摘要：采用定向钻进技术进行煤层中的瓦斯抽放是煤矿井下瓦斯治理最有效的方法。钻机开孔定向的精度决定其是否能够按照预定设计的轨迹钻进,是影响瓦斯抽采效果的因素之一。提出了一种新型的基于光纤陀螺和MEMS陀螺相结合的煤矿井下钻机开孔定向仪,系统中光纤陀螺和MEMS陀螺的精度决定钻机开孔定向的精度,减小其随机漂移是提高开孔精度的重要手段之一。提出了随机漂移误差的处理流程,建立了随机漂移误差的模型,在此基础上,通过卡尔曼滤波方式对随机漂移进行滤波处理,并进行Allan方差分析。分析结果表明,经过卡尔曼滤波后,陀螺的误差系数较滤波前明显减小,有效地抑制了噪声,验证了陀螺随机漂移建立模型的正确性。

摘要：为提高煤矿井下水力反循环连续取芯钻进施工效率,结合其取芯原理,采用流体力学原理对钻头水路进行设计,使反循环过程中岩心顺利运移,同时保证孔底岩粉顺利排出。通过流场分析,验证了钻头水力参数的合理性;对卡断器与岩心相互作用进行力学分析,优选了卡断器结构参数,保证岩心顺利卡断;采用刀翼式圆弧形钻头切削结构,提高钻头切削效率。现场试验表明,该取芯钻头能够满足岩心运移要求,综合岩心采取率达到78%,岩层段钻进效率可达7.5~9 m/h,煤层段钻进效率达到9~18 m/h,满足了水力反循环连续取芯高钻进效率、钻进中连续取芯、纯钻时间长、“实时”取样等要求。本研究拓宽了水力反循环连续取芯工艺的应用范围,为煤矿井下相关取芯钻孔施工提供了钻头方案。

摘要：针对煤矿井下全液压钻机使用环境与液压系统功能需求,从电机泵组、油箱、冷却器3个主要部件的理论计算和液压系统管路通径计算着手,分析、总结归纳了钻机液压泵站功能与性能的标准化设计要点;根据突发性故障和磨损性故障的定义和概念,对常见故障进行了分类,对故障原因和排除方法进行了分析与总结。结合煤矿井下钻机大功率、自动化、智能化的发展需求,对钻机液压泵站的发展趋势进行了展望。

摘要：针对大功率自动化定向钻机配套钻杆质量大、钻杆仓储存钻杆数量有限、工人装填钻杆劳动强度大、作业效率低的问题,研制了一款移动灵活、携杆量大、巷道适应性强、上/卸钻杆效率高的ZY45LK型自动化连续换杆车,并对换杆车的钻杆箱、上杆装置、操作台等关键技术及工作流程进行了研究。结果表明,换杆车结构设计合理,电液控制系统稳定可靠,大幅提高了大功率自动化定向钻机连续上/卸钻杆的施工效率,为进一步提高钻探装备的自动化、智能化水平提供可靠的装备保障。

摘要：地面钻探与三维地震成果显示山东某矿103_(下)03工作面东侧发育1条最大落差近300m的边界断层,利用YTZ3(B)型自记式地震仪在103_(下)03工作面运输巷开展非在线式随掘地震与钻爆法超前探测断层的对比试验,非在线式随掘地震解释断层上盘与设计切眼最近距离110m,断层面较平直,走向约62°;钻爆法超前解释断层上盘与设计切眼最近距离108 m,断层面较平直,走向约61°。试验结果显示:非在线式随掘地震、钻爆法超前探测与地面钻探与三维地震综合解释的断层边界基本一致,3种独立的探测方法互相印证,提高了断层边界位置的探测精度,也表明了非在线式随掘地震探测巷道前方断层的有效性。

摘要：为了分析浅薄层湿陷性黄土场地荷载对桩基的影响规律,设计了单桩未浸水和浸水加载试验。结果表明:浸水后黄土湿陷对桩体产生了负摩阻力,在桩顶荷载条件下使桩体沉降,桩身轴力及桩侧摩阻力均发生了显著变化。较未浸水工况,浸水后的桩体沉降量明显增大,当接近设计极限荷载时,桩体的沉降量发生突变,残余沉降量增大。浸水后桩体的轴力最大值位置由桩顶转换至桩顶下湿陷性黄土层,且轴力的峰值大于桩顶的荷载,桩体中上部位置轴力普遍增大,轴力最大值位置与中性点位置相对应,浸水后桩侧摩阻力体现出双峰特征。由此可见,湿陷性黄土场地浸水后的荷载对桩体的变形和受力均有较大影响,应在桩体的设计中综合考虑安全和经济因素来对荷载进行取值。

摘要：高矿化度矿井水在我国西部矿区普遍存在。近年来随着煤炭西进战略的实施,该区域的干旱、水污染和生态退化问题日益凸显,迫使关于高矿化度矿井水资源化和达标排放的政策法规日益趋严,进而倒逼高矿化度矿井水节能高效脱盐技术不断发展。为进一步提高西部矿区高矿化度矿井水的资源化利用水平、降低脱盐成本,基于广泛的矿井水水质水量、分布现状和脱盐技术现状调研,针对现阶段高矿化度矿井水脱盐主流技术因非选择性脱盐和单纯追求高脱盐率而产生的过度脱盐、工艺复杂、高能耗、膜污染等问题,提出针对煤矿区溶解性总固体(TDS)在1 000~3 000 mg/L微咸矿井水分级分质回用适度脱盐工艺。适度脱盐核心是对矿井水中特定离子(如Ca^(2+)、Mg^(2+)、SO_(4)^(2-)等)进行有选择性的脱除,在满足相关水质要求前提下使脱盐成本最小化,实现节能脱盐和降本增效。将微咸矿井水的适度脱盐作为目标,将纳滤膜(NF)的筛分、道南效应作为理论基础,通过室内配水试验、现场小试、实验室表征等,系统性研究微咸矿井水的适度脱盐工艺及其关键运行参数。结果表明NF在允许部分一价离子通过的同时能够截留矿井水中高价态特征离子,其较为宽泛的脱盐率区间(37.4%~98.25%)相对反渗透技术在微咸矿井水适度净化方面更具优势;由于纳滤膜运行压力低、膜孔径大,相比反渗透膜的抗污染能力更强,纳滤适度脱盐工艺在无机污染物较重的微咸矿井水净化方面具有较大应用前景。

摘要：槽波记录的信噪比通常较低,常规去噪方法难以适用于具有频散特性的槽波数据。利用槽波信号与干扰波在偏振方向和偏振度上的不同,将频率域极化滤波用于槽波记录的噪声压制,并改进频率域的极化滤波权函数;利用多窗谱分析求取频率域槽波与干扰波的偏振系数,设计极化滤波器,在频率域实现噪声的压制;改进极化滤波权函数,减小噪声与有效信号之间的系数过渡,增强极化滤波对背景噪声的压制。同时,根据初至前的背景噪声求取噪声的谱密度矩阵,在偏振系数求取前消除噪声对有效信号的影响,从而提高有效信号偏振系数的准确性。实际三分量槽波数据处理结果表明:该方法对信噪比较低的槽波记录具有较为明显的去噪效果。

摘要：煤矿井下缺少适宜可用的加砂压裂泵组,为填补空白,采用分体模块、串式布局设计,研制了集携砂压裂泵、智控混砂装置、自体双路管汇系统和远程监控系统于一体的煤矿井下协混水力加砂压裂成套装备。该装备最大模块板车长3300 mm、宽1400 mm,便于煤矿井下运输和安装部署,其最大排出流量2.5 m^(3)/min、最高排出压力70 MPa、供砂速率0.01~0.30 m^(3)/min,可实现0~30%砂比加混砂,其携砂流量可达1.5 m^(3)/min、压力可达30 MPa。现场工业试验完成了16个分段加砂压裂施工,加砂压裂作业总注水量2858 m^(3),总加砂量36.48 t,压裂施工各分段最大压力达21.7~29.6 MPa。现场应用表明,装备运行稳定,各项性能满足施工需求,为煤矿井下水力加砂压裂技术应用以及新型加砂水力化技术的研究奠定了设备基础。

摘要：煤矿突水灾害抢险救援期间,保浆袋囊钻孔控制注浆可以解决常规过水巷道动水截流工程量大、工期长且易发生次生灾害等技术难题。为了进一步研究过水巷道动水快速截流机理并为抢险救援提供实验技术支撑,建立了过水巷道动水截流的水力学模型,结合对保浆袋囊控制注浆动水快速截流成功案例的分析,设计了过水巷道动水快速截流概念模型,开发了过水巷道动水快速截流大型模拟实验系统。实验系统包括4个功能系统和6个设备系统,其中4个功能系统分别为保浆袋囊和浆液投注系统、动力供水供浆系统、初始条件和边界条件系统、监测系统,6个设备系统分别为大型巷道模拟实验舱、动水模拟系统、控制注浆系统、稳压稳流系统、安全分流系统、图像数据采集与处理系统。通过实验舱强度验算、稳压稳流系统监测实验和抛袋实验,结果表明实验系统能够形成恒定的动水压力和动水流量初始条件、动态变化的动水压差和流量衰减边界条件,满足动水快速截流堵水环境要求,可以用于5 m宽、4 m高、动水流量2000 m^3/h的过水巷道在不同矿井淹没水位、不同突水水源水位条件下的快速截流模拟实验,其中突水水源水位最高可达5 MPa。抛袋实验结果还表明保浆袋囊在未充满浆液的条件下提前脱落至巷道,单个保浆袋囊虽然未发生移动且能大幅减小巷道过水断面面积,但难以减小巷道突水水量,必须通过后期袋外补充注浆进一步封堵,才能实现动水快速截流成功,有待进一步深入研究。