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金属矿山开采为我国经济社会发展和物质文明进步作出无可替代贡献的同时,也不可避免地带来一系列伴生的环境问题[1,2]。金属矿山废弃地土壤的金属硫化物含量较高,金属硫化物中的硫元素和风、水、空气接触时产生一系列复杂的物理、化学和生物反应,最终氧化生成硫酸,导致酸性废水产生及土壤酸化[3],土壤pH值降为2~4,同时使重金属活性变高,加剧其溶出概率,使土地失去利用价值,植物难以生长。
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随着地表和地下浅部矿产资源的逐渐枯竭,矿产资源的开发不断向深部延伸。深部矿产资源的开采牵涉到下采场和巷道围岩的变形,这一问题一直是深部矿山开采的核心工程挑战。围岩变形监测在调整采场和巷道施工过程、优化支护结构设计、评估围岩的稳定性以及推断岩石力学参数等方面具有重要的理论和实际指导价值。
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我国西南煤层赋存条件大都比较复杂,具有煤层厚度薄、瓦斯含量较大,多为煤层群、煤层及顶底板较软以及矿区地表多为山地等特点[1,2],该类山区地形下煤层群开采将会面临重复采动导致的覆岩破坏,对矿区生态环境造成极大的威胁[3]。开采实践表明,原生裂隙在覆岩破坏进程中起主导作用,为改善裂隙发育覆岩控制效果,需掌握裂隙对岩石变形特征和破坏模式的影响机制[4,5,6],因此,有必要对含裂隙岩石破坏特征及演化情况进行研究。
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煤矿用机器人技术是推进煤矿智能化发展的关键手段,因此推动机器人在煤矿井下的安全准入是促进我国煤矿实现智能化的重点。煤矿井下存在CH4、CO等复杂气体,故针对井下复杂环境及安全使用,煤矿用巡检机器人需要具有瓦斯超限断电闭锁功能,当瓦斯超限时,机器人中非本质安全型设备及动力系统供电应当断电闭锁,且CH4传感部分应持续监测以保证后续恢复时的安全性,并能将CH4监测数据实时传输至监控设备,同时CH4断电控制执行时间不大于2 s。
在露天矿山的开采和生产过程中,边坡稳定性问题是矿山企业安全管理的最重要内容之一[1],直接关系到企业的生产安全、经济效益和社会效益等[2]。而露天矿山的不断开采使得最终边坡高度不断增加,给安全生产带来了不少隐患[3,4]。因此,研究露天矿山边坡稳定性,并为此提出正确、合理的治理措施意义重大[5]。
在工作面回采前经常需要掘进一些辅助巷道进行探放水、运输、通风、安装、回撤等工作,当工作面回采时,这些辅助巷道斜交、垂直或平行于工作面成为空巷。煤矿工作面过空巷时,由于工作面超前支承压力与巷道侧向支承压力的叠加影响极易产生应力集中,导致矿压显现异常,甚至诱发冲击地压等动力灾害,极大地危害煤矿安全生产。
控制采动影响下围岩变形的技术途径主要有提高围岩强度、合理支护、合理布置巷道与工作面空间位置、改变围岩应力分布、降低围岩应力等,达到保护巷道目的。理论与实践表明,应力优化调控是一种主动调控矿山压力的技术,通过优化巷道围岩应力环境达到保护巷道目的。
矿床通常包含一个或多个矿体,矿体在三维空间的形态变化和地质产状,对于总结成矿规律、指导深部和区域找矿勘探具有重要意义。野外实践教学是帮助学生掌握矿体形态和地质产状的概念、分类与描述方法,提高学生矿床学研究和实践能力的有效途径,更是为实现找矿突破培养创新人才的关键基础[2-3]。
近年来,随着矿井采煤工艺的逐渐优化提升,工作面日产量日益增大,高突矿井工作面回采期间瓦斯治理压力越来越大,特别是现阶段煤炭产量高、瓦斯涌出量大的单“U”形通风综放回采工作面,如何实现回采期间瓦斯高效治理是不容忽视的一个难点[1]。
工作面基本顶为坚硬致密,整体性好的岩层时,工作面在初采期间,基本顶不易自然垮落,大面积悬顶导致应力和能量的大量积聚,当悬露顶板突然垮落时,具有岩石冒落块度大、覆岩运动波及范围广、对支护设备有冲击作用等特点,且易诱发顶板大面积来压、冲击地压等动力灾害,严重威胁工作面安全生产[1-2]。
现有的犁式卸料器(以带宽800mm为例,以下同)在使用时,卸料器的宽度与高度受限,对巷道空间有高度方面的要求,对于老矿井或已经成型的带式输送机运输巷道,巷道内已经布置各种管路、线缆等设施,其巷道空间极其有限,在新增设卸料点处安装就会受到高度空间的限制,甚至无法安装。
近年来,随着信息化技术不断发展,矿井监测监控技术逐步成熟。提高矿井工作面监测监控技术可以随时关注采面生产动态,对出现的问题提前采取措施。关于煤矿井下智能监测监控系统技术问题,中国专家学者进行了大量研究,王富忠[1]针对乌东煤矿近直特厚煤层智能化建设问题展开研究,提出全矿井智能化监控体系建设,为其他矿井智能化建设提供了依据。
在智能环境领域,煤炭在电力生产中起着至关重要的作用,煤炭生产是智慧城市建设的延伸研究[1]。受第四次工业革命“智能制造”的启发,中国工程院(CAE)推出了一系列政策鼓励科学家发展智能采矿,以提高采矿生产率、准确性和安全性,同时降低成本。刘佩情等[2]总结了在地下深部情况下自动化提取、分离和充填的理论和技术。
针对荫营煤矿密闭区域检测环节操作繁琐,检测结果反馈时间长、效率低等问题,归纳了密闭“呼吸”现象的影响因素,基于现场测试分析了密闭“呼吸”现象的基本特征,对煤自燃气体产生的规律进行研究,结果表明:大气参数的变化导致密闭区出现“呼吸”效应,密闭内外压差的变化范围为-160~350 Pa,说明荫营煤矿密闭存在“呼吸”效应,且密闭内外气体交换量较大。研究结果对荫营煤矿快捷高效地实现井下密闭火情智能监测预警及风险管控以预防煤自燃具有重要指导和现实意义。
采煤机自动拖缆是指采煤机在工作运行过程中,采用特定的拖曳装置移动电缆,替代人工来管理电缆,避免采煤机往复运行中,电缆因多次叠加引起电缆出槽、损伤等现象。采煤机自动拖缆装置对于采煤机的正常运行至关重要,特别是对电缆槽高度较低的薄煤层工作面,效果更为显著,它确保了电缆不被损坏,从而保证了采煤机的电力供应。
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