矿井主排水泵担负着井下排水的重要任务,某些矿井因设计选型等原因,水泵的流量和扬程存在不同程度的富余量,为维持水泵的安全稳定运行,采用了出口节流调节方式运行,造成了排水系统综合效率偏低的问题。基于上述情况,提出了新型的永磁调速改造方案,并基于水泵性能曲线、效率曲线回归方程,通过对典型矿井主排水系统的定性与定量分析计算,对永磁调速方案的技术经济性进行研究,给出永磁调速装置适用工况和场合的一般要求。

针对煤矿井下电网选择性漏电保护的问题,着重围绕零序功率方向性原理对该问题进行了深入研究,通过设计零序电压、电流采样以及相位比较电路,实现井下电网选择性漏电保护三个条件的判定,同时为了验证所用电路的可行性,使用电子电路仿真软件Multisim 9进行了硬件仿真,并给出了实验波形及数据,有力地证明了电路的实用性与可靠性。

煤矿井下高压电网漏电保护整定计算复杂,需考虑很多因素,保护动作值设定偏大或偏小,将会使保护装置误动或拒动,在介绍矿井高压电网漏电保护整定原则基础上,探讨不同接地方式下的漏电保护整定方法,确保矿井高压电网安全运行。

提出了一种基于最小二乘矩阵束算法的矿井电网漏电保护新方法。该方法在附加直流源系统基础上,提取各支路零序电流信号,利用最小二乘矩阵束算法提取各支路零序电流信号的直流分量;根据提取出的各支路直流分量,计算各支路的对地绝缘电阻值;若某支路对地绝缘电阻值小于动作值,则判断该支路发生了漏电故障。仿真结果表明,该方法准确、可靠,适应性强。

矿井火灾是威胁煤矿安全生产的主要灾害之一,影响因素众多,影响过程也极其复杂。在结合煤矿实际与前人研究成果的基础上,提出了评价指标并划分了矿井火灾危险等级,根据物元和可拓理论建立了矿井火灾安全评价的可拓优度评价模型。以云南省某矿为例,对可拓优度评价法的可行性进行了验证,评价结果准确地反映出矿井火灾危险性。根据评价结果采取相应的防灭火措施,为指导煤矿安全、高效生产奠定了重要的基础。

为治理辛安矿216采区可能发育有隐伏的陷落柱、断层和裂隙等导水构造的水害区域,以大青灰岩含水层为目的层,在地面施工定向多分支水平注浆钻孔,进行区域水文地质探查与全面预注浆加固治理,完成查明水文地质情况、封堵奥灰水导水通道的基本任务,大幅降低煤层底板的突水概率,提高了井下探巷掘进及采区回采的安全性。工程共设计钻孔16个,目前已完成1个主孔,6个分支孔,钻孔水平段最长达1 031 m,单孔水泥用量达3 280 t。钻孔质量、注浆质量均达到矿方要求,注浆工艺参数达到或超过相应技术指标。

矿井瞬变电磁法凭借其对低阻反应敏感、方向性强、体积效应小、便于施工等优点,在探测煤矿采空区积水、含(导)水地质构造、充水钻孔等方面取得了很好的应用效果。以TEM法在大同煤业股份有限责任公司忻州窑煤矿工作面上覆采空区积水探测的应用为例,分析了上覆采空区积水的位置和大致范围,为后续探孔的布置提供了依据。

为了研究瓦斯涌出异常的车集矿瓦斯赋存规律,运用瓦斯地质理论和多源瓦斯数据融合技术对其进行研究。分析结果表明,煤层埋深对车集矿瓦斯含量赋存影响最大,不同瓦斯地质单元主控因素不同。选用拟合后R2>0.4的瓦斯含量为主要影响因素,利用SPSS软件进行回归分析,获得第Ⅰ及第Ⅱ瓦斯地质单元瓦斯含量的多元线性回归方程。经显著性水平检验及模型验证可知,所获结论能较好地反映煤层瓦斯含量赋存规律。

针对矿井突水事故的预测问题,提出一种基于极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)的矿井突水水源识别新方法。该方法是一种单隐含层前馈神经网络学习算法,在训练过程中无需调整初始连接权值和阈值,只需要设置隐含层神经元个数即可获得最优解。以梧桐庄煤矿水质为例,通过MATLAB仿真证实,该方法不仅克服了常规BP神经网络受初始权值和阈值影响的缺陷,而且识别精度更高;在突水预测方面有很好的应用前景。

常规的瞬变电磁反演用半空间响应乘以全空间响应系数来拟合观测数据,具有一定的局限性;直接进行全空间反演,瞬变电磁场的空间不可分性会导致反演结果的不稳定。针对以上问题,提出了基于镜像模型的矿井瞬变电磁全空间反演方法,编制了反演程序。对低阻模型、受巷道后方高阻影响的低阻模型、受巷道后方低阻影响的低阻模型进行了反演试算,结果表明:基于镜像模型的全空间反演方法能够准确反演出掘进工作面前方的低阻地质异常体,巷道后方的高阻体不会影响对前方低阻地质异常体的判断。