煤矿井下近钻头随钻测量技术研究现状和发展趋势     

郝世俊  褚志伟  李泉新  方俊  陈龙  刘建林 《煤田地质与勘探》2023,(9):10-19

近钻头随钻测量集成了近钻头多参数测量、跨螺杆钻具供电和通信、涡轮连续发电和高速泥浆脉冲无线传输等多项关键核心技术,可以获取钻头附近多种类型参数,是煤矿井下智能钻探技术的关键组成之一。在充分借鉴地面石油与天然气钻探领域近钻头随钻测量开发经验和发展路径的基础上,分析了现有技术应用于煤矿井下的局限性,依托煤矿井下现阶段随钻测量技术,提出了煤矿井下近钻头随钻测量技术的研究思路,探讨了煤矿井下近钻头随钻测量技术的研究现状,重点解决结构小型化、仪器单元化、防爆模块化、测量协同化和控制整体化的研发技术难题。在煤矿智能化建设大背景下,提出未来需要从近钻头多参数一体化测量、近钻头参数动态监测、近钻头旋转导向钻进和近钻头自适应钻进等方面入手,大力推动煤矿井下近钻头随钻测量与5G通信、大数据、云计算、物联网等新一代信息技术的融合发展。  相似文献   

山区煤矿可研阶段地质灾害危险性评估的重要性     

王彤标  宋绍飞  王刘文  陈金宏  高明专 《地质灾害与环境保护》2023,(3):97-104

贵州山区地质环境脆弱,煤矿开采易引发地质灾害。为使煤矿业主充分认识到可行性研究阶段开展地质灾害危险性评估工作的目的与意义,以某煤矿为例,结合其地形条件、煤层赋存条件及开采方案设计,采用赤平投影、稳定性检算、数值模拟等方法对开采前后不同工况下山体的稳定性进行了直接、间接的影响分析,结果表明该煤矿开采后引发地质灾害的可能性大,治理地质灾害的难度大、投资额高,项目的投资可行性较差。进而得出应将地质灾害危险性评估报告的主要结论纳入可行性研究报告或在可行性研究报告中增加专门篇章的结论。  相似文献   

基于GRACE的黄河流域陆地水储量时空变化研究     

杨飞  张成业  李军  宋子恒  郭添玉 《煤田地质与勘探》2022,50(4):106-112

黄河流域是我国目前主要的煤炭经济可采量和产能聚集地。了解和掌握黄河流域水资源及其变化不仅是推进黄河流域水资源节约集约利用的前提,更是开展黄河流域煤炭矿区生态保护与高质量发展的基础。相较于传统地面水资源监测手段受限于监测点分布和数目的影响,GRACE重力卫星为中长尺度陆地水储量时空变化研究提供一种新的途径。利用GRACE重力卫星数据,开展2002年4月到2017年6月黄河流域水储量的时空变化规律研究。利用纬圈长度加权平均,计算黄河上中下游水储量变化均值,发现黄河不同流段表现不同的变化趋势,且反映出2003年黄河流域水资源变化受到洪水等因素影响。进一步通过箱形图分析黄河流域上中下游水储量的月平均变化规律,反映出该流域“冬干春旱,夏秋多雨”的气候特点与水储量变化的密切关系。采用时间序列分解方法分析整个黄河流域水储量变化的趋势、年周期及半年周期等特征。结果表明,黄河流域水储量变化存在随经度由西向东递减趋势越来越明显的现象,其中黄河上游源头附近区域的水储量变化呈微弱的增长趋势;黄河流域水储量变化年周期和半年周期振幅存在明显区域差异,这与高山融雪、降水量的季节性差别及区域气候环境密切相关。了解和掌握上述黄河流域水储量时空变化,可为流域矿区的生态保护与可持续发展提供基础数据与参考。   相似文献   

钱营孜煤矿深部地下水水化学特征及来源解析     

陈凯  刘启蒙  刘瑜  彭位华  汪子涛  赵祥 《煤田地质与勘探》2022,50(8):99-106

我国浅部煤炭资源已逐渐枯竭,在煤炭进入深部开采的条件下,来自煤层底板高承压灰岩水的威胁也越来越大,深入理解矿区含水层中水化学组成控制机制是针对性地开展水害防治工作的重要科学前提。为了查明安徽钱营孜煤矿深部地下水中常规离子的定性与定量来源,通过多种数理统计方法(包括相关性分析和R型聚类分析)、离子比值法和Unmix模型对22个灰岩水中常规离子浓度进行了分析。结果表明,地下水呈中至弱碱性,溶解性总固体(TDS)变化范围为1 945~5 292 mg/L,阳离子平均质量浓度由大到小排序为:Na+ (718 mg/L)、Ca2+ (270 mg/L)、Mg2+ (153 mg/L),阴离子平均质量浓度由大到小排序为:SO₄ 2? (2 305 mg/L)、HCO₃ ? (239 mg/L)、Cl? (186 mg/L),95%样品的水化学类型为SO₄-Na型。相关性分析、聚类分析和离子比值分析表明,含水层中水化学组成控制因素主要为硫酸盐和碳酸盐矿物的溶解(源1)以及盐岩的溶解和硅酸盐矿物的风化(源2)。Unmix模型显示源1和源2对地下水中常规离子浓度的平均贡献率分别为56%和44%,其中,源1对Ca2+、Mg2+、Na+和SO₄ 2?浓度贡献率依次为73%、68%、63%和73%,源2对Cl?和HCO₃ ?浓度的贡献率分别为75%和66%。研究成果可为相似条件煤矿突水水源的精准识别提供理论支持。   相似文献   

基于T-S模糊故障树的煤矿坑道钻机液压动力系统故障诊断研究     

刘若君  张幼振  姚克 《煤田地质与勘探》2022,50(12):194-202

针对煤矿坑道钻机液压动力系统复杂化带来系统中各元件间逻辑关系模糊、失效形式多态性及故障概率获取困难等问题,克服传统故障树在复杂机电液装备故障诊断分析中的局限性,实现及时准确获取设备故障信息,发现故障原因并采取措施,提出一种基于T-S模糊故障树煤矿坑道钻机液压动力系统的故障诊断方法。以ZDY25000LK型钻机液压动力系统为研究对象,对系统的层次结构进行分析,以T-S模糊故障树描述系统的性能变量,进行分析建树。根据质心距离相似度的度量法对专家评估的底事件模糊概率进行修正,求解顶事件在不同故障程度时发生概率的梯形模糊数。通过T-S概率重要度分析,确定各底事件的重要度排序,指出在不同故障程度时液压动力系统的薄弱环节。结果表明:部件级到系统级事件发生严重故障的概率呈递增趋势,系统中多个部件发生轻微故障时,系统发生严重故障的可能性较大。各事件的故障程度对上级事件发生的贡献度不同,根据重要度排序锁定故障位置并判断故障原因。当液压动力系统出现严重故障时,根据重要度分析结果,应优先排查安全阀工作情况、油泵内部磨损情况及内部串油情况。该方法实现在不同故障程度时系统中薄弱环节的快速定位,在鄂尔多斯淮河能源唐家会煤矿的工程试验中得到验证,为提高煤矿坑道钻机的可靠性提供了参考依据。   相似文献   

基于单目视觉的钻杆位姿识别技术研究     

马斌  彭光宇 《煤田地质与勘探》2022,50(10):171-178

钻杆自动装卸技术作为智能钻探装备领域的关键技术,制约着煤矿井下钻探装备的自动化和智能化发展,现有钻杆自动装卸系统主要依靠机械结构和接近开关进行定位,存在定位精度差自动化程度低的问题。针对此问题,提出一种基于单目视觉技术的钻杆位姿识别算法,利用摄像机拍摄含有合作目标的图像,解算摄像机与合作目标之间的相对距离和姿态,通过固定坐标变换,推导钻杆相对于机械手的位姿,引导机械手进行钻杆自动装卸。首先,确定系统总体方案,利用小孔成像原理和张正友标定法建立摄像机成像数学模型,求解摄像机内外参数;然后,使用棋盘格标定板作为被测钻杆的合作目标,根据小孔成像模型和空间成像关系,建立空间任意平面的单目测距模型,计算得到相机光心与合作目标点的距离;最后,通过摄像机成像模型得出合作目标的姿态矩阵,结合摄像机内外参数,经坐标转换求解得到合作目标在世界坐标系中的姿态矩阵,再通过固定坐标变换完成钻杆位姿识别。为验证算法准确性,在室内进行了钻杆位姿识别试验,试验中对每张现场图片进行重复测距与姿态估计,结果显示钻杆距离识别偏差在0.12%之内,钻杆姿态识别偏差在1.08%之内,满足钻杆自动装卸精度要求。试验结果表明,基于单目视觉技术的钻杆位姿识别算法真实有效,利用该算法可实现钻杆定位智能识别,提高钻杆自动装卸精度和钻探装备的智能化水平。   相似文献   

基于改进A*算法的煤矿救援机器人路径规划     

张伟民  张月  张辉 《煤田地质与勘探》2022,50(12):185-193

煤矿救援机器人在执行救援任务时,在获得任务指令后首先需要获得环境模型,再利用内置算法在该环境模型中规划出一条从当前位置到目标位置的无碰撞路径。为减少救援机器人的移动时间,通常要求该路径为时间最优,而目前使用较多的传统A*算法在栅格地图环境下规划的路径存在路径冗余点多、路径转折角度大等问题,导致该路径对于可沿任意方向灵活移动的救援机器人来说是“非最优”的。为解决这一问题,在传统A*算法的基础上提出一种改进A*算法。首先,该算法在传统A*算法的基础上增加当前扩展节点的邻接点数量,以快速搜索获得初始路径;其次,通过设置距离阈值并重连路径点,去除初始路径的冗余点;根据步长分割路径获得间距更小的路径点集合,并再次去除冗余点;最后,为进一步对所得路径的转角进行平滑处理,采用5次B样条曲线进行拟合,最终得到路径点更少、路径代价更小、累计转折角度更小的优化路径。在5种不同尺寸、障碍物覆盖率为20%的栅格地图环境中利用MATLAB对上述改进A*算法进行仿真实验,并将改进A*算法的仿真结果与传统A*算法的仿真结果进行对比。结果表明:相对于传统A*算法,改进A*算法通过扩展邻接点、去除路径冗余点及路径平滑等操作,有效改善了传统A*算法的路径冗余点多和路径转折角度大等问题;此外,改进A*算法还能在一定程度上减少生成初始路径时的扩展节点数量,降低系统内存占用。   相似文献   

硬岩PDC定向钻头优化设计及其表面增材技术研究     

王传留  金新  高晓亮  张朋 《煤田地质与勘探》2022,50(8):157-164

定向长钻孔是煤矿瓦斯、水害治理的主要技术手段,PDC定向钻头性能是影响坚硬地层钻进效率的重要因素。针对煤层顶底板岩层定向长钻孔施工中出现因PDC钻头体断翼、PDC崩齿等问题导致的频繁起下钻、施工效率低等现象,采用等切削布齿原则对刀翼布齿进行优化,有效降低切削齿冲击破坏;通过流体力学仿真分析,优化钻头水力参数,保证岩屑及时排出孔底,防止切削齿因重复破碎岩石导致过早损坏;通过仿真分析,优选大直径PDC异型齿,提高切削齿耐磨和抗冲击性能;引入表面增材制造技术,通过优化等离子(PTA)增材制造工艺参数,实现了兼具胎体耐磨耐冲蚀和钢体强韧性的WC基复合钻头体加工工艺。新研制的PDC定向钻头,在淮南顾桥煤矿北区底板探放水钻孔中进行了现场试验。结果表明:钻进致密、坚硬灰岩地层时,2只钻头寿命分别达到827、810 m,相对于以前的?120 mm胎体式定向钻头平均寿命300 m有较大幅度的提高,并降低了上下钻等辅助作业时间,提高了施工效率,达到了硬岩定向长钻孔提速增效的目标,为硬岩定向长钻孔用PDC钻头设计和制造工艺开发提供了新的解决方案。   相似文献   

六盘水煤田黑塘煤矿构造特征及其演化     

《四川地质学报》2022,(3)

通过系统分析六盘水煤田黑塘煤矿地质构造特征及演化认为:黑塘煤矿向斜构造—龙家沟向斜,轴向南东-北北东向,浅部地层倾角25°⁵0°,深部5°50°,深部5°²0°;矿井内断层总体走向NE,倾向多为SE,断层落差多小于50 m,且正断层数量多于逆断层;断层组合样式多样;矿井构造的形成及演化受区域构造控制明显,燕山中期研究区经历了NE-SE向挤压、近NS向挤压和NW-SE向挤压的应力转换过程,奠定了研究区NE向的主体构造格局;燕山晚期NW-SE向拉张作用,使断裂构造性质发生转变,导致矿井现今正断层为主导。  相似文献   

双柳煤矿矿井涌水量数值模拟研究     

刘德旺 《地下水》2012,(1):51-52,73

如何比较准确的预测矿井涌水量一直是国内外煤矿相关研究人员努力探求的重要问题之一。在充分认识和掌握研究区水文地质条件的基础上,建立了与实际情况相符合的矿井涌水量数值模拟数学模型,重点研究了模型的边界条件、模型的时间和空间离散、含水介质水文地质参数的确定,并运用目前较为流行的地下水数值模拟软件Visual Modflow对研究区进行了矿井涌水量数值模拟,得出了比较合理的矿井各水平井下涌水量,为矿井水害防治提供决策依据。  相似文献