摘要：基于国内煤层气井产量普遍较低,煤层气行业地质研究与工程脱节较严重的实际情况,迫切需要引入地质工程一体化思路,有助于形成科学的工程决策。提出煤层气地质工程一体化平台的理论构想,规划设计平台的业务架构与功能架构,集成Petrel地质建模、Compass钻完井设计、MFrac压裂设计、CBM-SIM储层数值模拟等各类专业软件工具,建立地质工程一体化共享数据库、产气贡献监测平台和智能排采远程控制平台,固化标准的地质工程一体化技术工作流程,并建立相应的专业知识库。通过平台的建设打通煤层气勘探开发上下游的专业壁垒,实现全流程数据与成果共享,打造集煤层气开发的地质评价、工程设计优化、数据共享于一体的服务平台。以煤储层三维地质模型为基础,开展地质及煤储层综合评价研究,对钻井、固井、压裂、排采等工程作业方案进行设计及动态优化,集成气井产气贡献监测和智能排采远程控制系统,实现煤层气地质工程一体化和项目全生命周期管理,同时可以减少重复工作量,提高煤层气勘探开发工程效率和气井产量,实现降本增效。

摘要：瞬变电磁一维反演方法对初始模型依赖大,对异常体边界反映不清晰,计算速度也难以达到实时化水平.为此,本文开展基于深度学习的瞬变电磁实时反演方法研究,提出在非观测时间段进行反演训练,而在观测时间段进行实时精细成像的瞬变电磁长短时记忆网络反演策略.以正演模拟获得的海量采样时间-视电阻率为输入数据,基于长短时记忆网络构造Seq2seq编码器-解码器模型,并针对瞬变电磁反演的问题特性,对decoder的结构进行适应性更改,同时加入Bahdanau Attention机制突出重点信息作用,获得深度-电阻率输出数据.将该反演网络应用于随机生成的数万组以上三层和五层地电模型,测试组三大衡量指标标准差均小于10%,验证了本文算法的可靠性,在此基础上,构建了接近实际的两组含局部异常体模型,将该反演网络进一步用于三维数值模拟数据,取得了对异常体边界反映清晰的成像结果,且计算速度均小于1 s.

摘要：煤层底板高承压奥灰水治理中,地面定向井设计与施工优化,主要依托二维AutoCAD地质图件开展。为避免复杂地质条件下目标靶区钻遇率低甚至脱靶等问题的产生,提高精准靶向水害治理的效果,提出基于三维地震动态地质建模开展水害防治定向井优化的技术。通过对比分析钻井优化技术方法的现状与问题,以地面防治水钻探工程的特定需求为出发点,指出地质模型导向适用于靶向水害防治定向井优化。在建模理论分析基础上,研究以地震数据为中心的体模型建模方法,分析定向井轨道设计相关的地质模型关键要素,探讨模型动态更新与井轨迹调整策略。以唐家会煤矿6煤底板奥灰水治理地面钻探工程为例,定向井设计阶段,基于地震数据,应用体模型建模方法构建包含地层、断层、异常体的三维地质模型,在异常体三维几何形态和地层裂缝属性的控制下,拾取关键靶点,提供多分支水平井轨道设计;定向井施工阶段,跟踪随钻数据及时修正地质模型,提供靶向倾角调整建议,提高井轨迹目标地层着陆精度和异常体钻遇率。实践表明,基于地震动态地质建模的定向井轨道设计与轨迹优化,有利于提高钻探工效、创造良好的注浆条件,达到提高异常靶区治理效果的目标,为奥灰水害防治的智能化决策奠定基础。

摘要：针对液压支架工况不良导致支架支护能力得不到有效发挥并容易诱发顶板灾害的问题,为实现支架工况的有效监测预警,分析了液压支架工况的主要影响因素,通过液压支架工作阻力数据挖掘获取了反映液压支架工况的多个关键指标信息,确定了支架工况综合评价及实时预警的6个主要指标,即:支架初撑力不合格比例、工作阻力高报比例、安全阀开启比例、支架不保压比例、不平衡比例、工作阻力不合格比例。根据模糊数学隶属度综合评价方法建立了支架工况多参量综合评价与预警模型,将支架工况按照良好、中等、较差、很差划分为4个等级,给出了液压支架工况等级隶属度区间和各预警指标参数对应的隶属度函数,并基于变权理论确定了各预警指标的变权重系数,突出了预警指标状态量变化对支架整体工况的影响,最终得出支架工况的综合评价与预警等级,并在系统预警界面以雷达图的形式展示支架工况预警信息。该预警模型在KJ21顶板灾害监测预警系统中得到开发与现场应用,验证了该支架工况评价体系的合理性,有效提升了综采工作面液压支架支护质量。

摘要：为研究深部煤炭回采过程中底板岩体能量变化特征及卸荷劣化机制,开展了不同围压卸载速率下岩石力学试验,综合理论分析和实验室试验分析了不同卸载阶段的岩石损伤断裂能量、弹性模量的变化特征。研究表明:卸围压过程中的岩石变形破坏可划分为围压卸载起始点至失稳破坏、失稳破坏到加速破坏、进入加速破坏3个阶段。在围压卸载起始点至失稳破坏阶段和失稳破坏到加速破坏阶段,相同轴压下,不同围压卸载速率对岩石弹性模量劣化程度产生的影响较小;在围压卸载起始点至失稳破坏阶段,损伤断裂能量消耗较少,但岩石弹性模量劣化程度较为明显;在失稳破坏到加速破坏阶段,弹性模量的劣化程度相比于围压卸载起始点至失稳破坏阶段趋缓,但损伤断裂能量消耗呈现增长变化趋势。在岩石进入加速破坏阶段,卸载速率越快,岩石卸围压过程中释放的损伤断裂能量越大,越易形成宏观贯穿式裂纹,煤层底板突水危险性随之增大。

摘要：为提高矿用EBZ220型掘进机左右履带行驶的稳定性和同步性,阐述了掘进机行驶控制系统的工作原理和负载特性,分析了掘进机行驶跑偏的影响因素,并对跑偏进行了理论计算。设计了基于PID控制算法的电液同步行驶控制策略,轮边测速装置及智能行驶系统等关键技术。测试结果表明,EBZ220型掘进机左侧履带角速度均值为0.554 rad/s,右侧履带角速度均值为0.553 rad/s,左右履带行驶同步性良好,跑偏量满足掘进机煤炭行业标准,为煤矿井下快速掘进向智能化、无人化发展提供可靠的行驶技术方案。

摘要：针对钻杆补充装置变形导致钻杆运动受阻的问题,根据钻杆箱承受的载荷,进行了应力和变形有限元分析,得知侧板与隔板刚度较弱。通过增设矩管、加长导向套改善了钻杆箱的结构刚度。现场应用表明,优化后的钻杆箱更加可靠、耐用,长时间使用未变形。

摘要：针对纯水溢流阀阀芯与阀套存在的气蚀、冲蚀问题,设计一种具备高压引流孔与多级串联阀口结构的阀芯。介绍阀芯与阀套关键配合尺寸的设计思路,利用Fluent简要分析了微射流与冲蚀的发生机制,并推导多级串联阀芯的抗气蚀原理;依据改进阀芯的实际结构推导建立纯水溢流阀的数学模型。为验证改进式阀芯的抗气蚀、冲蚀性能,建立两种阀芯的Fluent流体仿真模型,探究高压引流口与多级串联阀口对气蚀、冲蚀现象的影响机制。仿真结果表明:同等压力等级下,新式阀芯的射束流速更低、气蚀现象更轻,有助于纯水溢流阀长期稳定的运行。

摘要：针对晋北黄土沟壑区煤层埋深浅、厚土层、薄基岩以及综放开采强扰动的问题,综合数值计算与现场实测2种方法探究采动覆岩破坏特征。模拟结果得出:强开采扰动条件下,采动破坏性影响将逐深向浅次第传递,随着工作面回采距离增加,采动岩层位移变形具有累积效应,采动破坏性影响存在纵向快速发展—纵向停滞横向扩展—纵向快速突破的发展过程,裂采比约为19.7。现场实测得到:10108工作面采动破坏性影响已突破基岩与土层的临界面,采动裂缝上下贯通,采空区上覆岩层已不具备阻隔水性能,采动覆岩破坏特征以高角度纵向裂隙为主,采动覆岩破坏高度将不小于198.2 m,裂采比将不小于22。综合研究结果表明:厚煤层综放开采造成上覆岩层破坏程度更加剧烈,导水断裂带较为发育,塑性强的黏性红土虽对采动裂隙的纵向发育具有抑制效应,但在工作面回采后一定时期无法自然弥合而丧失阻隔浅部松散层水和地表水,实测裂采比较之数值模拟结果与经验公式分别相差10.5%和9.5%,水体下采煤应及时制定合理的防治水技术措施。

摘要：针对底抽巷瓦斯抽采穿层钻孔施工过程中,煤岩界面识别不及时、不准确,缺少相应技术手段的问题,设计开发了一套基于钻进参数(转速、回转扭矩、推进力、推进速度、破碎比功)的煤岩界面识别系统,整套系统由数据感知层、采集层和分析层组成。其中,数据感知层和数据采集层合称钻机数据采集系统,可以对钻进参数进行实时采集;数据分析层则采用支持向量机(Support Vector Machine,SVM)分类算法对带有煤岩分类标记的钻进参数进行数据学习和模型训练,继而对未知的钻进参数进行分类预测,最终实现煤岩界面自动识别。在河南鹤壁中泰矿业的现场应用表明:钻进参数中的回转扭矩、推进速度和破碎比功在煤岩界面处均产生明显的“涨落”,可以作为区分煤层和岩石的3个特征参数;使用线性核函数的支持向量机分类模型可以准确地将两种地层中的钻进参数区分出来,通过对训练集中89个样本数据学习即可在测试集中获得100%的正确率,说明了特征参数和地层信息之间是线性可分的。该系统推广应用不仅可以为煤岩分类识别提供基础数据的获取途径;还可以为穿层钻孔的煤岩界面识别提供一定的科学依据和指导,从而确保钻孔达标,避免抽采空白带的产生。