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：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：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：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：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：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：作为智能化钻探的重要组成部分,钻具系统的智能化对煤矿井下钻探的智能化发展起着至关重要的作用。为深入探究智能化钻具的发展方向,结合石油天然气行业发展经验,从定向钻具、随钻测量系统以及智能化钻杆、钻头等方面系统梳理了煤矿井下智能化钻探配套钻具的研究成果与技术特点,总结了存在的不足。指出目前煤矿井下智能化钻探定向钻具多以螺杆马达为主,主要研究集中于螺杆马达的线形设计、定子橡胶抗疲劳研究与不同工艺个性化定制,旋转导向钻具的开发与石油天然气行业存在较大差距,仅处于起步阶段;随钻测量系统可监测参数较少,监测的数据以轨迹参数为主,逐步加入了伽马地层识别,数据传输以有线与泥浆脉冲方式为主,存在数据容量小、传输效率低的问题,无线电磁波方式传输距离较短,仅能满足500m以内钻孔;智能化钻杆研究主要为通缆钻杆的优化与改进,智能化钻头的研究尚未开展。为实现煤矿井下智能化钻探,提出开展以旋转导向为主,多种定向钻具综合运用的钻具定向系统研究;随钻监测系统应集成瓦斯监测、地下水探测及地应力感知煤矿钻进特种需求的功能,并配合多种传输方式并存的随钻测量系统研究以适配不同钻进工艺,同时提升传输速率,实现信息高速双向传输;开展载荷自监测的智能化钻杆与破岩参数自监测的智能化钻头研究。通过钻具系统的优化组合,形成集高效破岩钻进、钻孔轨迹动态调整、钻具自身状态监测以及瓦斯与地下水、地应力实时监测功能于一体,具备双向通信、自适应调控的智能化钻具系统。上述研究成果将丰富对煤矿井下智能化钻探配套钻具系统的全面认识,为智能化钻探配套钻具系统的后续开发提供依据与指导。

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：我国露天煤矿普遍采用抽排方式进行地下水控制以满足煤炭资源安全开采要求,这种方式对水资源造成极大破坏,严重影响煤矿周边的生态环境。近年来,随着我国社会经济的全面发展,国家对生态环境保护、生态文明建设提出了更高要求,如何优化、转变露天煤矿地下水控制方式,减少矿坑疏排水量是露天煤矿防治水工作普遍面临的崭新课题。采用截水帷幕技术取代疏排降水技术,由被动疏水变为主动截水,是解决露天煤矿因疏排水带来诸多问题的根本措施。以内蒙古扎尼河露天煤矿、元宝山露天煤矿截水帷幕实施过程为例,介绍我国露天煤矿截水帷幕设计理念、施工工艺和截水帷幕材料,在实践过程中,突破了防渗膜大深度垂向隐蔽铺设与连接技术瓶颈;研发了超长槽段连续开挖及浇筑工艺,大幅减少接头数量;研制粉煤灰-水泥混合浆体与HDPE防渗膜的复合帷幕材料,提高帷幕抗渗与抗变形性能;构建帷幕质量与截水效果综合检验体系,掌握了露天煤矿截水帷幕建造关键技术。截水帷幕技术在我国露天煤矿的成功应用,丰富了露天煤矿防治水与水资源保护技术理论,促进了行业技术进步,为露天煤矿地下水控制及安全绿色开采提供了新思路、新技术、新工艺,对其他非煤矿山及水利水电、交通等更高防渗等级要求的工程具有重要借鉴意义。