矿井勘探钻孔多参量监测系统设计

为了有效的对矿井勘探钻孔数据进行长期监测,设计了一套地勘钻孔实时监测系统.系统以STM32F103RCT6为主控芯片,采用LoRa低功耗传输网络为通信方式,上位机软件采用Python程序设计,实现实时数据的监测和存储.其中系统监测上位机软件能够实现包括用户登录和管理、串口参数设置、数据实时显示、数据存储、显示当前时间及蓄电池电压、表格打印等功能.试验结果表明,矿井勘探钻孔多参量监测系统可扩展性强,运行稳定,能够满足对矿井勘探钻孔多参量监测的需求,具有较好的应用前景.     

远距离上向长钻孔煤层膨胀变形测定装置及技术研究

针对目前所使用钢楔测量煤层变形装置笨重,安装不方便,且深部基点砌合处可靠性低,容易受远距离长钻孔变形影响,测试过程中易滑移错位等问题,提出一种远距离上向长钻孔"鸡爪式"多点位移计测定煤层膨胀变形量以及装置的安装方法。本装置能够在送入钻孔过程中可以任意运动,不受钻孔阻碍物以及变形影响,能够方便准确的测量出远距离上向钻孔煤层膨胀变形量,并在平煤股份六矿保护层开采效果验证项目中使用,取得预计的实验效果。     

贺西矿高瓦斯综采工作面瓦斯参数测定

对贺西矿高瓦斯综采工作面煤层瓦斯基础参数测定过程,测定方法和计算方法进行阐述,并确定贺西矿3#煤层瓦斯压力、瓦斯含量、煤层透气性系数、钻孔瓦斯衰减系数等参数,这些基础数据是煤矿进行防治瓦斯和防突工作的重要依据.     

祁南矿顺层钻孔抽采半径测定

正一、引言目前,预抽煤层瓦斯是大多数突出矿井采取的防突措施,顺层钻孔预抽煤层瓦斯措施可以有效的降低煤层瓦斯含量进而降低工作面瓦斯涌出量,达到治理瓦斯的目的。顺层钻孔瓦斯抽采半径常用测定方法包括:压降法、计算机模拟法、气体示踪法和钻孔流量法等。顺层钻孔测试煤层瓦斯难度较大,由钻孔瓦斯流量与瓦斯压力的关系模型可知,钻孔     

义城煤业3号煤层瓦斯抽采半径参数研究

抽采半径作为预抽煤层瓦斯的一个重要参数,直接关系到预抽钻孔的密度和预抽时间的长短,对瓦斯抽采效果具有至关重要的影响作用。因此,通过对山西阳城阳泰集团义城煤业有限公司(简称义城煤业)3号煤层不同孔径抽放钻孔(Φ75 mm、Φ94 mm)瓦斯抽采有效半径进行测定,避免在设计抽采钻孔布置过程中出现空白区域以及钻孔的无效重叠区域,从而有效提高煤层瓦斯抽采效率,及时制定出有效的安全抽采技术措施,确保煤矿安全生产。通过测定分析表明:Φ75 mm抽采钻孔抽采半径应不大于5 m,Φ94 mm抽采钻孔抽采半径应不大于5.6 m,其中增加抽采时间和抽采负压对抽采效果影响并不明显。     

26082工作面瓦斯含量测定

煤层瓦斯的含量是确定瓦斯涌出量基础的数据,矿井瓦斯抽放设计和矿井通风设计的重要参数之一。煤层瓦斯含量在一定程度上取决于煤层瓦斯压力,在设计中采用单片机控制技术及先进的气体流量传感技术,首次采用了无阻力微量气体流量测定原理,使煤样解吸过程更接近煤的自然解吸状态。     

煤矿瓦斯抽放孔探测装置的概念设计

瓦斯灾害是煤矿井下的主要灾害,是煤矿安全生产的大敌,瓦斯抽放是解决矿井瓦斯灾害行之有效的措施。由于瓦斯抽放孔深度大、轴线有一定的弯曲,所以很难用普通方法检测其有效深度和孔内状况。为快速准确测出瓦斯抽放孔的参数,提出一种以直线电机为动力,能够在瓦斯抽放孔内蠕动行走的探测装置,用于检测长深钻孔的深度、轨迹、图像和其它理化参数。该探测装置可进入瓦斯抽放孔内部,对其空间几何特性、煤岩图像和瓦斯气体浓度等参数进行直接测量,从而为实现优化钻机参数、提高钻孔质量、保证瓦斯抽放效果的目标提供帮助。     

气体传感器稳定性检测装置的研制

为实现能够满足载体催化燃烧式甲烷传感器的安全生产行业标准和计量器具许可证考核必备条件中对稳定性检验的要求,并使该检验能适应生产型企业的产业化检验规模相,在符合标准、满足精度的前提下,极大的提高检验操作的效率和自动化水平。该文拟研究设计一套基于计算机控制技术的气体传感器稳定性检验装置。该装置通过软件参数的设置,由单片机控制采集电路实现对传感器的实时数据采集和分析,通过控制电路和执行器件实现全部检验操作过程的自动化控制,通过软件的显示功能,将检验柜内浓度、气路阀门、钢瓶压力等情况,用直观的图示实时显示,便于实验中随时观察记录,检验过程中15天的大量数据可以通过数据库和软件实现存储和打印。最终完成可通过计算机软件对检验的各个步骤进行调控的、检验过程自动化的传感器稳定性检测装置。     

一种简易口腔气体测量仪设计

介绍一种简易口腔气体测量仪的设计,该设计能够实时检测人体口腔气体浓度,给出等级评定。利用LCD界面,实现实时显示。通过检测结果可知测量者口气是否清新,是否有异味,从而树立职场信心。     

某煤层标志性气体与最短自然发火期实验研究

自然发火期是衡量矿井发火危险性的主要指标之一,可直观据实地反映出发生火灾的可能性。它在指导矿井防灭火设计与煤矿安全生产过程中具有重要意义。为有效测定这一指标,本研究使用氧化升温实验装置,测定了某矿某煤层煤样随温度升高过程中的各气体产生量,分析气体产物的种类与浓度得到了矿井自然发火指标气体等参数。根据高精度差示扫描量热仪测定得到的不同温度时煤的比热,理论计算出该煤层的最短自然发火期约为39天。     

基于ANSYS温度场的煤层瓦斯压力模拟可行性

煤矿采掘施工会破坏瓦斯在煤层中的平衡状态。为研究瓦斯在煤层中的流动规律，采用ANSYS有限元软件对煤层钻孔抽采瓦斯进行数值模拟，研究一定时间内钻孔周围的瓦斯压力分布，以及测点随时间变化的压力变化趋势。结合桃山煤矿42035工作面的实测数据与模拟结果进行对比。结果表明：钻孔周围测点的实测数值与模拟结果基本吻合，说明利用ANSYS温度场进行瓦斯渗流模拟可行。     

高压水射流自旋式割缝技术在柿花田煤矿的应用

瓦斯治理的根本措施是抽放,然而应用单一钻孔预抽瓦斯,钻孔直径是决定抽放效果的关键因素.孔径小,其自由面小,瓦斯的排放速度低,等待开采的时间较长,影响了矿井的生产效率,而孔径又不能太大,否则在煤层综合应力下,孔的形成和孔的稳定性会受到破坏,而且孔径大的钻孔钻进速度较慢,效率较低,而且钻孔的有效煤孔段往往只占整个钻孔的一小部分,完全没有必要施工孔径较大的钻孔.介绍了一种新型高压水射流自旋式割缝技术,该技术可以有效解决上述问题.高压水射流自旋式割缝设备主要由高压水泵、水箱、高压胶管、高压密封钻杆、旋转接头、力矩喷头和喷嘴组成,该技术是在瓦斯抽采钻孔完成后,利用钻机将切割钻具输送至孔内,采取后退切割的方式,对钻孔内煤体进行切割,形成若干个垂直于钻孔方向的圆盘状缝隙,使孔内煤体暴露面积增加,同时由于高压注水作用,缝隙周围裂隙增加使煤体的透气性增强,从而有效提高抽采效率.试验发现：该技术的割缝半径为0.6～0.7m,使用该技术切割后,瓦斯涌出量大幅增加,百米瓦斯自排量和瓦斯抽放量分别是非切割钻孔的5.6和4.5倍,且衰减系数有所增加.     

近水平远距离下保护层开采卸压边界的研究

运用固流耦合理论对某矿东四采区11-2煤远距离下保护层开采过程中的被保护煤层(13-1煤层)卸压保护边界进行数值模拟分析,以数值分析结果为基础对被保护层边界范围内的煤岩及瓦斯动力参数现场测试,通过研究结果发现,在目前大规模运用底板穿层钻孔情况进行抽采的条件下,沿用的前苏联细则规定关于近水平煤层卸压角的数据偏保守。该研究结果能为类似近水平煤层条件下保护层开采确定被保护煤层的边界提供参考。     

水射流卸压增渗及抽采瓦斯效果的渗流力学数值解

为提高低渗煤体的瓦斯抽采性能,以重庆天府三矿为研究目标区,采用低温液氮吸附法和压汞法测定了煤层孔隙结构,分析了重庆天府矿区煤体低渗的原因,结果表明,煤体孔隙多为两端开口的平板状、管状孔,孔隙的连通性好,压汞渗透率是原位煤体渗透率的2×105倍,煤体孔隙本身的渗透性较好,煤层低渗为高地应力所致。进行了底板穿层钻孔高压水射流卸压增渗试验,试验表明,卸压后煤层渗透率增加了90倍,抽采率从17%提高到了58%,抽采量增加了4.8倍。建立了瓦斯抽采的渗流力学方程,解算了卸压增渗透前后的不同抽采时间条件下的抽采半径,优化了合理布孔间距、抽采时间,为水射流卸压抽采瓦斯效果评价提供了理论指导。     

新安煤矿顺层钻孔预抽煤层瓦斯技术参数研究

本文选用新安煤矿17#煤层111706采煤工作面作为本煤层顺层钻孔预抽瓦斯技术试验区,研究17#煤层合理的预抽瓦斯技术参数值。通过对该矿17#煤层111706工作面预抽瓦斯数据分析得出:预抽试验区采用交叉布孔法预抽量可提高40%,Φ94 mm大直径钻孔预抽量比Φ65 mm直径钻孔增加34%,以预抽率作为17#煤层预抽防突有效性指标是可行的。预抽率大于25%时,就可以达到消除煤与瓦斯突出危险。但只有预抽率达到30%以上,钻屑检验指标K1才不会超标。钻场内钻孔抽采瓦斯浓度大于巷道钻孔抽采瓦斯浓度可达1倍,其最小封孔深度应不小于5 m.建议施工双向抽采钻孔来覆盖全工作面,掘进工作面钻孔深度控制在100 m范围内。     

钻孔抽放瓦斯流固耦合分析及数值模拟

钻孔抽放瓦斯是中国利用和治理煤层瓦斯最主要的方法。随着开采深度的加深,地应力场等因素对瓦斯渗流的影响越来越明显。基于对煤层瓦斯一系列的假设的基础上,考虑了地应力、煤层瓦斯压力变化对煤体骨架产生的变形的影响,推导出了孔隙率、渗透率的表达式。运用多孔介质渗流的基本定理和流固耦合的基本理论得出了瓦斯流固耦合控制方程。运用多物理场耦合分析软件对钻孔抽放下的瓦斯渗流场进行了模拟分析。得到了钻孔抽放条件下瓦斯压力的分布、不同的埋藏深度下以及不同的钻孔参数（抽放负压、钻孔半径）对瓦斯渗流场的影响。分析模拟结果可以对现场     

瓦斯抽采钻孔布置方案参数优化：以保德煤矿为例

针对高瓦斯中低渗透率厚煤层工作面常规预抽钻孔预抽浓度低、钻孔衰减系数大、瓦斯预抽时间长等难题,以保德煤矿8号煤层为研究对象。通过8号煤层渗透率各项异性实验分析和现场测试,对8号煤层钻孔布孔方位以及封孔工艺最优参数进行研究。结果表明：预抽钻孔与煤壁裂隙呈90°,钻孔倾角为-6°时钻孔抽采效果最好;采用新材料+囊袋作为封孔材料,封孔距离8～16 m时,增大压力和“两堵两注”的注浆方式,能有效地提供封孔的气密性。通过3种不同的测试方法,确定4个月时的钻孔抽采有效半径约为4 m, 6个月有效抽采半径为4.5 m。以此为依据,得出工作面瓦斯抽采钻孔最佳布置参数。研究成果为高瓦斯低渗透率厚煤层工作面预抽钻孔设计提供了参考依据。     

黄白茨煤矿9^#、10^#近距离煤层综合瓦斯治理技术

针对黄白茨煤矿9^#和10^#近距离煤层开采时的瓦斯超限问题,在分析9^#煤层开采底板破裂规律、对其开采顶板三带进行数值模拟以及确定工作面瓦斯来源的基础上,提出9^#煤层采前定向长钻孔预抽、开采期间顶板走向高位水平长钻孔抽采,10^#煤层卸压拦截抽采、采面采掘期间上下顺槽上向钻孔抽采及两煤层采空区埋管抽采的综合瓦斯治理技术方案。效果分析结果表明,正常通风情况下,9^#煤层回风巷、上隅角瓦斯体积分数分别保持在0．36％和0．50％左右。该方案有效解决了9^#和10^#近距离煤层开采时的瓦斯涌出问题,为类似矿井的瓦斯治理提供了参考。     

近距离煤层群水射流割缝卸压石门快速揭煤技术分析

针对西南地区高瓦斯近距离突出煤层群层间距小于7 m时,石门揭煤工作面前方多层煤层需统一消突管理,常规超前钻孔工程量大,严重制约了煤矿安全生产和采掘工作面接替等问题,提出采用穿层钻孔水射流割缝防突技术,一次性对石门工作面前方煤层群统一卸压增透,快速安全揭煤的思路。以贵州雷公山煤矿为例,采用FLAC3D模拟了不同缝槽布置方式以及缝槽间距对煤层群卸压效果的影响。研究表明：多煤层煤孔中部均布置一个缝槽,同一煤层内缝槽间距为4 m,可使石门揭煤工作面前方控制范围内煤体整体卸压。现场应用证明：采用水射流割缝技术,预抽达标时间缩短约39 d,钻孔工程量减少610 m,钻孔数量减少30个,可实现快速安全揭煤。