摘要：矿产资源存在资源过度开采、资源配置不合理以及矿业结构不合理的问题,造成露天煤矿开采区的生态环境污染,为此研究露天煤矿开采区生态环境污染微生物修复技术。分析露天煤矿开采区内开采情况,按照污染程度对照标准筛选区域内污染物的分布情况以及严重程度;选择产生活性剂菌株BBAI-1作为微生物菌群,按照四种培养基类型设计菌群制备方案,实现功能性菌液的制备。实验结果表明:不同培养基中的菌液均可以实现重金属污染物的修复,文章方法可以在不同时段中实现对矿区生态环境污染的修复。

摘要：为解决旋转导向钻井过程中由于钻具的高速旋转、剧烈振动和冲击给随钻姿态测量带来巨大干扰的问题,基于互补滤波框架提出了一种钻具重力加速度提取算法。首先通过余弦矩阵微分方程得到基于陀螺仪的重力加速度的递推方程,然后利用陀螺仪和加速度计在频率上互补的特性,在互补滤波框架下融合得到钻具重力加速度;同时,为了提高系统鲁棒性,利用非重力加速度和钻具旋转速度作为模糊算法输入,通过模糊算法动态调整互补滤波参数;最后设计了振动和旋转实验验证了算法的有效性。实验结果表明,使用本文算法提取重力加速度后姿态估计精度得到明显提升,本文算法相比于基于Kalman滤波框架的重力加速度提取算法在PC机测试环境下单次运算时间减少31.9%。

摘要：大直径定向钻进成孔技术的发展,为"以孔代巷"技术抽采采空区上隅角瓦斯提供了技术支持。受限于井下设备条件,常规大直径钻孔主要采用逐级扩孔工艺。然而,逐级扩孔钻进需要多次提钻、下钻,辅助时间长、工人劳动强度大。为提高煤层顶板大直径钻孔成孔效率,开发了双级双速钻进工艺,该工艺采用螺杆马达与钻机分别驱动一级、二级钻头进行单次双级扩孔钻进,可大大提高成孔效率。通过分析双级双速钻进工艺特点、拟钻地层岩性等,从剖面形状、切削齿排布、水路设计以及导向器设计等方面设计了双级双速钻头,该钻头采用球头螺旋形导向器,更容易沿既有钻孔轨迹钻进;采用等切削布齿,提高破岩效率、降低切削齿不均匀磨损,进而提高钻头寿命与钻进效率。设计的双级双速钻头进行了现场试验,试验表明双级双速钻头能够沿先导孔钻进,较常规逐级扩孔钻头综合效率提高25%以上,使用后钻头磨损均匀,满足了双级双速工艺要求,大大提高了煤层顶板大直径钻孔施工效率。

摘要：钻杆长期服役会不可避免地发生断裂并导致掉钻,严重影响了钻孔施工效率和成孔率,还会给煤矿带来重大经济损失。针对施钻过程中钻杆随机断裂导致的掉钻问题,指出了丝锥打捞技术存在的不足,通过分析钻杆断裂特点,得出解决掉钻难题的关键是研究公接头断裂后的轴向连接技术。提出具有断裂自锁功能的主动防掉技术,阐述了其技术原理,介绍了防掉钻杆设计原则,设计并研制了ø73 mm防掉钻杆。室内实验结果表明,钻杆抗扭能力20120 N·m,抗拉能力1444 kN,公接头断裂后的二次抗拉能力384 kN。并在山西焦煤西山煤电(集团)有限公司进行工业性试验,200根钻杆累计进尺43757 m,发生的5次断裂事故均位于公接头螺纹根部区域,其中4次直接将断点以深的钻杆全部提出,另1次因孔内严重埋钻未能提出孔内钻杆。现场试验结果表明,该钻杆结构合理,具有良好使用寿命和可靠的主动防掉能力。研究可为钻杆设计提供新方向,为煤矿井下钻孔安全高效低成本成孔提供钻具支撑。

摘要：为了解决随钻式掏穴技术钻进中需要配套泥浆泵调节流量以切换钻进、掏穴状态,控制效果不甚理想等问题,开发了无泵式双通道机械掏穴钻头,该钻头配套双通道钻杆及双通道送水器使用,在钻具内形成2套互不连通的水路,环空水路用于冷却钻头携带岩粉进行正常钻进,中心水路用于控制刀翼开合,大大提高了刀翼开合的控制精度,同时无需配套泥浆泵,提高了随钻掏穴技术应用范围。通过钻头结构设计、齿轮齿条计算以及水路结构优化等,提高了钻头可靠性,采用设计的钻头在淮北朱仙庄煤矿进行了现场试验,试验共完成了?120 mm的钻孔101个,施工总进尺2 861.5 m,钻孔平均深度28.3 m,出煤量0.20~0.69 t/m,单孔平均出煤量0.22 t/m。采用双通道造穴技术可将原常规施工?120 mm钻孔直径扩大至4.1倍。试验证明:设计的双通道机械掏穴钻头,能够满足无泵式机械掏穴的需求,大大提高了施工效率。本研究为低透煤层瓦斯抽采增透提供了钻具支撑,为本行业类似掏穴钻孔施工提供了技术方案。

摘要：槽波地震勘探技术具有探测范围广、准确率高的特点,在煤层地质构造的精细化勘探中作用越来越重要,但当前地震勘探装备多数体积笨重、施工布设大量线缆,效率低下,施工成本较高,严重制约了煤矿井下高精度槽波地震勘探技术的发展。针对上述问题,借鉴节点式地震仪的设计理念,将动圈检波器与采集控制电路、时间精度保持电路以及电源电路一同集成在一个完整的腔体中,省去大线传输,观测系统灵活、无约束,解决煤矿井下复杂工况环境下多道数地震数据采集的问题。并设计授时同步装置,通过GPS授时与温补晶振相结合的时钟机制,解决各个采集单元间的时间同步性问题,实现采集系统的小型化、轻量化、高集成度化。经过实验室及现场测试,各项性能指标均满足设计要求。

摘要：随着我国煤矿智能化建设的快速推进,以及海量煤矿地质相关数据的不断积累,统一、安全、智能、高效的煤矿透明地质平台建设已经成为了重要研发方向。以物联网,时序存储,规则引擎等技术为基础,分析了海量多源异构煤矿透明地质数据的接入、管理、存储,研发了煤矿透明地质物联网接入系统。设计了异构传感器设备动态数据的协议接入、存储、管理及推送服务。系统的研发有效降低了多源异构协议数据的接入与管理成本,提高了煤矿系统实时数据的可用性、可扩展性、可访问性。在察哈素煤矿透明地质保障系统建设中,系统高效完善了系统动态数据接入、存储和分析,将系统数据接入成本从5人/月降低至0.5人/月,极大提升了系统运行效率,缩减了系统运维成本,达到预期建设效果。

摘要：为解决坑道钻机动力泵站重量大、搬迁运输难题,提出通过模块设计,将泵站进行拆分,采用小排量双动力双泵合流解决方案。化整为零,可有效减小单个泵站的运输尺寸及重量,并可根据工况需求选择单泵站或双泵合流提高钻机使用的灵活性,同时降低能耗。负载敏感系统具有节能、负载适应性好、调速方便等优点,然而双负载敏感泵系统合流时,2个泵的输出功率不平衡,钻机输出参数不符合设计要求是亟需解决的难题。理论分析指出,两个负载敏感泵与负载敏感阀之间的反馈管路差异影响2个泵的功率平衡,然后建立双动力双泵负载敏感系统动态模型。基于该模型,动态分析双负载敏感泵系统压力流量特性,重点分析反馈管路以及压力补偿器对双泵站功率平衡的影响,并提出双负载敏感泵系统功率匹配方法。通过台架实验对理论分析结果进行验证,结果表明,管路差异对双泵双动力负载敏感泵合流系统输出特性有较大的影响。在反馈管路中设置阻尼并根据管路匹配阻尼参数,可实现双泵输出参数的基本平衡。通过微调压力补偿器弹簧预压缩量,可使系统达到较好平衡,消除管路差异影响。该方法解决了2个泵站输出功率不平衡问题,该方法有较强的普适性和应用价值,对坑道钻机液压泵站的模块化设计具有重要的参考意义。

摘要：煤矿井下采用水力钻进方式进行碎软煤层瓦斯抽采时,容易出现塌孔、孔壁失稳,电磁波随钻测量系统适用于气体钻进,在碎软煤层瓦斯抽采中逐步得到应用。钻孔轨迹的准确性是影响碎软煤层瓦斯抽采效果的关键,电磁波随钻测量系统使用中,出现轨迹测量精度不够、误差大的现象。为解决这一问题,分析测量系统从设计到应用全过程中影响姿态精度的因素,列举因素产生的原因及解决方案,重点针对钻进现场出现的电磁波系统精度问题进行分析。通过现场采集数据、分析曲线趋势规律,确定造成误差大的原因为测量短节与外无磁钻杆不同轴,设计现场自校准方法和流程要求。提出查表补偿法和拟合函数法2种校准方式,对2种方法的原理、方法选择以及相关参数计算给出了说明。最后采用拟合函数法对实测数据进行了校准修正,修正后的姿态数据精度达到0.2°,解决了无线电磁波随钻测量系统在使用中的姿态精度不高问题,满足碎软煤层瓦斯抽采轨迹测量精度要求。

摘要：为了解决高瓦斯厚煤层条件下综放工作面沿空留巷围岩变形严重、支护难以满足留巷要求等问题,以野川煤矿3号煤层3203工作面围岩地质条件为背景,通过围岩结构和受力特征分析,提出了包括“巷内采用高强度锚索合理补强支护,高强度、高刚度、高延性巷旁支护,改造顶板结构,改善留巷应力环境”的“支-卸”协同沿空留巷围岩控制对策。采用“高强度走向交叉锚索梁+高强度、高刚度、高延性新型内外约束混凝土巷旁支护墙体+短孔水力压裂初采切顶卸压+定向水平长钻孔区域卸压”的“支-卸”协同沿空留巷围岩控制技术方案,实现了高位瓦斯抽放钻孔“一孔两用”,并进行了工程实践和矿压观测。观测结果表明:“支-卸”协同围岩控制技术显著改善了沿空留巷围岩应力环境,留巷断面收敛率约13%,墙体最大横向载荷60 kN,有效控制了厚煤层沿空留巷围岩变形,保证了墙体稳定性;复用期间巷道超前20 m范围内围岩变形量均小于60 mm,墙体稳定性良好,满足复用要求。同时,厚煤层综放沿空留巷“支-卸”协同围岩控制技术在现场的成功应用,也为其他条件下有效控制沿空留巷围岩变形提供了一种新的思路和方法。