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煤矿瓦斯抽采管网系统自更新检漏技术研究 被引量:2
1
作者 熊伟 《工矿自动化》 北大核心 2020年第9期33-37,43,共6页
煤矿井下工作环境恶劣,瓦斯抽采管道易受到碰撞、落煤坠砸等损伤而造成漏气,当巷道内空气大量进入管网系统后,管网内瓦斯抽采浓度可能远低于钻孔孔口浓度。针对该问题,提出了一种基于多元高斯声束模型的煤矿瓦斯抽采管网系统自更新检漏... 煤矿井下工作环境恶劣,瓦斯抽采管道易受到碰撞、落煤坠砸等损伤而造成漏气,当巷道内空气大量进入管网系统后,管网内瓦斯抽采浓度可能远低于钻孔孔口浓度。针对该问题,提出了一种基于多元高斯声束模型的煤矿瓦斯抽采管网系统自更新检漏技术。采用多元高斯声束模型对漏气点声音进行加强处理,并分析煤矿井下抽采管网系统的主要漏气类型和噪声来源,建立漏气模型和噪声模型;将采集的声音样本与预存模型进行比对,判断是否存在漏气现象,并将使用环境中出现频率超过30%的声音样本自动存储为漏气模型,实现模型的自动更新,提高检漏准确性;基于自更新检漏技术研发了YJL40检漏仪,其主要部件包括探测头、金属软管、主机和报警器。利用自更新检漏技术及相应产品对高家庄煤矿的高、低负压抽采系统共计7585 m管道进行检漏,将检测出的漏气点进行有效封孔后,抽采终端瓦斯体积分数分别提高了37.1%和28%,验证了自更新检漏技术的有效性。 展开更多
关键词 瓦斯抽采管 瓦斯浓度 自更新检漏技术 多元高斯声束模型 漏气模型 噪声模型 检漏仪
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基于压力测量的瓦斯抽采管路运行状态诊断方法研究 被引量:6
2
作者 雷柏伟 吴兵 +1 位作者 李旭 刘占宇 《矿业安全与环保》 北大核心 2017年第1期32-35,52,共5页
为了对瓦斯抽采管路中的异常状态进行全面诊断分析,基于可压缩气体流动理论建立气体压降方程,提出使用管道压力平方下降曲线的斜率对瓦斯抽采管路的泄漏和堵塞状态进行评价。采用实验室模拟试验和现场试验,验证了所提出方法的有效性及... 为了对瓦斯抽采管路中的异常状态进行全面诊断分析,基于可压缩气体流动理论建立气体压降方程,提出使用管道压力平方下降曲线的斜率对瓦斯抽采管路的泄漏和堵塞状态进行评价。采用实验室模拟试验和现场试验,验证了所提出方法的有效性及可靠性,结果表明:对于同一瓦斯抽采管路,在正常运行状态下,管道压力平方变化曲线的斜率不变;当中间管段出现堵塞或者泄漏时,该管段压力平方变化曲线的斜率都会迅速减小,而在堵塞状态下,下游管段压力平方变化曲线的斜率会恢复到与上游的一致,在管段泄漏时,下游管段压力平方变化曲线的斜率会小于上游管段压力平方变化曲线的斜率。 展开更多
关键词 瓦斯 管路堵塞 管路泄漏 压力梯度 状态诊断
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自适应瓦斯抽采管路阀门自动调控系统设计与应用 被引量:6
3
作者 安赛 张辉 +2 位作者 李宏艳 范喜生 廉振山 《煤炭工程》 北大核心 2016年第3期24-26,共3页
为提高瓦斯抽采效率,设计了应用于煤矿井下的自适应瓦斯抽采管路阀门自动调控系统,该系统通过自适应调节算法实时控制阀门的开度,以实现瓦斯抽采浓度或抽采纯流量的最大化。现场工业试验表明:阀门开度由100%调整为50%时,试验钻场的瓦斯... 为提高瓦斯抽采效率,设计了应用于煤矿井下的自适应瓦斯抽采管路阀门自动调控系统,该系统通过自适应调节算法实时控制阀门的开度,以实现瓦斯抽采浓度或抽采纯流量的最大化。现场工业试验表明:阀门开度由100%调整为50%时,试验钻场的瓦斯抽采浓度由20%提高到最大值45.84%;阀门开度由100%调整为80%时,瓦斯抽采纯流量由0.328m3/min提高到最大值0.464m3/min;并且随着阀门开度的减小,瓦斯抽采浓度和抽采纯流量均呈现出先增大后减小的趋势。 展开更多
关键词 瓦斯 自动调控 阀门调节 浓度 纯流量
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瓦斯抽采管路变径长度优化研究 被引量:2
4
作者 梁冰 毕名娟 +1 位作者 孙维吉 房胜杰 《辽宁工程技术大学学报(自然科学版)》 CAS 北大核心 2019年第3期193-200,共8页
为解决在瓦斯抽采过程中流体流经突变截面时,流速的大小和方向均发生剧烈变化引起能量损失的问题,应用ANSYS中的Fluent模块,模拟研究了管道变径长度对管道内流体流速的影响,并提出一种确定最优变径长度的方法;进一步利用现场数据对模拟... 为解决在瓦斯抽采过程中流体流经突变截面时,流速的大小和方向均发生剧烈变化引起能量损失的问题,应用ANSYS中的Fluent模块,模拟研究了管道变径长度对管道内流体流速的影响,并提出一种确定最优变径长度的方法;进一步利用现场数据对模拟结果进行了检验.结果表明:管道变径时在突扩界面内流动发生明显的分离现象,出现回流区域;确定了426~630 mm、426~720 mm管道变径的最优变径长度分别为2.053 m和2.137 m.漳村煤矿2601工作面瓦斯抽采管路敷设应用结果表明,改进后426 mm^630 mm变径管道的负压损失率由26%降低至21.75%,426~720 mm变径管道的负压损失率由31.25%降低至24.50%.变径长度的合理选择有效解决了包括漳村矿在内的瓦斯抽采管路变径时局部能量损失过大和变径处耗损严重的问题. 展开更多
关键词 变径 数值模拟 瓦斯 速度分布 压力分布
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基于元胞自动机数学模型的瓦斯抽采管道漏点定位研究 被引量:2
5
作者 张丽娜 白珊 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期99-104,共6页
为了解决普通数学模型难以准确描述瓦斯抽采管道内流体的流动状态问题,提出了以元胞自动机模型为基础的瓦斯抽采管道漏点定位模型。根据元胞自动机在空间和时间上离散化的特性来演化管道流体在时空上的连续变化,将管径变化、管壁粗糙度... 为了解决普通数学模型难以准确描述瓦斯抽采管道内流体的流动状态问题,提出了以元胞自动机模型为基础的瓦斯抽采管道漏点定位模型。根据元胞自动机在空间和时间上离散化的特性来演化管道流体在时空上的连续变化,将管径变化、管壁粗糙度、管构异件种类和数量以及温度等参数沿管道进行离散化,利用元胞自动机理论以及管道两端的信号对管道沿线压力和流量等参数变化进行预测,以判断泄漏的发生和漏点定位。通过实验验证,该方法能提高漏点定位精度。 展开更多
关键词 瓦斯 元胞自动机 数学模型 漏点定位 沿程压力
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煤矿在线瓦斯抽采管网监控系统技术研究及应用 被引量:19
6
作者 李红英 《煤炭工程》 北大核心 2017年第12期83-85,共3页
在分析玉田煤矿瓦斯抽采管网监控系统装备现状及问题的基础上,提出了相应的改进方法,介绍了井下瓦斯抽采管网在线监测系统的组成及其功能,并根据人工检测方法验证其准确性,通过其在玉田煤矿的实际应用,证明井下瓦斯抽采管网在线监测系... 在分析玉田煤矿瓦斯抽采管网监控系统装备现状及问题的基础上,提出了相应的改进方法,介绍了井下瓦斯抽采管网在线监测系统的组成及其功能,并根据人工检测方法验证其准确性,通过其在玉田煤矿的实际应用,证明井下瓦斯抽采管网在线监测系统具有精度高、稳定性好、抽采连续性强的特点,可以在其他高瓦斯突出矿井中推广应用。 展开更多
关键词 瓦斯 管网 在线监测系统 人工检测
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一种基于超声波检测的瓦斯抽采管道检漏技术 被引量:11
7
作者 郭寿松 《矿业安全与环保》 北大核心 2014年第3期88-91,共4页
针对井下瓦斯抽采管道的检漏问题,提出了一种基于超声波检测的瓦斯抽采管道检漏技术,并研发了相应的便携式检漏设备。通过在实验室进行管道泄漏模拟实验,得到了泄漏孔洞处产生的声波频率与测定距离和管道负压之间的数学关系模型,并... 针对井下瓦斯抽采管道的检漏问题,提出了一种基于超声波检测的瓦斯抽采管道检漏技术,并研发了相应的便携式检漏设备。通过在实验室进行管道泄漏模拟实验,得到了泄漏孔洞处产生的声波频率与测定距离和管道负压之间的数学关系模型,并验证了超声波检漏仪的检漏准确率达100%,检测范围达0.2~1.5 m,满足工业生产的需要。 展开更多
关键词 超声波 负压 瓦斯 管道 检漏技术
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瓦斯抽采管道连接方式的改进及应用 被引量:5
8
作者 张群 《煤炭工程》 北大核心 2011年第5期51-53,共3页
为了改进煤矿瓦斯抽采管路的连接方式,文章以山西潞安余唔煤矿为例,根据煤矿瓦斯抽采指标的考核要求和抽采原理,运用工程流体力学的知识,改进了该矿井下钻孔到抽采管道支管的管路连接方式,以及应用CAD建立三维模型进行动态演示,且在现... 为了改进煤矿瓦斯抽采管路的连接方式,文章以山西潞安余唔煤矿为例,根据煤矿瓦斯抽采指标的考核要求和抽采原理,运用工程流体力学的知识,改进了该矿井下钻孔到抽采管道支管的管路连接方式,以及应用CAD建立三维模型进行动态演示,且在现场推广实施,提高了瓦斯抽采效果。 展开更多
关键词 瓦斯 管道连接方式 管理方法 三维模型
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晋煤集团井下瓦斯抽采管网在线监测系统开发与应用 被引量:8
9
作者 刘九员 栗继祖 《中国煤炭》 2018年第1期75-80,共6页
介绍了井下瓦斯抽采管网在线监测技术国内外现状及应用的必要性,在分析了晋煤集团瓦斯抽采管网监控系统装备现状及问题的基础上,提出了井下瓦斯抽采管网在线监测系统的组成及其功能,并根据人工检测方法验证了其准确性。通过在晋煤集团... 介绍了井下瓦斯抽采管网在线监测技术国内外现状及应用的必要性,在分析了晋煤集团瓦斯抽采管网监控系统装备现状及问题的基础上,提出了井下瓦斯抽采管网在线监测系统的组成及其功能,并根据人工检测方法验证了其准确性。通过在晋煤集团成庄煤矿的实际应用表明,井下瓦斯抽采管网在线监测系统具有精度高、稳定性好、抽采连续性强的特点,可以在其它高瓦斯突出矿井中推广应用。 展开更多
关键词 瓦斯 采管 在线监测 监测系统
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瓦斯抽采管路泄漏定位技术研究 被引量:3
10
作者 韩强 郑祥举 邵昊 《中国煤炭》 北大核心 2011年第11期90-93,共4页
为了对瓦斯抽采主管路泄漏位置进行快速定位,建立了瓦斯抽采微元管路的数学模型,利用质量平衡法和压力梯度法对瓦斯抽采泄漏判断和定位技术进行了研究,结果表明,由于受测量精度、管路积水引起的局部阻力和管路漏气等因素的影响,泄漏定... 为了对瓦斯抽采主管路泄漏位置进行快速定位,建立了瓦斯抽采微元管路的数学模型,利用质量平衡法和压力梯度法对瓦斯抽采泄漏判断和定位技术进行了研究,结果表明,由于受测量精度、管路积水引起的局部阻力和管路漏气等因素的影响,泄漏定位的准确性随着管路泄漏量的增大而提高,在大泄漏量的情况下,泄漏定位数据能基本反映泄漏点的位置。 展开更多
关键词 瓦斯 泄漏定位 数学模型
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煤矿瓦斯抽采管网监控与分元评价系统研究与应用 被引量:12
11
作者 邹立双 李栋 王浩明 《矿业安全与环保》 北大核心 2021年第1期69-74,共6页
针对煤矿传统瓦斯抽采数据依靠人工测量、采集,以及分析评价过程中存在数据分析不充分、预警不及时等问题,基于瓦斯抽采基础条件,开发了系统监测评价程序,结合GD3型瓦斯抽放多参数传感器,构建了能够对各参数实时监测采集、分析报警的煤... 针对煤矿传统瓦斯抽采数据依靠人工测量、采集,以及分析评价过程中存在数据分析不充分、预警不及时等问题,基于瓦斯抽采基础条件,开发了系统监测评价程序,结合GD3型瓦斯抽放多参数传感器,构建了能够对各参数实时监测采集、分析报警的煤矿瓦斯抽采管网监控与分元评价系统。该系统在逢春煤矿应用表明,系统监测数据与人工手持式瓦斯参数测定仪测定结果基本一致,且实现了异常区报警、预抽时间在线评估,极大地提高了生产组织效率。 展开更多
关键词 瓦斯 在线监测 预警 达标 分元评价系统
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我国废弃/关闭煤矿瓦斯抽采现状及发展趋势 被引量:2
12
作者 华心祝 秦浩 +4 位作者 郝定溢 石必明 林柏泉 赵志根 张苗 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期15-28,共14页
在“双碳”目标的驱动下,我国能源结构迎来高质量发展。截至目前,已累计淘汰落后煤炭产能10亿t,废弃/关闭煤矿数量快速增加,据研究预计到2030年,我国废弃/关闭矿井将达到1.5万处,其中赋存非常规天然气近5000亿m3。为构建清洁低碳、安全... 在“双碳”目标的驱动下,我国能源结构迎来高质量发展。截至目前,已累计淘汰落后煤炭产能10亿t,废弃/关闭煤矿数量快速增加,据研究预计到2030年,我国废弃/关闭矿井将达到1.5万处,其中赋存非常规天然气近5000亿m3。为构建清洁低碳、安全高效的能源体系,加快发展新质生产力,亟需加大我国对废弃/关闭煤矿遗留瓦斯的抽采与开发力度。系统性地总结分析了我国现阶段废弃煤矿瓦斯地面抽采理论、技术及工艺设备的研究进展与存在问题,提出了未来研究的关键方向与潜在热点。首先,总结了废弃/关闭煤矿瓦斯赋存规律,归纳对比了遗留瓦斯资源量评估方法,分析了废弃煤矿地面抽采过程中瓦斯渗流及运移规律。其次,总结了2种常见的废弃/关闭煤矿瓦斯地面抽采技术,以及采用的钻井抽采工艺设备,对比分析了与生产矿井地面钻井瓦斯抽采工艺的异同。然后,从废弃/关闭煤矿瓦斯抽采理论、技术和工艺设备等方面分析了研究中存在的不足:①瓦斯资源赋存空间和机理不明;②瓦斯资源量评估不精准;③瓦斯次生运移及动态积聚规律不清;④瓦斯抽采渗流及运移规律研究不充分;⑤瓦斯抽采关键技术不成熟;⑥地面钻井工艺设备不全面;⑦瓦斯抽采系统不完善。最后,凝练提出了未来的研究方向:揭示不同影响因素下的遗留瓦斯资源赋存特征与运移机理,构建废弃煤矿瓦斯储量与资源精准预测理论模型,阐明遗留瓦斯次生运移聚集范围分布特征及演化过程,丰富完善地面抽采过程中遗留瓦斯渗流及运移规律研究理论,逐步优化废弃煤矿地面瓦斯抽采技术体系,系统升级废弃煤矿瓦斯地面钻井工艺设备,逐步实现废弃煤矿地面钻井工艺智能化,深入改进废弃煤矿地面瓦斯抽采工艺设备。废弃/关闭煤矿瓦斯资源的精准与安全开发研究,对于提升废弃/关闭煤矿安全水平、促进能源结构调整、保障国家能源安全和推动经济持续健康发展具有重大意义。 展开更多
关键词 废弃/关闭煤矿 遗留瓦斯 赋存特征 瓦斯 工艺设备
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煤矿瓦斯抽采和探水作业智能管理系统标准研究制定 被引量:1
13
作者 孙继平 龚大立 《工矿自动化》 北大核心 2025年第6期1-7,共7页
煤矿瓦斯抽采和探水作业分别是煤矿瓦斯和水害防治的主要措施。当前煤矿瓦斯抽采和探水钻孔作业存在不按设计施工、无有效监督手段、钻孔质量难以保障等问题。煤矿瓦斯抽采和探水作业智能管理系统采用人工智能图像识别技术,自动识别钻... 煤矿瓦斯抽采和探水作业分别是煤矿瓦斯和水害防治的主要措施。当前煤矿瓦斯抽采和探水钻孔作业存在不按设计施工、无有效监督手段、钻孔质量难以保障等问题。煤矿瓦斯抽采和探水作业智能管理系统采用人工智能图像识别技术,自动识别钻孔深度,减少了瓦斯和水害事故发生。①根据煤矿瓦斯抽采和探水作业业务需求,提出目标识别准确率应不低于95%,目标召回率应不低于95%。②根据煤矿瓦斯抽采业务流程,提出煤矿瓦斯抽采智能管理系统应具有瓦斯地质建模、抽采钻孔设计、抽采施工计划、抽采钻孔作业、抽采钻孔验收、抽采钻孔台账、抽采管路管理、抽采参数监测、矿井环境监测、抽采达标评判、绝对瓦斯涌出量预测等显示、查询、存储、报警等功能。根据煤矿瓦斯抽采作业需求,提出煤矿瓦斯抽采智能管理系统应具有基于抽采方法的抽采钻孔辅助设计、抽采施工计划下发、现场设备接收抽采钻孔作业、自动计算抽采钻孔深度、瓦斯抽采钻孔验收等功能;提出工作面抽采设计说明书、安全技术措施、原始记录班报表、抽采钻孔竣工验收表、抽采钻孔作业完整视频、每杆钻机视频等资料文档保存期限应≥2a。③根据煤矿探放水业务流程,提出煤矿探水作业智能管理系统应具有“三专”管理、物探管理、钻探设计、钻探计划、钻探作业、钻探验收、钻探分析、钻探台账等显示、查询、存储、报警等功能。根据煤矿探放水作业需求,提出系统应具有基于物探异常区域范围的钻孔辅助设计、钻探计划下发、现场设备接收钻探作业、自动计算钻孔深度、单孔验收及钻探工程验收、系统大数据应用分析等功能;提出系统应具有专职探放水作业人员作业期间的出入井记录、人员定位轨迹查询等功能;提出系统应具有作业现场甲烷传感器实时监测值显示等功能;提出物探设计文档、钻探设计文档、安全技术措施、停止掘进通知单、探水通知单、原始记录班报表、钻探工程验收表、安全确认移交表、允许掘进通知单、钻探工程总结、月/季/年度探水统计表、钻探作业完整视频、单孔作业视频、每杆钻进视频等资料文档保存期限应≥2a。 展开更多
关键词 煤矿灾害防治 瓦斯 探水作业 智能管理 标准
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基于定向钻孔分段压裂的切顶护巷及瓦斯抽采综合技术研究
14
作者 陈亮 于宏阳 +3 位作者 白亚军 王栋炜 秦瑞晨 王东攀 《煤炭工程》 北大核心 2025年第9期109-116,共8页
针对突出煤层复合关键层顶板沿空留巷墙体变形严重、采空区瓦斯漏出量大等问题,以山西沁城煤矿20107工作面为例,通过理论建模、力学分析研究了压裂断裂线位置对应力传播及墙体变形的影响机制,给出了分段压裂切顶水平关键位置的解析解,... 针对突出煤层复合关键层顶板沿空留巷墙体变形严重、采空区瓦斯漏出量大等问题,以山西沁城煤矿20107工作面为例,通过理论建模、力学分析研究了压裂断裂线位置对应力传播及墙体变形的影响机制,给出了分段压裂切顶水平关键位置的解析解,结合关键层理论分析判识覆岩中、低位承载关键层层位,综合确定定向钻孔分段压裂的水平位置及垂向区间,并指出断裂线与覆岩自然垮落线之间的类三角形区为采空区卸压瓦斯富集区,进而优化裂隙带瓦斯抽采钻孔的合理层位。采用非渗流性压裂理论及地应力现场测试确立分段压裂起裂、扩展压力以及压裂时长、流量等关键参数,并通过工程试验验证。研究结果表明:优化后留巷墙体顶底板移近量比原有的下降65%,定向钻场单孔瓦斯抽采量增加72%、每组总量提升至7.46 m^(3)/min,实现了留巷墙体变形裂隙与采空区瓦斯协同共治。 展开更多
关键词 沿空留巷 墙体变形 定向钻孔 分段压裂 瓦斯
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顺层钻孔瓦斯抽采关键参数影响特征及优化研究
15
作者 袁本庆 《中国煤炭》 北大核心 2025年第8期47-56,共10页
为研究不同抽采参数对煤层瓦斯抽采效果的影响,基于弹性孔隙裂隙双重介质假设,建立含瓦斯煤层流固耦合三维抽采模型,利用COMSOL Multiphysics软件模拟煤巷开挖后围岩应力分布规律及不同抽采参数条件下煤体瓦斯压力场、含量场、钻孔抽采... 为研究不同抽采参数对煤层瓦斯抽采效果的影响,基于弹性孔隙裂隙双重介质假设,建立含瓦斯煤层流固耦合三维抽采模型,利用COMSOL Multiphysics软件模拟煤巷开挖后围岩应力分布规律及不同抽采参数条件下煤体瓦斯压力场、含量场、钻孔抽采量的变化规律。数值模拟结果表明,煤巷开挖后,围岩塑性区范围与最大应力集中位置基本吻合,距巷道20 m范围内的围岩应力显著;钻孔长度与瓦斯抽采量呈正相关,但增幅随孔长增加逐渐衰减;增大钻孔直径虽能提升抽采效果,但增益效果随直径增大而衰减;抽采量随钻孔间距的增大而增大,但增幅减弱,最优钻孔间距为6 m;抽采量随抽采时间延长持续增加,而抽采速度在初期快速衰减后趋于稳定。为了验证模型的准确性,在桃园煤矿Ⅱ8225工作面机巷进行了现场试验,结果显示,在钻孔长度200 m、孔径108 mm、钻孔间距6 m、封孔深度20 m组合参数条件下,经30 d连续抽采后,预抽区域煤层残余瓦斯含量最大为3.72 m^(3)/t,实现了煤层安全高效抽采和巷道快速掘进。 展开更多
关键词 顺层钻孔 瓦斯 流固耦合模型 数值模拟
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基于YOLOv5的瓦斯抽采钻杆智能计数研究 被引量:1
16
作者 赵伟 张文康 +5 位作者 刘德成 王涛 王登科 夏代林 周礼赞 李志飞 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期81-88,共8页
目的随着煤矿开采逐渐深入,瓦斯抽采作业的安全风险不断增加,钻杆计数的准确性对保障瓦斯抽采的安全和效率至关重要。传统的钻杆计数方法效率低、易出错,且难以适应复杂环境。方法本文基于YOLOv5深度学习模型,提出了一种结合时空信息融... 目的随着煤矿开采逐渐深入,瓦斯抽采作业的安全风险不断增加,钻杆计数的准确性对保障瓦斯抽采的安全和效率至关重要。传统的钻杆计数方法效率低、易出错,且难以适应复杂环境。方法本文基于YOLOv5深度学习模型,提出了一种结合时空信息融合的钻杆智能计数方法,通过实时处理煤矿井下的视频数据,实现钻杆的自动检测与计数。实验数据包括7组28段模拟退钻场景和10组真实退钻场景。为了增强模型的鲁棒性,采用过亮、过暗、烟尘噪声和镜像等数据增强技术。此外,对YOLOv5的不同版本(YOLOv5s、YOLOv5m、YOLOv5l、YOLOv5x)进行比较,选择最优模型进行钻杆计数。计数过程中,结合钻杆面积跳变、IOU跳变等前置更新条件,进一步优化钻杆数量更新的准确性。结果结果表明,4种YOLOv5模型在当前数据中均达到了99.5%的准确率和100%的召回率,因此采用YOLOv5s作为后续计数检测模型。结论本文方法在模拟和真实退钻场景下均实现了100%的正确计数,展现出较高的准确性和鲁棒性。通过减少人工干预,显著提高了钻杆计数的自动化水平,具有广泛的应用前景,尤其在煤矿安全生产及其他工业自动化监控领域具有重要意义。 展开更多
关键词 钻杆计数 目标检测 时空融合 深度学习 瓦斯
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我国煤矿瓦斯抽采与利用发展历程、技术进展及展望 被引量:17
17
作者 李国富 李超 +3 位作者 张碧川 徐云 王争 周显俊 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第1期77-91,共15页
【目的和方法】为加快推进煤矿瓦斯抽采与利用技术的研发与应用,通过系统梳理我国煤矿瓦斯抽放向瓦斯抽采转变的发展历程,总结归纳我国典型煤矿瓦斯精准高效抽采技术,全面介绍煤矿瓦斯安全集输与全浓度利用技术最新应用情况,以期为加速... 【目的和方法】为加快推进煤矿瓦斯抽采与利用技术的研发与应用,通过系统梳理我国煤矿瓦斯抽放向瓦斯抽采转变的发展历程,总结归纳我国典型煤矿瓦斯精准高效抽采技术,全面介绍煤矿瓦斯安全集输与全浓度利用技术最新应用情况,以期为加速发展煤矿瓦斯抽采与利用技术、实现甲烷减排、助力碳达峰碳中和(“双碳”)目标提供借鉴。【进展】20世纪30−50年代是我国煤矿瓦斯抽放的起步阶段,主要在辽宁抚顺、山西阳泉、重庆天府等矿区采用井下钻孔法抽放本煤层瓦斯和上邻近层瓦斯保障采掘安全;60−70年代,黑龙江鸡西、贵州水城等矿区采取边掘边抽措施防治瓦斯超限与事故,取得了良好效果,开发了邻近层瓦斯抽放技术,针对低透气性煤层试验了煤层水力割缝、控制预裂爆破、水射流扩孔等方法;自20世纪80年代开始,随着工作面瓦斯涌出量大幅度增加,有针对性地应用本煤层瓦斯预抽、邻近层瓦斯抽放和采空区瓦斯抽放等多种方法对卸压瓦斯进行了有效抽放,但瓦斯利用进展缓慢。进入21世纪后,对煤矿瓦斯的认识已由单一灾害属性向灾害与资源共生属性转变,逐步实现了变瓦斯抽放为瓦斯抽采,结合不同矿区瓦斯地质条件差异性形成了以山西晋城“四区联动”井上下联合抽采模式、安徽两淮碎软低渗煤层保护层开采模式以及重庆松藻水力强化增透模式为典型代表的瓦斯抽采模式,研发形成了水封阻火泄爆、干式阻火器、细水雾和自动喷粉抑爆等安全输送技术与装置,迄今已获得广泛应用。在瓦斯利用方面,研发应用了瓦斯发电、直流氧化、多孔介质燃烧、蓄热氧化、乏风瓦斯掺混氧化等技术,为煤矿瓦斯“全浓度”利用提供了技术支撑。但煤矿瓦斯抽采仍然面临普适性差、成本高等难题,利用技术主要面临经济性差的挑战。【展望】煤矿瓦斯抽采与利用技术的发展将聚焦至发展10 a规划区域瓦斯超前预抽采技术体系、扩展煤与瓦斯共采模式、源头优化瓦斯利用各环节、提升瓦斯抽采管网智能化水平、产−学−研−政联合攻关助力瓦斯利用项目落地等方面,实现煤矿瓦斯的全浓度利用,助力煤炭行业“双碳”目标的实现。 展开更多
关键词 “双碳”目标 瓦斯 瓦斯 瓦斯利用 煤与瓦斯
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大直径钻孔穿越保护煤柱损伤演化与采空区瓦斯抽采运移规律 被引量:2
18
作者 石光 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第1期111-121,128,共12页
通过在Abaqus软件中引入Concrete Damage Model屈服准则,探究了钻孔开挖与采动过程中的煤柱损伤状态。以平舒煤矿81117工作面为例,运用Fluent软件分析了采空区瓦斯流动状态及钻孔布置间距、钻孔数量、抽采排量对瓦斯治理效果的影响。结... 通过在Abaqus软件中引入Concrete Damage Model屈服准则,探究了钻孔开挖与采动过程中的煤柱损伤状态。以平舒煤矿81117工作面为例,运用Fluent软件分析了采空区瓦斯流动状态及钻孔布置间距、钻孔数量、抽采排量对瓦斯治理效果的影响。结果表明,钻孔开挖过程中煤柱不会发生明显的损伤。在回采过程中,巷道顶板与钻孔围岩的高应力区存在连通趋势,应提前加大钻孔附近的巷道支护强度。当钻孔数目为4个时,最优的钻孔间距为30 m。钻孔间距的增加在提升瓦斯抽采范围的同时会降低抽采效率。但抽采钻孔的数量不宜大于4个,继续增加钻孔将导致施工成本与抽采效率不匹配。有效抽采排量的上限为30 m^(3)/min,最优抽采排量为20 m^(3)/min。采用大直径钻孔抽采技术后,上隅角CH 4体积分数由0.60%~1.05%降低至0.3%~0.8%,验证了该技术的可靠性。 展开更多
关键词 大直径钻孔 空区 瓦斯治理 瓦斯 数值模拟 煤柱损伤
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瓦斯抽采钻孔漏气通道快速检测方法
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作者 张兵兵 胡祖祥 闫跃朋 《工矿自动化》 北大核心 2025年第9期66-71,89,共7页
现有瓦斯抽采钻孔漏气通道检测普遍采用顺序检测法,即依次测量钻孔各测点的瓦斯浓度并通过对比分析判断漏气通道位置,但对于钻孔较长或测点较多的情况,顺序检测法现场检测效率较低。针对上述问题,结合二分法思想,提出了一种瓦斯抽采钻... 现有瓦斯抽采钻孔漏气通道检测普遍采用顺序检测法,即依次测量钻孔各测点的瓦斯浓度并通过对比分析判断漏气通道位置,但对于钻孔较长或测点较多的情况,顺序检测法现场检测效率较低。针对上述问题,结合二分法思想,提出了一种瓦斯抽采钻孔漏气通道快速检测方法。在钻孔内沿轴向布置多个测点,利用探杆与瓦斯抽采管实现测点处气体与孔内混合气体的分离;先测定孔底测点瓦斯浓度,若其显著高于孔内平均瓦斯浓度,则判定钻孔存在漏气通道;随后将孔内测点进行二分,检测中间测点瓦斯浓度,若其与孔内平均瓦斯浓度相近,则判定漏气通道位于该测点至孔底区段,若显著高于孔内平均瓦斯浓度,则判定漏气通道位于该测点至孔口区段;进一步对存在漏气通道的区段进行递归二分,通过对比区段内中间测点瓦斯浓度与孔内平均瓦斯浓度,逐步缩小定位范围,最终实现漏气通道的精准、快速定位。现场试验结果表明,所提方法能准确识别漏气通道位置,且与顺序检测法相比检测时间缩短了26.5%,有效提高了检测效率。 展开更多
关键词 瓦斯 钻孔漏气 漏气通道检测 二分法 瓦斯浓度
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瓦斯抽采钻孔水射流扩孔修复增透技术研究及应用
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作者 徐刚 孟子涵 +4 位作者 刘佳伟 刘晓 马利伟 单永科 金洪伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期319-329,共11页
瓦斯浓度衰减严重、抽采效率低下是我国煤矿瓦斯抽采中亟待解决的技术难题。依据水射流在空气中的射流结构建立了水射流破煤数学模型,应用空腔膨胀理论提出了水射流冲击作用下煤体破碎强度准则,进而得到了水射流破煤深度的计算方法;然... 瓦斯浓度衰减严重、抽采效率低下是我国煤矿瓦斯抽采中亟待解决的技术难题。依据水射流在空气中的射流结构建立了水射流破煤数学模型,应用空腔膨胀理论提出了水射流冲击作用下煤体破碎强度准则,进而得到了水射流破煤深度的计算方法;然后基于水射流对瓦斯抽采钻孔周围煤体的冲刷解堵作用、扩孔增透作用和冲击损伤作用阐释了瓦斯抽采钻孔水射流扩孔修复增透机理,并建立了钻孔周围煤体增透范围计算模型,获得了水射流作用下钻孔周围煤体径向应力、切向应力的分布规律;再采用有限元仿真软件LS-DYNA对水射流破煤过程进行了数值模拟,获得了射流压力作用下破煤深度的变化规律和煤体径向应力、煤体损伤的分布规律;最后研发了瓦斯抽采钻孔扩孔修复增透作业装置并在新安煤矿14250下部底板巷穿层钻孔进行了实践应用。结果表明:水射流破煤深度随射流压力的增大线性增加,随射流距离的增大线性减小,随煤体强度的增大呈幂函数形式减小;水射流对瓦斯抽采钻孔的增透作用包括冲刷解堵作用、扩孔增透作用和冲击损伤作用3个方面,水射流扩大了钻孔半径,增透范围随钻孔半径的增加而线性增大,水射流压力越高煤体径向应力和切向应力越大,钻孔周围煤体损伤范围也越大;形成了以喷头进入煤层段深度、冲出煤岩量和瓦斯浓度为指标的瓦斯抽采钻孔水射流扩孔修复增透效果评价体系。根据修复增透试验情况,喷头进入煤层段深度的比率达到90.5%,单孔冲出的煤岩量可达385.6kg,扩孔修复增透技术的实施使钻孔等效半径由56.50mm增大到114.02mm,增透范围由修复前的67.80mm扩大到136.82mm,瓦斯体积分数由修复前的1.40%提升到13.46%,实现了瓦斯抽采钻孔的冲刷解堵作用、扩孔增透作用和瓦斯抽采效果的显著提升。研究成果可为提升煤层瓦斯抽采钻孔的利用效率提供理论依据和技术支持。 展开更多
关键词 瓦斯钻孔 水射流动压 破碎强度 扩孔修复增透 瓦斯浓度
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