煤矿智能一体化辅助生产系统及关键技术

随着我国在智能开采和智能掘进技术方面不断取得重大突破,矿井各子系统智能化程度不均,矿井生产控制单一分散,各系统信息孤岛化等问题突显,因此需要建立智能一体化辅助生产系统,实现矿井所有设备的集中控制,数据的集中管理和信息的高度集成与共享,打破各系统信息壁垒,真正实现煤矿多系统智能化发展目标。针对智能矿山的发展现状和趋势,指出智能矿山的建设是由单个系统智能化向多系统智能化方向发展,矿井生产控制是由单一分散式向综合智能一体化方向发展,煤矿智能辅助生产系统是智能矿山建设不可或缺的一环,提出了智能一体化辅助生产系统建设的"五个一"基本原则。神东矿区通过融合智能主/辅运输技术、智能供电技术、智能排水技术、智能通风技术及智能通信技术,建立了煤矿智能一体化辅助生产技术体系。引入模块化管理理念,将矿井综采(综放)、掘进、主运输、供电、供排水、通风及安全监测监控等所有矿井生产系统高度集成在同一个平台,将各子系统数据接入区域煤矿集中控制中心,设计出一套集地面与井下为一体的辅助生产系统的整合控制方案,形成管控一体化平台。采取从采掘、运输和分选加工等煤炭生产一体化管理模式,形成了专业调度体系,优化了生产控制指挥流程,实现了"五矿六井"大区域煤炭生产的集中控制和海量数据管理及信息的高度集成与共享,形成新型煤炭生产体系。实践表明,神东矿区智能一体化辅助生产系统可对全矿区全周期生产数据进行分析应用,减少工作人员400人,降低人工成本8 000万/a,节电25%,设备利用率提高5%,全员工效提高16%。     

相似模拟实验中光纤光栅传感检测研究

为探索相似模拟实验新的检测方法,研究了光纤光栅传感技术在相似模拟实验中的应用.采用在模型中埋设光纤光栅传感器的方法,检测采动过程中上覆岩层的应力变化.实验选用1.2m×0.12m平面应力模型,光纤光栅传感器选用无封装裸露光栅,分布有五个光栅点.为作对比分析,两光栅附近埋设压力传感器.结果可知,岩层应力变化可使光栅发生波长漂移,其变化趋势与压力传感器测试结果相一致,可以反映应力的变化规律.光纤光栅传感技术可以被应用于相似模拟实验中的应力检测,这对于提高相似模拟实验的检测手段具有重要的意义.     

分布式光纤在相似模型实验中的铺装与定位研究

为了解决分布式光纤在相似模型实验中的铺装方法以及光纤位置与被测模型的对应关系问题，提高测量结果的准确性，通过描述一个完整的分布式光纤测量相似模型变形的实验实例，给出了一种相似材料模型实验中分布式光纤的铺装方法，详细表述了铺装前光纤标记方法和整个铺装过程。给出了温度标记定位实验的详细步骤，并对定位实验结果及误差进行了详细分析，确定了光纤在模型中的实际位置，且定位误差不超过5 cm，定位精度较高。为采用分布式光纤测量模型实验内部变形的研究者提供了一种可借鉴的分布式光纤铺装、定位及分析方法。     

采场覆岩变形和来压判别的分布式光纤监测模型试验

为了研究煤矿工作面开采过程中，上覆岩层变形规律，将分布式光纤传感技术(BOTDA)应用于三维立体模型试验监测。制作了3 600 mm×2 000 mm×2 000 mm(长×宽×高)三维立体模型同时在模型内部预埋3根垂直光纤，模拟工作面的开采，工作面共开挖60次，累计推进2 400 mm，获得3根分布式光纤的180组布里渊(Brillouin)频移试验数据。提出了分布式光纤频移平均变化度的概念，采用光纤频移来表征采场上覆岩层变形垮落，判别工作面初次来压和周期来压情况;并将其测试结果和内部位移测试结果进行对比。结果表明，光纤频移平均变化度可以反映工作面上覆岩层变形、来压及其变化情况，该方法及其技术推广应用可以为上覆岩层变形信息化提供依据。     

光纤光栅传感技术在锚杆测力计上的应用

根据光纤光栅传感原理研制了一种新型的光纤光栅锚杆测力计,并在实验室对该测力计进行了加载和卸载试验,试验与理论及应用分析结果表明,该测力计结构简单、安装方便、可重复使用、易于保护和维修,可用于对锚杆应力进行分析和长期监测,且具有很高的测试精度,长期稳定性好,信号传输距离远,给锚杆支护质量的长期在线监测提供了一种可靠有效的手段,具有极大的推广应用前景。     

中厚硬煤B型梁放顶煤试验

以现场观测的方法，对红石岩煤矿12212工作面单体支柱放顶煤开采中顶板、顶煤运动规律进行了观测，指出厚度3．5m的脆性硬煤放顶煤开采时需要进行面内爆破。     

STUDY ON SIMULATION EXPERIMENT OF EQUIVALENT MATERIAL APPLIED IN COAL MINE

IntreductionSimulationexperimentofequivalentmaterialaboutundergroundpressurewasfoundedbYr.H.KySHeuoB(Russian)inthe194o's,andwasintroducedintoourcoalschoolsandresearchinstitutionsinthe196o's.Ithasbeenanexperimentmethodwidelyappliedinlargeengineeringproblemresearchsincethe198o's.Itsadvantageisthatitcandirectlyperceiverockstratafractureandmovementbymineralextraction,thatitisconvenienttodirectlysurveyover1yingrockstratadisplacementandloadtransfer,andobserveitsmovementandbalancelaw.Themoldinclud…     

巷道支架力学试验方法探讨

结合近年来巷道支架的实验室试验方法，包括另部件和整架支架试验作一介绍，分析了表达支架力学性能的合理指标，试验加载方式及支架试验评价内容，对现有试验规范提出了改进建议。     

三维模型内部位移测试装置及其应用

为了获取岩体内部变形信息,研制出牵引式多点位移测量装置,并将其应用于三维模型试验内部位移量测。在3 600×2 000×2 000 mm(长×宽×高)的大型三维模型中3个不同层位共布设9个内部位移测点,同时在对应位置设置表面位移测点,开展模拟开采过程模型位移规律研究。试验表明,模型内部位移呈缓和的台阶状变化,随着工作面推进台阶阶高逐渐降低,它与模型表面位移的台阶状变化相对应;岩层稳定后,处于相同层位的内部测点最终位移基本相同,3个层位的内部测点的最终位移值分别为54、35、25 mm,同一层位的表面位移也基本相同,最终位移值分别为58、41、30 mm,内部最终位移值比表面最终位移值小7%~15%;同一层位岩层内部变形、表面变形同步变化,与工作面上覆岩层垮落和来压规律一致。该位移测量装置测量数据可靠,读数精度可达0.07 mm/°,安装和操作方便,为三模型试验内部变形测试提供了新的研究手段。     

STUDY ON FRACTURE AND MOVEMENT OF OVERLYING BEDROCK IN SHALLOW SEAM UNDER THICK SAND

Based on the field observation results of ground pressure in shallow seam, the movement characteristics of overlying strata in front and behind and the subsidence of the earth‘s surface are studied. Also, the paper analyzes the stability of overlying bedrock according to the theory of voussoir beam‘s “S-R“ stability and the hypothesis of step subsidence. It points out that slide instability is the fundamental form of overlying bedrock movement.