基于图论与网络理论,以巷道交叉点的标高为搜索权重,将水流流向分成下向蔓 延和上向升涨两个突水阶段,提出了水流下向、上向蔓延路径搜索算法。实现了对突水路径的搜索,并在已知巷道突水点的情况下,通过两个 时刻的巷道水位变化,计算得出了单位时间的突水量,结合给定的矿井巷道拓扑结构信息,对未来时间段的突水范围和水位标高点进行预测。 研究结果表明:在已知矿井突水点和矿井基础数据信息的情况下,应用无向图宽度优先搜索法生成矿井突水路径, 并结合得出的单位时间的突 水量,对下一时间段的突水量进行计算并对突水范围进行预测。     

基于FDS的木成涧煤矿井下火灾数值模拟

针对矿井火灾逃生困难的问题,本文以木成涧煤矿矿井为背景,利用FDS软件建立其通风系统的三维模型,通过在巷道安装探测器来检测温度分布和烟雾浓度的方法来检测火灾情况下烟气的蔓延、能见度以及火灾温度的分布,通过对FDS模拟结果进行分析,得到了烟气、能见度、温度随时间的变化规律,确定火灾对人员逃生的主要影响因素,为矿井火灾时人员逃生提供参考依据。     

地下氡气测量法-音频大地电磁法在隐伏断层探测中的应用*

为开展隐伏断层探测,明确断层空间位置和构造属性,在此基础上合理避让或采取有效的工程措施,可以有效减轻地震灾害损失。在昔格达断裂带某区域,采用地下氡气测量法与音频大地电磁法相结合的方法探测隐伏断层。结果表明:2种方法所推断的断层区域较为吻合。地下氡气测量法简单方便,但无法确定断裂结构的深部延伸及产状变化,音频大地电磁法勘探深度大、效率高但干扰因素较多,具有多解性,二者结合的断层探测方法在研究区效果良好,对类似地区开展断层探测具有一定的借鉴和指导意义。     

矿井通风优化评价指标体系权重确定

针对矿井通风优化评价指标体系,在专家评分的基础上,采用拉开档次法确定指标体系权重。综合矿井通风优化评价模型理论,建立以技术、经济、抗灾和管理等4个方面为准则层,以通风方式合理性、通风网络布局合理性和通风巷道阻力合理性等20项为指标层的指标体系,通过各指标大小及其排序明确矿井通风优化工作重点,为决策者进行优化工作提供的参考依据。计算结果表明,在指标层方面,权重值最大的指标是通风网络布局合理性,其次是通风巷井工程费;在准则层方面,技术可靠性指标共有4项指标排名前十,比重为31.7%,管理性指标总体比重为16.8%。综上所述,经济性与技术性指标是矿井通风优化及控制的研究重点。其中,通风网络布局合理性、通风巷井工程费、通风巷道阻力合理性和吨煤通风电费等4项指标是研究重点的主要方面。     

掘进巷道隔热分流排热降温技术的理论与实践研究

随着矿井开采深度的不断增加,热害已成为了继矿井五大灾害后的又一灾害,高温矿井中掘进工作面的热害最为突出。惯用的加大通风量的方法已无法满足降温要求,而采用空调降温电耗成本又太高,因此,采用绝热方法降温很有必要。运用流体力学和传热学的理论,在掘进巷道设置主、副巷道以改变巷道的传热结构和风流结构,实现了非人工制冷降温。得出选用性能良好的隔热材料、合理设置副巷道的宽度和对副巷道风流进行层流控制,是获得良好降温效果的关键,并给出了实现副巷道风流为层流状态的准则判别式及范围,导出了设置隔热板前后的热阻计算公式。唐洞煤矿的实践证明,掘进巷道采用隔热分流排热降温技术后,局部通风机送入掘进工作面的风流温度降低了2.5℃;单个人体获得的辐射热从得热56 W变成了失热27W;由隔热板、副巷道及围岩形成的复合传热结构的热阻增加了42.64%;主巷道中的风流温度降低了5.5℃。这表明掘进巷道隔热分流排热降温效果很好,有推广价值。     

长广七矿通风阻力测定及分析

矿井通风阻力测定是矿井安全管理工作的重要内容之一。本文介绍了气压计基点法的测定原理及测定步骤,并将该方法应用于长广七矿通风系统阻力的测定中,通过对测定数据的整理分析,揭示了该矿通风阻力分布和风量分配的基本情况,并针对存在的问题提出了相应的技术对策,为该矿井实现通风管理的科学化和制订合理的技术改造方案提供基本依据。     

1种抑制巷道信号NLOS的矿井RSSI高精度定位算法*

在RSSI（Received Signal Strength Indication）测距定位技术中,为抑制巷道信号NLOS（Non Line of Sight）传输对定位结果的影响,提出信号指纹定位和几何优化算法。在离线阶段利用高斯滤波最大值加权法和最小二乘法建立符合矿井巷道环境的无线信号测距模型,设计改进卡尔曼滤波器平滑处理离线信号值,抑制巷道信号NLOS传输带来的影响,建立离线信号指纹库;在线定位阶段,利用加权K最近邻法（WKNN）将定位目标接收到的信号值与指纹库中的信号值进行匹配,将匹配到的最优信号值参与测距定位计算,最后通过几何优化算法将定位结果归一化处理,使其符合一维定位分布。结果表明:所提算法的平均定位误差为0.9 m,相比于高斯滤波最大值加权法、经典卡尔曼滤波指纹定位算法和改进卡尔曼滤波指纹定位方法,其平均误差分别减小2.36,1.17,0.35 m。所提算法能够有效抑制巷道信号NLOS传输对RSSI测距定位的影响,可实现RSSI方法在矿井NLOS环境中的有效应用。     

基于气味探测的矿井人员搜救设备探讨

发生冒顶或坍塌事故后确定被困人员的位置是事故救援的关键,分析了灾害时期井下人员搜救方法和特点以及矿井救护现状,针对事故救援现场的特殊条件提出了有源探测的方法,即研究基于气味探测原理的矿井人员搜救方法和设备,并在示踪气体的选择和气味探测器研发方面进行了详细探讨.     

基于气味探测的矿井人员搜救设备探讨

发生冒顶或坍塌事故后确定被困人员的位置是事故救援的关键，分析了灾害时期井下人员搜救方法和特点以及矿井救护现状，针对事故救援现场的特殊条件提出了有源探测的方法，即研究基于气味探测原理的矿井人员搜救方法和设备，并在示踪气体的选择和气味探测器研发方面进行了详细探讨。