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煤矿智能化(初级阶段)技术体系研究与工程进展 被引量：215
1
作者 王国法 任怀伟 +18 位作者 庞义辉 曹现刚 赵国瑞 陈洪月 杜毅博 毛善君 徐亚军 任世华 程建远 刘思平 范京道 吴群英 孟祥军 杨俊哲 余北建 宣宏斌 孙希奎 张殿振 王海波 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1-27,共27页
煤炭是实现清洁高效利用的最经济、最可靠的能源,煤炭资源的智能、安全、高效开发与低碳清洁利用是实现我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。基于我国煤矿智能化初级阶段的发展要求,开展了煤矿智能化技术体系研究和工程建设,进行了... 煤炭是实现清洁高效利用的最经济、最可靠的能源,煤炭资源的智能、安全、高效开发与低碳清洁利用是实现我国煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。基于我国煤矿智能化初级阶段的发展要求,开展了煤矿智能化技术体系研究和工程建设,进行了智能化煤矿顶层设计研究,以"矿山即平台"的理念将智能化煤矿整体架构分为设备层、基础设施层、服务层与应用层,实现煤矿生产、安全、生态、保障的智能化闭环管理。针对智能化煤矿存在的信息孤岛问题,开展了多源异构数据建模、特征提取与数据挖掘等技术研究,研发了基于数据驱动的信息实体建模与更新技术;研究了智能化煤矿高精度三维地质模型构建方法,通过在刮板输送机上布设巡检机器人与三维激光扫描仪,将三维激光扫描数据与地质模型数据、采煤机位姿数据、采煤机摇臂截割数据进行有效融合,获取采煤机的实时截割曲线,通过比对采煤机实际截割曲线与地质模型的煤岩层分界面曲线,实现基于地质模型动态更新的煤层厚度自适应截割控制方法;研发了工作面采掘接续智能设计技术,实现了接续工作面图纸、规程、规范的智能设计,大幅降低了采掘接续过程中的重复劳动;研究了掘锚一体机的位姿检测与导航技术、自动打锚杆技术、自动铺网技术、巷道三维建模与质量监测技术,探索了基于远程视频监控的巷道智能高效掘进技术与装备;以"有人巡视,无人操作"为特征的智能化开采工作面在全国逐渐推广应用,开展了基于三维地质模型动态更新的采煤机自适应截割技术研发与实践,在部分矿区取得较好的试验效果。分析了智能分选技术、智能辅助运输技术、5G通信技术在煤矿井上下应用存在的技术难点及解决的技术路径,从技术研发角度系统分析了制约智能化煤矿建设的关键技术难题。详细阐述 展开更多
关键词 煤矿智能化 顶层设计 智能化开采 智能掘进 三维地质模型 标准体系
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碎软低渗煤层顶板水平井分段压裂煤层气高效抽采模式 被引量：144
2
作者 张群 葛春贵 +6 位作者 李伟 姜在炳 陈家祥 李彬刚 吴建国 巫修平 刘嘉 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期150-159,共10页
碎软低渗煤层的煤层气高效抽采一直是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害防治的技术瓶颈。以安徽淮北矿区芦岭煤矿8号碎软低渗煤层为研究对象,通过开展现场调研、分析测试、理论分析、水力压裂物理模拟和数值模拟等工作,提出了碎... 碎软低渗煤层的煤层气高效抽采一直是制约我国煤层气产业化发展和煤矿瓦斯灾害防治的技术瓶颈。以安徽淮北矿区芦岭煤矿8号碎软低渗煤层为研究对象,通过开展现场调研、分析测试、理论分析、水力压裂物理模拟和数值模拟等工作,提出了碎软低渗煤层的煤层气顶板岩层水平井分段压裂高效抽采模式,揭示了该模式下水力压裂裂缝的扩展延伸规律及控制机理,构建了该模式实施的主要工艺流程。研究结果表明:顶板岩层相对脆性、裂缝扩展压力较高,碎软煤层相对塑性、裂缝扩展压力低。在顶板岩层水平井进行套管射孔和水力压裂,顶板岩层中产生的压裂裂缝,在垂向上向下扩展伸延并穿入碎软煤层;同时在水平方向上也快速扩展延伸,由此产生的牵引作用撕裂下部碎软煤层形成较长的压裂裂缝。数值模拟结果显示,在给定的压裂施工参数条件下,顶板岩层中压裂在碎软煤层中形成的压裂裂缝长度,是直接在碎软煤层中压裂形成的压裂裂缝长度的6.7倍。碎软煤层和顶板岩层中形成的这些压裂裂缝在后续加砂压裂过程中被充填,成为煤层气从下部煤层向顶板岩层水平井运移的导流通道。显然,采用这种抽采模式,碎软低渗煤层可以获得良好的压裂改造效果。研究成果应用于淮北矿区芦岭煤矿煤层气顶板岩层水平井抽采示范工程,取得了很好的产气效果,水平井单井曾连续3,6,12个月平均日产气量分别为10 358,9 039,7 921 m^3,截至2017-11-16,已累计产气500万m^3,日产气量仍在3 200 m^3以上,创造了我国碎软低渗煤层的煤层气水平井气产量的新记录。 展开更多
关键词 煤层气 碎软低渗煤层 顶板岩层水平井 分段压裂 高效抽采模式 裂缝扩展规律 工程应用
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我国煤矿井下坑道钻探技术装备40年发展与展望 被引量：136
3
作者 石智军 姚克 +6 位作者 姚宁平 李泉新 田宏亮 田东庄 王清峰 殷新胜 刘飞 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2020年第4期1-34,共34页
煤矿井下坑道钻探在保障煤矿安全高效开采、增加清洁能源供给、实现绿色发展等方面发挥着不可替代的作用。改革开放以来,我国煤矿井下坑道钻探技术与装备实现了"由无到有"向"由弱到强"的历史性跨越,依靠坑道钻探技... 煤矿井下坑道钻探在保障煤矿安全高效开采、增加清洁能源供给、实现绿色发展等方面发挥着不可替代的作用。改革开放以来,我国煤矿井下坑道钻探技术与装备实现了"由无到有"向"由弱到强"的历史性跨越,依靠坑道钻探技术与装备科技创新,支撑煤矿地质保障能力持续增强。首先从矿井灾害防治、隐蔽致灾地质因素探查、煤层气资源开发和其他工程应用等方面,全面阐述了安全高效绿色开采对煤矿井下坑道钻探的需求,并结合煤矿井下坑道钻探领域专著、专利、论文、标准规范、获奖情况,系统回顾和总结了40年来我国煤矿井下坑道钻探技术与装备的发展历程和代表性成果。在坑道钻探技术与装备方面,提出和发展了煤矿井下坑道回转钻进技术、稳定组合钻具定向钻进技术和随钻测量定向钻进技术,实现了煤矿井下钻孔施工由"无控钻进"到"受控钻进"再到"精确定向钻进"的跨越;研制了坑道钻机、泥浆泵(车)、钻杆、钻头、螺杆钻具、随钻测量系统、冲洗液循环净化系统等装备,促进了煤矿井下坑道钻探装备国产化进程及其升级换代,形成了适应于我国煤层赋存地质条件和开采条件、同时具备自主知识产权的坑道钻探技术与装备体系,尤其是大功率定向钻进和自动化、智能化钻进技术与装备研发,使我国煤矿井下坑道钻探技术装备水平跃升到新的台阶,推动了煤矿地质保障技术的进步,支撑了我国煤炭科学产能的释放和煤层气高效开发。面对新一轮能源科技革命,针对新形势下煤矿安全发展新要求,以信息化、智能化为特征的精准快速坑道钻探技术与装备的发展已迫在眉睫,在此基础上,提出了煤矿井下坑道钻探技术与装备发展方向及建议。 展开更多
关键词 坑道钻探 钻探技术 钻探装备 智能钻探 随钻测量
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煤炭智能精准开采工作面地质模型梯级构建及其关键技术 被引量：128
4
作者 程建远 朱梦博 +2 位作者 王云宏 岳辉 崔伟雄 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第8期2285-2295,共11页
随着国家大力推进工业化与信息化融合,煤炭智能精准开采已经成为行业大趋势,众多煤炭企业和科研院所开展了一系列试验研究和工业示范工程。然而,地质条件的适应性不足已经成为制约煤炭智能精准开采的技术瓶颈,迫切需要构建高精度、透明... 随着国家大力推进工业化与信息化融合,煤炭智能精准开采已经成为行业大趋势,众多煤炭企业和科研院所开展了一系列试验研究和工业示范工程。然而,地质条件的适应性不足已经成为制约煤炭智能精准开采的技术瓶颈,迫切需要构建高精度、透明化的工作面三维地质模型。以黄陵煤矿某智能化工作面为例,分析了智能精准开采对地质透明化的时空需求,一方面要确保工作面前方未采区域一定范围内地质条件的“透明化”,另一方面要在采煤机完成一次截割的时间内完成透明化工作面三维地质模型的动态更新。统筹分析工作面地质探测技术现状和智能开采的集控水平,提出了构建透明工作面三维地质模型的总体思路:按照不同的地质、采掘阶段,将回采工作面地质模型分为4个层级,即黑箱模型、灰箱模型、白箱模型和透明模型。在工作面设计阶段,基于地面钻探与采区三维地震资料,可以构建工作面的“黑箱模型”,其精度处于“十米级”;在工作面掘进阶段,开展三维地震资料地质动态解释,可以构建工作面的“灰箱模型”,其精度处于“十米级~米级”;在工作面采前阶段,综合利用槽波、坑透等工作面地质勘探技术,可以构建工作面的“白箱模型”,其精度能够达到“米级~亚米级”;在工作面回采阶段,动态融入回采揭露的地质信息,并进行随采地震动态监测,可以构建起工作面前方50 m的工作面“透明模型”,其精度达到“亚米级”。为此,亟需研发一批关键技术与装备,主要包括三维地震资料地质动态解释技术、煤矿井下孔中物探技术与装备、回采工作面随采地震监测技术、工作面监测数据地质信息提取和多源异构地质信息动态融合技术等,逐级构建智能开采工作面的地质模型,渐次实现工作面的三维地质透明化,为煤炭智能精准开采提供地质保障。 展开更多
关键词 煤炭开采 智能化 透明化 回采工作面 三维地质模型
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煤矿井下定向钻进工艺技术的应用 被引量：124
5
作者 李泉新 石智军 史海岐 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2014年第2期85-88,92,共5页
定向钻进技术以其精确控制钻孔轨迹逐渐被应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔及防治水钻孔施工中。从定向钻进技术的原理入手,以国内多家煤矿企业井下施工定向钻孔的实际资料,研究了定向钻进技术在煤矿井下进行瓦斯抽采、地质构造探测及防治水... 定向钻进技术以其精确控制钻孔轨迹逐渐被应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔及防治水钻孔施工中。从定向钻进技术的原理入手,以国内多家煤矿企业井下施工定向钻孔的实际资料,研究了定向钻进技术在煤矿井下进行瓦斯抽采、地质构造探测及防治水施工的适用条件、布孔方式和成孔原理。结果显示,定向钻进技术在煤矿井下瓦斯抽采、地质构造探测及防治水领域的应用效果显著。 展开更多
关键词 定向钻进技术 集束型定向钻孔 梳状钻孔 顶板高位定向钻孔 探放水定向钻孔
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我国煤矿水害防治技术新进展及其方法论思考 被引量：121
6
作者 靳德武 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第5期141-147,共7页
为有效防范重特大水害事故的发生,针对近年来我国煤矿水害事故发生特点,分析了突水危险性预测评价、煤层底板灰岩含水层注浆改造、矿井水害监测预警、过水大通道快速封堵等4个方面取得的新进展,如突水案例知识挖掘、顶板涌水量动态预测... 为有效防范重特大水害事故的发生,针对近年来我国煤矿水害事故发生特点,分析了突水危险性预测评价、煤层底板灰岩含水层注浆改造、矿井水害监测预警、过水大通道快速封堵等4个方面取得的新进展,如突水案例知识挖掘、顶板涌水量动态预测、岩溶水害超前区域治理、突水监测技术基础等,这些新进展的取得丰富和发展了矿井水害防治技术体系的科学内涵,为煤炭工业的可持续发展提供了新的技术支撑。在回顾上述4个方面技术新进展的基础上,从哲学方法论角度,构建了岩溶水害防治技术方法体系,提出了"主动、适应、改造"的水害防治三观点,以及"合理性、完备性、协调性、变通性、可靠性"等防治水工程设计五原则,并提出尽快设立水害治理工学、大力推进其工程控制标准研究的建议。 展开更多
关键词 矿井水害防治 注浆改造 水害监测预警 方法论
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采空区瓦斯抽采高位钻孔施工技术及发展趋势 被引量：119
7
作者 孙荣军 李泉新 +1 位作者 方俊 许超 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第1期94-99,213,共7页
为了解决采用专用巷道和埋管法抽采工作面采空区瓦斯存在的施工成本高、效率低等问题,基于顶板高位钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯抽采技术原理,提出由预抽钻孔和高位钻孔构建的煤与瓦斯共采体系,分析了现有回转钻进技术和滑动定向钻进技... 为了解决采用专用巷道和埋管法抽采工作面采空区瓦斯存在的施工成本高、效率低等问题,基于顶板高位钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯抽采技术原理,提出由预抽钻孔和高位钻孔构建的煤与瓦斯共采体系,分析了现有回转钻进技术和滑动定向钻进技术施工高位钻孔的优点和不足,介绍了最新开发的复合定向及大直径回转扩孔钻进技术方法与试验应用情况,高位定向钻孔成孔深度达到1 026 m,成孔直径达到153 mm;同时针对当前高位定向钻孔存在的一次成孔直径小、二次回转扩孔速度慢、裸孔完孔易堵塞瓦斯抽采通道等问题,提出大直径一次成孔技术、复合扩孔钻进技术和筛管完孔技术的发展趋势,以进一步提高高位定向钻孔的一次成孔直径、钻进效率、钻孔深度和钻孔利用时间,降低施工风险,提高高位钻孔经济性和瓦斯抽采效果。 展开更多
关键词 采空区瓦斯抽采 高位钻孔 复合定向钻进 大直径一次成孔 复合扩孔 筛管完孔技术
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鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田典型顶板水害防控技术与应用 被引量：109
8
作者 董书宁 姬亚东 +6 位作者 王皓 赵宝峰 曹海东 刘洋 刘英锋 姬中奎 刘柏根 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2367-2375,共9页
为了实现鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田受顶板水害威胁的煤炭资源安全开采,基于侏罗纪煤炭资源赋存条件、顶板含水层特征、顶板水害分布范围与防控难题,对离层水害、薄基岩溃水溃沙、厚层砂岩水害和烧变岩水害4种典型顶板水害的形成机理、判... 为了实现鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田受顶板水害威胁的煤炭资源安全开采,基于侏罗纪煤炭资源赋存条件、顶板含水层特征、顶板水害分布范围与防控难题,对离层水害、薄基岩溃水溃沙、厚层砂岩水害和烧变岩水害4种典型顶板水害的形成机理、判识方法、主控因素和防控技术进行了系统研究。侏罗纪煤田离层水害发生的地质条件为砂泥岩互层,泥岩隔水层厚度是控制离层水害发生的主控因素,研发了离层水体精准定位探放技术,实现了离层水害判别与防控技术的定量化;导水沙裂隙带是薄基岩溃水溃沙的主控因素,构建了基于导水沙裂隙带与基岩厚度对应关系的溃水溃沙危险性评价体系,发明了含水松散沙体高效注浆技术,有效避免了薄基岩溃水溃沙的发生;发现了厚层砂岩含水层在垂向上的非均质特性,揭示了递进渗流充水模式,提出了“适当波及,主动防控”的厚层砂岩水害防控新理念,解放了大量受厚层砂岩水害的煤炭资源;揭示了烧变岩的“边界富水”效应,将烧变岩完整断面分为直接露头区、中部埋藏区和火烧边界区,并构建了烧变岩不同断面注浆材料选择准则,提出了双位双向孔序优选引流注浆帷幕技术,显著减少了烧变岩对工作面的补给水量,同时实现了采煤保水。通过将典型顶板水害防控技术在鄂尔多斯盆地侏罗纪煤田的推广应用,有效遏制了顶板水害事故的发生。 展开更多
关键词 鄂尔多斯盆地 侏罗纪煤田 顶板水害 形成机理 判识方法 防控技术
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煤矿井下随钻测量定向钻进技术与装备现状及展望 被引量：105
9
作者 石智军 姚克 +5 位作者 田宏亮 李泉新 姚宁平 田东庄 殷新胜 许超 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期22-28,共7页
煤矿井下近水平定向钻孔可实现超前、区域、精准灾害防治与瓦斯抽采利用,在煤矿地质保障中发挥着重要作用。系统介绍了国内外煤矿井下随钻测量定向钻进技术发展历程与应用现状,对国内定向钻进装备中的钻机、泥浆泵车、防爆型随钻测量系... 煤矿井下近水平定向钻孔可实现超前、区域、精准灾害防治与瓦斯抽采利用,在煤矿地质保障中发挥着重要作用。系统介绍了国内外煤矿井下随钻测量定向钻进技术发展历程与应用现状,对国内定向钻进装备中的钻机、泥浆泵车、防爆型随钻测量系统、包括中心通缆钻杆、螺杆马达和钻头在内的配套钻具、包括滑动定向钻进和复合定向钻进在内的定向钻进工艺技术与套铣打捞工艺技术等关键技术和装备进行了简要分析和总结,对小体积防爆型随钻测量系统中的有线随钻测量系统、泥浆脉冲无线随钻测量系统、电磁波无线随钻测量系统和地质导向随钻测量系统的功能特点及适用性作了阐述,针对解决提高复杂顶板岩层中定向钻进成孔率、超深孔钻进施工能力和地层适应性等难题,介绍了该成套技术与装备在保德煤矿、龙王沟煤矿和顾桥煤矿进行顺煤层超深定向钻孔和复杂顶板高位定向钻孔的典型现场应用案例。基于成套技术与装备发展现状和现场应用,展望了煤矿井下随钻测量定向钻进技术与装备的发展方向和趋势,指出装备的自动化、信息化和智能化将成为技术攻关的方向与现场重点需求,高效快速钻进的旋转导向钻进系统和大直径定向钻孔将得到现场实践验证。 展开更多
关键词 煤矿井下 定向钻进钻机 随钻测量 钻具 定向钻进
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我国煤矿矿井水保护利用发展战略与工程科技 被引量：93
10
作者 顾大钊 李井峰 +5 位作者 曹志国 吴宝扬 蒋斌斌 杨毅 杨建 陈要平 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期3079-3089,共11页
我国煤炭开采对地下水资源的破坏是实现煤炭绿色开发和矿区生态文明建设需要解决的重大关键问题。通过调研咨询、统计分析、专家咨询等方式,系统分析了我国煤矿矿井水保护利用现状,提出了我国煤矿矿井水保护利用发展战略和工程科技。研... 我国煤炭开采对地下水资源的破坏是实现煤炭绿色开发和矿区生态文明建设需要解决的重大关键问题。通过调研咨询、统计分析、专家咨询等方式,系统分析了我国煤矿矿井水保护利用现状,提出了我国煤矿矿井水保护利用发展战略和工程科技。研究表明:目前我国吨煤开采产生矿井水为1.87 m^(3),每年产生煤矿矿井水约6.88×109 m^(3),煤矿矿井水平均利用率约为35%;根据煤炭产量发展趋势研究预测,2035年前我国煤矿矿井水每年可以稳定在6.0×109 m^(3)以上,煤矿矿井水将是我国长期稳定的非常规水资源,实现矿井水高效利用具有重大的经济社会效益。基于上述研究,提出了到2025年、2030年、2035年,我国煤矿矿井水利用率分别达到55%,70%,80%的总体目标;通过总结分析我国煤矿矿井水保护技术、矿井水处理与利用技术发展历程与趋势,提出了“2+5+5+3”的我国煤矿矿井水保护利用工程科技:即掌握“煤层开采覆岩断裂带发育规律与地下水运移机制”、“矿井水水-岩耦合化学作用机理”等2项基础理论;突破“地下水赋存精准探测技术”、“煤矿地下水库群建设与运行技术”、“充填开采技术材料与装备”、“高矿化度矿井水大规模低成本处理技术”、“含特殊组分矿井水精准处理技术”等5项关键技术;建立“蒙陕接壤区煤矿地下水库技术示范区”、“宁东、哈密高矿化度矿井水处理利用示范区”、“蒙东草原区矿井水保护利用示范区”、“华北平原区充填开采水资源保护示范区”、“两淮矿区废弃矿井水资源利用示范区”等5个矿井水保护利用示范区;到2035年实现“煤矿地下水库储水规模达到5.0×10^(8) m^(3)”、“充填开采技术成本下降50%”、“高矿化度矿井水零排放成本下降50%”等三大技术目标。同时对矿井水高效利用提出了政策建议和保障措施。 展开更多
关键词 矿井水 矿井水保护利用技术 煤矿地下水库 充填开采 工程科技
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煤层顶板高位定向钻孔施工技术与发展趋势 被引量：89
11
作者 赵建国 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2017年第6期137-141,195,共6页
基于采空区顶板竖"三带"与横"三区"理论,分析了顶板高位定向长钻孔技术瓦斯抽采基本原理与优势,总结归纳了"定向先导孔+扩孔"施工工艺的技术特点,介绍了施工装备系统组成。利用该成孔技术与装备在陕西彬... 基于采空区顶板竖"三带"与横"三区"理论,分析了顶板高位定向长钻孔技术瓦斯抽采基本原理与优势,总结归纳了"定向先导孔+扩孔"施工工艺的技术特点,介绍了施工装备系统组成。利用该成孔技术与装备在陕西彬长集团文家坡煤矿4101工作面进行了现场试验,完成顶板高位定向长钻孔2个,累计钻孔进尺1 221 m,单孔主孔深度超过480 m。同时,针对现有顶板高位定向钻孔施工技术存在的问题,提出引入液动冲击辅助碎岩扩孔钻进技术与大直径孔定向钻进技术,进一步增大钻孔终孔直径,提升钻孔施工效率,保证钻孔施工安全。 展开更多
关键词 瓦斯抽采 高位钻孔 定向钻进 扩孔 液动冲击
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采场覆岩的“载荷三带”结构模型及其在防冲领域的应用 被引量：82
12
作者 姜福兴 刘懿 +3 位作者 张益超 温经林 杨伟利 安洁 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2398-2408,共11页
决定采场冲击地压的基础应力主要是重力和构造应力,诱发冲击的力源主要是采场上覆岩层结构运动产生的应力,而上覆岩层多变的结构形式和运动规律是导致冲击地压机制复杂、冲击形式各异的主要原因。通过研究采场边界条件与覆岩结构的关系... 决定采场冲击地压的基础应力主要是重力和构造应力,诱发冲击的力源主要是采场上覆岩层结构运动产生的应力,而上覆岩层多变的结构形式和运动规律是导致冲击地压机制复杂、冲击形式各异的主要原因。通过研究采场边界条件与覆岩结构的关系,以矿山压力和岩层控制理论为基础,提出了影响采场冲击地压应力场的"载荷三带"岩层结构模型,并阐述了"载荷三带"对工作面侧向及走向支承压力的影响。基于"载荷三带"模型,研究了采场冲击危险性的评价、监测和防治方法。采用提出的"载荷三带"模型,能够对采场可能发生的冲击地压进行分类和危险性判定,为针对性治理冲击地压提供理论依据。 展开更多
关键词 采矿工程 冲击地压 覆岩结构 支承压力 载荷三带 冲击危险性
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我国煤矿区钻进技术装备发展与应用 被引量：82
13
作者 石智军 刘建林 李泉新 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第4期1-6,共6页
基于"十一五"期间以来地面、井下钻进技术装备取得的代表性成果,总结了煤矿区煤层气(煤矿瓦斯)"时空一体化"高效开发模式;介绍了地面、井下钻进技术装备的最新发展现状,结合现场应用分析了地面远端对接井、井下大... 基于"十一五"期间以来地面、井下钻进技术装备取得的代表性成果,总结了煤矿区煤层气(煤矿瓦斯)"时空一体化"高效开发模式;介绍了地面、井下钻进技术装备的最新发展现状,结合现场应用分析了地面远端对接井、井下大直径及超长定向孔配套钻进技术装备的特点与应用前景;最后针对煤矿区生产需求,进一步剖析了煤矿井下钻进施工面临的问题,提出煤矿区钻进技术装备发展方向,以期为煤矿区钻进技术装备的研发应用提供参考。 展开更多
关键词 煤矿区 钻进技术装备 地面远端对接井 井下定向钻进 大直径工程孔
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深埋特厚煤层综放开采覆岩导水裂缝带发育特征 被引量：76
14
作者 刘英锋 王世东 王晓蕾 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第10期1970-1976,共7页
以大佛寺煤矿为试验矿井，采用钻孔电视系统和钻孔简易水文观测法，探测深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度，并对导水裂缝带演化特征进行相似模拟和数值模拟试验研究。研究分析表明：大佛寺煤矿深埋特厚煤层综放开采顶板导水... 以大佛寺煤矿为试验矿井，采用钻孔电视系统和钻孔简易水文观测法，探测深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度，并对导水裂缝带演化特征进行相似模拟和数值模拟试验研究。研究分析表明：大佛寺煤矿深埋特厚煤层综放开采顶板导水裂缝带发育高度为170．80～192．12m；裂缝带区域内，裂隙数量自上而下逐渐增多，近煤层区域裂隙异常发育；钻孔砂岩区域，受拉伸作用，形成了纵横交错的裂隙，裂隙尺寸、角度较大；工作面回采距离与顶板导水缝隙带发育高度曲线呈“台阶”型。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 导水裂缝带 发育特征
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碎软低渗高突煤层井下长钻孔整体水力压裂增透工程实践 被引量：74
15
作者 孙四清 张群 +3 位作者 闫志铭 张俭 王永伟 郑凯歌 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第9期2337-2344,共8页
针对阳泉矿区碎软低渗高突煤层开展了井下长钻孔整体水力压裂增透技术的工程试验研究,工程实现了井下一次性整体压裂煤孔段长度达307 m,单孔注入水量达1 510 m3,最大注水压力达26.09 MPa。效果检测表明钻孔压裂影响半径最大达58 m,压裂... 针对阳泉矿区碎软低渗高突煤层开展了井下长钻孔整体水力压裂增透技术的工程试验研究,工程实现了井下一次性整体压裂煤孔段长度达307 m,单孔注入水量达1 510 m3,最大注水压力达26.09 MPa。效果检测表明钻孔压裂影响半径最大达58 m,压裂后煤层透气性系数提高了2.67倍,百米钻孔瓦斯流量衰减系数降低了55%,230 d内钻孔日抽采纯甲烷1 395~2 810 m^3,平均2 173 m^3,钻孔累计抽采纯甲烷50.86×10~4m^3,抽采瓦斯浓度为49.38%~83.70%,平均64.31%。分析认为:水力压裂能改善煤层裂隙和孔隙的连通性、降低煤层有效应力、提高煤层渗透率,注水能促进煤层瓦斯从吸附态向游离态转化,是煤层压裂后钻孔高效抽采瓦斯的关键,依据填砂堵缝压裂技术原理提出了碎软低渗煤层长钻孔整体水力压裂煤层裂隙开启、扩展和延伸机制。工程试验成果及认识可为井下长钻孔整体水力压裂增透高效抽采瓦斯提供借鉴。 展开更多
关键词 碎软低渗高突煤层 长钻孔 整体水力压裂 增透机理
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顶板高位定向大直径长钻孔钻进技术与装备 被引量：71
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作者 方俊 石智军 +1 位作者 李泉新 许超 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2015年第7期92-97,共6页
顶板高位钻孔是治理采空区瓦斯的有效技术手段之一,利用随钻测量定向钻进技术施工顶板高位定向钻孔可显著改善采空区瓦斯治理效果和经济效果。针对当前顶板高位定向钻孔钻进深度浅、钻进效率低和安全措施不够等问题,研制了大功率定向钻... 顶板高位钻孔是治理采空区瓦斯的有效技术手段之一,利用随钻测量定向钻进技术施工顶板高位定向钻孔可显著改善采空区瓦斯治理效果和经济效果。针对当前顶板高位定向钻孔钻进深度浅、钻进效率低和安全措施不够等问题,研制了大功率定向钻进装备、优化了钻进成孔工艺方案和扩孔钻具级配、开发了复合定向钻进技术和大直径扩孔技术等,形成了完整配套的定向钻进技术与装备。现场试验施工的大直径顶板高位定向长钻孔孔径达到153mm,孔深达到1026m,先导孔钻进效率大于41m/班。试验结果表明,研究的钻进技术和装备满足大直径顶板高位定向长钻孔实钻深度、直径和速度的需要,可用于大型工作面的采空区瓦斯抽采治理,对煤矿安全高效开采意义重大。 展开更多
关键词 顶板高位定向长钻孔 复合定向钻进 钻进装备 采空区瓦斯抽采
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两淮煤田煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术 被引量：71
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作者 郑士田 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期142-146,153,共6页
煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术是近几年刚刚兴起的一种灰岩水害防治新技术,具有探查治理时间超前、探查治理空间范围大、水害隐患整体消除效果好等特点。分析了两淮煤田煤层底板灰岩水害基本特征,研究了煤层底板不同类型灰岩水... 煤层底板灰岩水害区域超前探查治理技术是近几年刚刚兴起的一种灰岩水害防治新技术,具有探查治理时间超前、探查治理空间范围大、水害隐患整体消除效果好等特点。分析了两淮煤田煤层底板灰岩水害基本特征,研究了煤层底板不同类型灰岩水害区域超前探查治理的技术方法和工程工艺。提出针对淮北煤田煤层底板存在高压复合强富水薄层灰岩含水层水害威胁的矿井,应采用定向水平井钻探和"高密度低压充填+低密度高压劈裂式注浆"探查治理技术;针对淮南煤田煤层底板发育厚层非完整隔水层的矿井,应采用定向水平井钻探和低密度连续高压劈裂注浆探查治理技术,通过典型矿井的工程示范,取得了良好的水害治理效果。 展开更多
关键词 底板灰岩水害 区域超前探查治理 定向水平孔 注浆方法
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我国煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备进展 被引量：67
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作者 姚宁平 王毅 +4 位作者 姚亚峰 宋海涛 王力 彭涛 孙新胜 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-7,共7页
针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题,总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进... 针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题,总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进、冲击地压卸压钻进等技术与装备方面的研究和应用情况。提出了碎软煤层双管护孔定向钻进及碎软煤层旋转定向钻进技术与装备的研究思路,有助于提升碎软煤层钻进的钻孔深度、护孔筛管直径和钻进效率等,而碎软煤层定向钻进技术与配套装备的完善也将促进碎软煤层瓦斯抽采模式的变革。防冲防突钻孔机器人的研究是煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备的发展趋势,可为无人化矿井建设奠定基础;除此之外,还应着力解决好局部复杂地层对钻进的影响,更好地促进智能化钻探技术装备的进步,为煤矿安全高效生产提供保障。 展开更多
关键词 复杂地质条件 钻探技术 碎软煤层 定向钻进 钻孔机器人
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煤矿井下智能化定向钻探发展路径与关键技术分析 被引量：67
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作者 石智军 李泉新 姚克 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第6期2217-2224,共8页
煤矿井下智能化定向钻探是坑道钻探发展的高级阶段,是一个涉及多学科领域的系统工程,具有显著的特殊性和独立性,服务于智能化开采的全过程,为煤炭资源安全、高效、绿色、智能开采提供着技术支撑和装备保障。描述了我国煤矿井下定向钻进... 煤矿井下智能化定向钻探是坑道钻探发展的高级阶段,是一个涉及多学科领域的系统工程,具有显著的特殊性和独立性,服务于智能化开采的全过程,为煤炭资源安全、高效、绿色、智能开采提供着技术支撑和装备保障。描述了我国煤矿井下定向钻进技术与装备发展历程,从稳定组合钻具定向钻进到有线随钻测控定向钻进,再到无线随钻测控大功率定向钻进,坑道钻探技术的创新发展与装备的升级换代推动实现顺煤层定向钻孔深度从“1000 m”跨越到“3000 m”。明确了现阶段我国煤矿井下坑道钻探仍处于从机械化向自动化转变的发展定位,分析了智能化定向钻探面临的突出问题,提出了在实现自动化定向钻探的基础上向智能化定向钻探迈进的发展路径,归纳分析了自动化和智能化定向钻探的技术内涵和属性特征,自动化定向钻探强调钻探动作的自动控制执行,包括自动化定向钻机集成控制、多参数随钻测量信息融合、高精度导向控制、冲洗液循环自动控制等方面;智能化定向钻探强调钻探过程的智能最优化控制,包括智能分析与决策、低延时大容量数据传输、智能钻杆、钻探装备智能检测与诊断等方面。针对我国复杂多样的煤层赋存条件和不均衡发展的开采技术条件,建议分阶段、分区域、分层次推进煤矿井下智能化定向钻探探索与发展,并提出了智能化定向钻探亟待攻克的关键技术难题,包括自动化定向钻机研制、旋转导向钻进技术、地质导向钻进技术、随钻地质信息三维动态建模技术、智能化钻探数据库建立、钻孔事故预防与处理技术,同时介绍了“十三五”期间我国煤矿井下智能化定向钻探部分阶段性发展成果。 展开更多
关键词 定向钻探 自动化 智能化 随钻测量
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煤炭物探技术的主要进展及发展趋势 被引量：65
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作者 程建远 聂爱兰 张鹏 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2016年第6期136-141,共6页
"十二五"期间,煤炭物探在煤层气富集区地震AVO分析技术、瞬变电磁数据拟地震处理等基础研究方面取得了阶段成果;地面高密度全数字三维地震、矿井瞬变电磁探测、矿井槽波地震以及煤矿开采动力灾害监测预警等技术发展成熟,并得... "十二五"期间,煤炭物探在煤层气富集区地震AVO分析技术、瞬变电磁数据拟地震处理等基础研究方面取得了阶段成果;地面高密度全数字三维地震、矿井瞬变电磁探测、矿井槽波地震以及煤矿开采动力灾害监测预警等技术发展成熟,并得到了推广应用;"十三五"期间,预计煤炭物探技术与装备将在智能化监测预警等方面实现优先发展。 展开更多
关键词 煤炭物探 基础研究 突出进展 发展趋势
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