煤矿井下地质取芯钻探技术在矿井生产补充勘查中的应用探讨

第一篇：煤矿井下地质取芯钻探技术在矿井生产补充勘查中的应用探讨

煤矿井下地质取芯钻探技术在矿井生产补充勘查中的应用探讨

李吴波

（重庆一三六地质队，重庆 渝北401147）

摘要：本文论述了煤矿井下地质取芯钻探技术在打通一煤矿西区生产补充勘查中的应用原理，并对其应用现状作了进一步的探讨。以此为基础，阐述了其应用的可行性、经济和社会效益，以及推广的意义和发展前景展望。

关键词：矿井生产补充勘查、煤矿井下地质取芯钻探技术：现状：可行性：推广意义

松藻矿区打通一煤矿隶属重庆松藻煤电有限责任公司（前松藻矿务局），原属煤炭工业部全国统配煤矿，亦为原煤炭工业部树立了全国15个标准化样板矿之一，现为国有控股的股份制大型矿山。矿井设计生产能力为150万吨/年，核定生产能力180万吨/年，该矿山所产原煤供重庆洛璜电厂，精煤供重庆电厂用的电煤，现为我市煤炭系统中产量最大、开采技术、装备水平和机械化程度最高的矿山1。

1概况

重庆松藻煤电有限责任公司为满足重庆市经济发展对电煤的需求，拟将打通一煤矿设计生产能力由现在的150万吨/年，技改扩能为240万吨/年，净增设计生产能力90万吨，其西区作为技改扩能非常重要的接替采区，采区设计生产能力100万吨/年2。据1994年４月原四川煤田地质局一三六地质队提交的《重庆松藻矿务局打通一煤矿下水平生产补充勘探地质报告》，该采区６#煤层为局部可采煤层，７#煤层为大部可采煤层，８#煤层为全区可采煤层。根据矿井瓦斯鉴定资料，６#煤层瓦斯含量低，为不突出煤层；７#和８#煤层为突出煤层，故在西区选择6#煤层作为保护层开采较为理想，不但可以减少防突工作量，而且也为加快采掘推进速度、提高产量，实现技改扩能奠定基础；其中西区6#煤层设计包括西2602、西2604、西2606、西2608、西2610五个工作面、面积79.93万平方米，煤炭资源量约100万吨，并把西2602工作面作为首采工作面开采2。

2006年５月开始了西区西2602首采工作面的布置工作，随着西2602工作面井巷工程的施工，揭露的６#煤层厚度及结构逐渐发生变化，煤层大面积出现夹矸，夹矸最厚点达0.9m，并有向南西方向延伸扩大的趋势，故查清６#煤层的厚度及结构变化情况，不仅关系到该区近100万吨煤炭资源的回采问题，而且关系到７#和８#煤层突出煤层能否得到解放而开采的问题。为此，打通一煤矿在井下采用了无岩芯钻探的勘查手段施工了10个钻孔对６#煤层进行探查，由于技术手段等因素的限制，未能达到预期的目的；后经松藻煤电公司和打通一煤矿研究决定必须加密西区６#煤层的生产补充勘查，提高其控制程度，勘查手段为煤矿井下地质取芯钻探，同时聘请煤田地质勘探专业队伍重庆一三六地质队作为技术协作单位，共同承担煤矿井下地质取芯钻探技术的应用研究。

２井下钻探工作

2.1井下钻探工作现状

煤矿井下钻探技术应用极为广泛，主要应用在瓦斯抽放孔、控制煤层层位的地质孔、溜煤眼大直径孔（孔径1.0m）等，但是井下施工一般均采用无岩芯钻探技术。采用此技术进行井下生产补充勘查，对煤层赋存控制程度较差，要达到对局部可采的６#煤层的厚度和结构变化情况的控制，必须进行取芯钻探，因受井下施工环境、钻探设备等条件限制，重庆地区还无此项技术，就是全国也未见同类技术应用成功的相关报道。

2.2前期准备工作

2007年3月10日重庆一三六地质队接受任务后，立即组织工程技术人员对项目实施进行了论证，并到井下实地进行了考察。得出目前井下使用的ZYG－150型钻机配上经改制后的取芯设备在井下施工是可行的。钻探过程中穿过突出煤层垮孔和瓦斯喷孔等难题，采用套管隔离技术是可以解决的。

3月26日，根据《矿井地质规程》有关规定，重庆一三六地质队完成了打通一煤矿西区6#煤层生产补充勘查设计，钻探设备及其取芯器和隔离设备导管等的改造和设备到场的准备工作。

2.3煤矿井下地质取芯钻探施工

3月29日，在重庆一三六地质队钻探技术人员的指导下，施工队对钻探设备进行了组装和清理，并详细了解了煤矿井下地质取芯钻探工作流程和注意事项，并于当日夜班在西2#瓦斯巷开孔施工西1-1钻孔。在重庆一三六地质队钻探技术人员和打通一煤矿地质、钻探施工人员的共同配合下，井下地质取芯钻探获得成功。所采取岩（煤）芯结构清楚，易分辩，达到勘查目的。由于该项目工期紧，井下实行三班作业不间断施工。本次共施工钻孔9个，孔深最大的为西1-8孔，终孔深度为77.3m，一般为65m左右，井下共施工17d。施工期间，大部份钻孔均都能正常穿越7#、8#煤层，然后采取6#煤层煤芯。在未进行瓦斯抽放区域8#煤层有轻微喷孔，唯有西1-5孔，穿过8#煤层段垮孔，经反复间隙洗孔，最终成功采取了6#煤层煤芯。

由于本次勘查目的是确定6#煤层的厚度和结构，因此，所有钻孔在6#煤层底板之下均采用无岩芯钻进施工，采取岩芯段仅为6#煤层及其顶、底板岩层，经统计，9个成孔共21回次取芯，由于该区域7#煤层至6#煤层间距变化较大，控制实际取芯工作难度较大，造成了个别孔取芯回次最多达5次，一般1～2回次就能达到设计目的，由于钻机和施工条件的制约，每回次取芯施工时间正常为2～3小时，如果遇喷孔、垮孔时，施工时间更长，在无其它因素影响情况下，一般一个孔2～3个小班就能施工完成。

2.4施工原理

煤矿井下地质取芯钻探技术的施工原理是通过在矿井底部（底板）已形成的巷道内，根据设计需要布置钻孔，由下往上穿过各岩、煤层，对意欲开采的煤层岩（煤）芯进行取芯钻探，通过采取的岩（煤）芯，直按判断煤层的厚度及结构变化等情况，得出煤层的厚度及结构变化情况等，最终得出煤层在该区域内是否具有开采价值的结论，达到矿井生产补充勘查的目的。

2.5钻探工程质量评述

2.5.1钻探工程质量

西区共完成钻孔9个，即西1-1至西1-9号孔，按《煤田勘探钻孔工程质量标准》和本次勘探设计要求，从以下风上方面进行了验收：

⑴钻孔必须按照设计中的位置、倾角、终孔层位及终孔深度组织施工，经验证，除西1-1号孔倾角与设计相差1°、西1-

7、西1-9号孔位置因井下条件限制有所调整外，其余各孔与设计要求相符，均不影响钻孔验证和资料使用。

⑵钻孔施工期间必须按规定收集相关参数并整理成图，经验证，各孔均与设计要求相符，并整理成图。

⑶6#煤层采取煤芯段，每回次进尺不得大于取芯管长度的90%，煤芯采取率必须大于75%，并保证煤芯完整、无污染。经验证各孔与设计要求相符，采取率为80～100%，平均91%。综上，本次西区南部共施工9个钻孔，均满足设计要求，评定为合格

2.5.2地质资料编录

本次地质资料编录严格按《勘查设计》和矿井地质规程要求进行。各钻孔的原始记录和数据编录齐全、准确、真实可靠，并进行了原始资料检查审核工作。经校对已施工的西1-1至西1-9号钻孔编录资料均能满足本次工作要求。

2.5.3钻探成果与井巷工期程揭露验证

西2602工作面西部施工有西1-

1、西1-

2、西1-3号孔，钻孔揭露煤厚分别为0.30（0.20）

0.50m、0.78m、0.80m1。经验证实际揭露钻孔相邻点煤厚分别为0.20（0.15）0.55m、1.05m、0.90m，煤厚实际误差均在10%内，由此可见钻孔采集的煤厚、结构等资料是真实、可靠的，其勘查成果可作为矿井生产设计依据。

3煤层对比分析

3.1煤层变化与预测

椐本次西区南部施工的西1-1至西1-9号9个钻孔1和原地勘孔及西2602工作面巷道揭露煤厚点分析。按公司确定的采高1.2m内，煤厚＞0.6m（满足矿现阶段原煤灰分指标不超限）的原则，西区南部6#煤层从西2602回风巷切割巷交点以东225m至330m开始由西向东南方向形成了一个面积约12.15万平方米的似“漏斗型”影响条带。该条带在西2602工作面影响宽度约为60～75m斜联贯工作面中部，影响条带在东部变宽，（西区6#煤层轨道巷附近），最宽处为500m，影响西2602、西2604、西2606、西2608工作面东部区域，并与横贯井田中西的6#煤层薄化带成为一个整体。除此薄化带之外，其它区域经分析预测6#煤层厚度均达到可采规定，可以布置工作面开采。其中西2602、西2604、西2606、西2608工作面大部可采，西2610工作面全部可采。

3.3与原地勘报告对比分析

西区生产补充勘查查明了6#煤层薄化影响范围，现控制的薄化影响条带与原地勘报告推断的西区6#煤层结构有一定的出入（原地勘报告推断的西区南部6#煤层全区可采，煤层结构简单），经分析造成这一误差的原因有：

⑴本井田是以主采煤层8#煤层作为主要勘探对象，按勘探规范其布孔线距与钻孔密度是能满足8#煤层赋存状况需要的。

⑵相对不稳定的6#煤层原有的勘探布孔密度不能控制6#煤层局部变化情况，造成6#煤层厚度及结构在该区域失控。

⑶井下前期实际揭露煤厚点非常巧合地都表现为其厚度均在可采范围之内，对工作面后期进入造成一种煤层厚度、结构均正常的假象2。

通过本次生产补充勘查和井巷工程揭露，弥补了原勘探报告的不足，为西区6#煤层下一步开采提供了地质技术依据。

3.4储量估算

鉴于西区南部煤层为缓倾斜煤层，煤层倾角为8°，煤层储量按设计的工作面采高计算。扣除煤层薄化影响区域后，W2602至W2610工作面面积为59.55万平方米，煤层平均厚度0.7～0.8m，资源储量类别为2S11，储量估算量为78.5万吨，可作为设计依据1。

4结论

4.1西2602及邻近工作面6#煤层可采性分析

本次在西区南部施工9个钻孔和原施工的钻孔及巷道收集的煤厚点控制揭露的6#煤层由西往东形成一个似“漏斗形”1影响条带与原地勘报告提供的西区6#煤层的结构有一定的出入，但其影响条带仅占西区南部6#煤层面积的15.2%。通过煤矿井下地质取芯钻探，控制了影响条带的展布方向和影响范围，探明了西2602、西2604工作面，控制了西2606、西2608和西2610工作面可采区域内的煤厚变化，西区南部6#煤层大部区域厚度均在0.80m以上，可进行布置开采。另西2606、西2608和西2610工作面底部瓦斯巷抽放系统布置出来后，可布孔进一步证实其推断的可靠性。

4.2经济评价

在煤矿井下地质取芯钻探技术未成功应用之前，要达到同样的目的，只有通过钻机从地表钻孔，每个地表钻孔要钻进600～800m才能达到目的层，且钻孔工期长、成本高、不易达到实际需要的控制点数，矿井原有的井下钻探技术无法采取岩（煤）芯，仅凭地质人员根据经验判断煤厚及结构是不可靠的。而煤矿井下地质取芯钻探技术成功应用之后，直接利用抽放

钻机在瓦斯巷由下向上穿过8#煤层直接钻达6#煤层，可采取岩（煤）芯，单孔最大深度各77.3m，而且每个孔的花费不到1万元的经济效益是相当可观的（与达到同样效目的的地表钻孔费用比较，其仅占1%左右）。每个孔工期最多为2天，施工时间短，工程量相对较小，容易组织实施，且能满足宏观判定煤层厚度及结构的需要，同时还查明了西区6#煤层赋存状况，为扭转生产被动局面奠定了基础。

4.3煤矿井下地质取芯钻探技术的可行性及推广应用的意义

4.3.1可行性

在无同类技术参考的前提下，经课题组近两个月在地面综合分析研究和井下反复试验，调整设计参数，不断改进设备性能，克服了井下钻孔过松散煤（岩）层的垮孔，目的层位难控制，遇瓦斯压力增大的顶、卡钻，上下钻具难度大等困难后，顺利完成打通一煤矿西区南部9个地质钻孔的钻探任务，成功采取6#煤层及顶、底板岩（煤）芯21回次，采取率平均达91%以上，满足了宏观判定煤层厚度及结构的需要，标志着煤矿井下地质取芯钻探技术应用成功。证实了煤矿井下常规抽放钻机配上经过改制的取芯设备是能够完成井下岩（煤）芯取芯钻探任务的，这项技术在煤矿井下实施是可行的。

4.3.2推广应用的意义

煤矿井下地质取芯钻探技术在打通一煤矿应用成功，改变了过去井下钻探无法采取岩（煤）芯，仅凭经验判断煤、岩层厚度，资料可靠性不高的被动局面，为矿井井下煤层勘查和地质构造勘查提供了新的地质勘探手段，提高了地质资料的可靠程度，对矿井生产、安全决策都将起到深远的意义。这项技术在煤矿井可根据不同的勘查目的，选择不同的钻探方式，即部分取芯或全程取芯。施工时间短，可操作；工程量相对较小，仅占地表钻孔费用的1%，因此，这是一项费用低，见效快，安全可靠的实用技术，可在公司各矿推广应用，为矿井增产创效、安全生产提供可靠的地质技术支持。

4.4煤矿井下地质取芯钻探技术的发展展望

本次煤矿井下地质取芯钻探技术的成功实施，在重庆松煤电有限责任公司和打通一煤矿尚属首次，施工期间有重庆一三六地质队专业钻探技术人员现场指导、讲解，解决了施工过程中出现的诸多技术问题。为了今后能在矿井继续开展此项工作，我们对整个取芯钻探设备调试、保养以及工艺流程进行了录像和拍照，并请钻探技术人员对矿钻探人员进行了技术培训。故煤矿井下地质取芯钻探技术是一项技术性较强的工作，必须加强对施工人员和专业技术人员的培养，不断总结经验，为处理矿井类似问题打下坚实基础，由于技术在煤矿是首次应用成功，尚无任何规范参照执行，主管部门应组织相关部门编制一部煤矿井下地质取芯钻探技术操作规程，供井下施工人员学习、执行。

综上所述，煤矿井下地质取芯钻探技术是一项技术性较强的新技术，它具有良好的经济和社会效益，因此它具有广泛的推广应用前景。

参考文献：

[1] 李吴波，重庆松藻煤电有限责任公司打通一煤矿西区南部6#煤层可采性分析报告[M]，重庆，重庆一三六地质队，2007，2-5

[2] 赵忠宜，重庆松藻煤电有限责任公司打通一煤矿西区、西二区6#煤层生产勘探设计，重庆，重庆松藻煤电有限责任公司打通一煤矿，2007，1-5

作者简介：

作者姓名:李吴波、出生年：1982年3月6日、技术职称：助工、通讯地址：重庆市渝北区龙溪镇花卉园西一路9号、邮编：401147、电话：***、023-61816793、传真：023-67915184、电子邮箱：cq136lwb_520@163.com。

第二篇：磁法勘探的技术与其在铁矿勘查中的应用（模版）

磁法勘探的技术与其在铁矿勘查中的应用

摘要：文章通过阐述磁法勘探的特征，分析磁法勘探在铁矿勘查中的作用，对磁法勘探在铁矿勘查中的应用展开探讨研究，旨在为相关人员基于磁法勘探的特征、磁法勘探在铁矿勘查中的作用的磁法勘探的技术与其在铁矿勘查中的应用研究适用提供一些思路。

关键词：磁法勘探；铁矿；勘查

引言

伴随着社会经济的急速发展，国家经济建设对矿产资源的需求不断扩大，铁矿属于国家经济建设中十分重要的支柱物资，显著经济层次情况便是现如今铁矿精粉价格不断高涨，在投资行业的表层情况则为对铁矿勘探和开发几近疯狂的资金投入[1]。现阶段，铁矿资源开采力度不断加强，铁矿资源变得越来越稀缺，为了有效应对这一情况，要求不断对矿产资源开采方法予以改进，矿产资源的合理开发利用变得愈来愈重要，由此可见，研究磁法勘探的技术与其在铁矿勘查中的应用有着十分重要的现实意义。

1.磁法勘探的特征

磁法勘探存在以下几点特征：I.实用性，在对磁法勘探进行应用的过程中，其会遭受其他外界地质工作客观因素所影响，好比物探施工铺设电极、揭露施工用地等，有着较好的实用性。II.有效性，铁矿资源有着较强的磁性，经对磁法勘探的应用能够有效区分各个区域的磁性不同情况，判断磁性铁矿的投影区域，可见磁法勘探属于铁矿勘查中一种十分有效的技术方法。III.经济性，经对磁法勘探所得成果的验证解析，可很大程度上掌握铁矿资源的空间赋存情况，为开采方开展后续工作提供经济便利。

2.磁法勘探在铁矿勘查中的作用

2.1面积性测量，寻找“靶”区

经对铁矿资源工作区域展开相应比例的面积性磁法勘探技术的应用，根据铁矿资源工作区内实际地质特征，对磁法勘探所获取的信息展开定量、定性解析，按照全面分析成果寻找到深入地质工作的“靶”区，同时采取揭露施工进行有效验证。

2.2井下测量，指导生产

经对铁矿矿区或者已控制铁矿矿区磁测资料的解析，对局部周围展开磁法勘探工作，对矿体深部以及区域隐伏盲矿体资源展开勘查探测控制，提升矿体资源存储量，给予铁矿开采方充足的资源储备，延长铁矿矿区服务总时长。

2.3测量与参数测定

测量作用包括井中测量、梯度测量等，前一种测量属于地面磁测向矿井下的延伸，属于铁矿勘查中一种十分有效的勘探方式，尤其可全面利用未见矿孔，为地面磁测发挥补充功效；后一种测量属于一种特殊的地面磁法勘探方式，经收集各种矿区高度上的磁性参数，通过对垂直方向上磁参数转变特点的观察研究，判断铁矿空间、规模及埋深等情况，为深入地质勘探工作提供有效保障。磁参数测定服务于准确解释地面磁法勘探，通过对铁矿资源工作区域铁矿石及其他围岩标本展开磁参数测定，测量了解铁矿资源与不同围岩相互磁性所存在的区别，经对磁性矿体磁化强度的反演计算，同时根据实际地质状况全面定性、定量介绍地面磁法勘探工作获取的磁异常[2]。

3.磁法勘探注意事项

为了使磁法勘探更好的为铁矿勘查所用，在看重磁法勘探工作过程中，应当关注以下注意事项：I.结合勘探目标及铁矿资源工作区域磁化特点，按照设施设备工作能力，科学选取磁测参量，尽可能选取具备独特磁异常判断解析的磁参量。II.磁法勘探技术在铁矿勘查中的应用，受铁矿资源有着较高磁异常幅值反映影响，磁干扰情况往往极易获知，但同样存在相应的干扰情况值得注意，勘查期间需要关注铁矿资源工作区域景观、地质情况，防止浅源等相关干扰，好比建筑物、地下管线及高压线等。III.对异常点进行二次测量，以达到甄别磁异常可能性的目的，针对异常区域区域展开加密测量，提升磁异常测量信息，确保异常形态的全面、完整性。

4.磁法勘探在铁矿勘查中的应用

4.1设置观测站

以某一矿区设置观测站为例，选取相应比例尺展开布网工作，同时应用铁矿资源工作区域测量，经计算机电子追踪技术获取正确的三维立体图库。应用先进的磁力设备，最终通过微人机相互反演和磁化三维反演模型不同方式配合应用，实测铁矿资源数据，以获取良好的勘查成果[3]。

4.2勘查过程

在某铁矿选取GPS坐标定位、采用高精度质子核旋磁力仪展开勘测活动，在勘探期间就日变测量对测值展开校正，并展开综合评价、解析，以获取最终勘查成果。然后对矿体异常出剖面图及等值线平面图展开全面解析，同时布置钻孔对矿体突出位置展开验证，解析比较经钻孔获取的岩芯与异常判定结果，最终结果表示此种手段在这一矿区适用能够获取良好的成果[4]。

5.结束语

总而言之，伴随着社会经济的急速发展，国家经济建设对矿产资源的需求不断扩大，从而使得矿产资源开采力度不断加强，矿产资源变得越来越稀缺，为了有效应对这一情况，要求不断对矿产资源开采方法予以改进，矿产资源的合理开发利用变得愈来愈重要。磁法勘探属于一种得到长时间使用的物探方法，在地质领域已日趋完善，在矿产资源勘查中扮演着十分重要的角色，在对我国重要铁矿资源进行勘查的过程中，技术人员务必要结合我国实际地质情况，全面分析磁法勘探技术存在的不足，不断专研、研究，以使磁法勘探技术更好地为铁矿勘查所用。

参考文献：

[1]张卫东.磁法勘探在铁矿勘查中的应用[J].长春工程学院学报（自然科学版），2012，13（03）：264-266.[2]李才明，王兴军.应用地球物理重磁勘探教程[M].成都理工大学，2004，13（08）：123-125.[3]管志宁.我国磁法勘探的研究与进展[J].地球物理学报，1997，14（S1）：299-307.[4]于秀璇.磁法勘探的技术特点及在铁矿勘查中的应用[J].科技传播（上月刊），2014，31（09）：97-98，117.邮寄地址：辽宁省沈阳市皇姑区，黑龙江街23号，110032

李金龙，***

韩宝仁（1987-），男，汉族，内蒙古赤峰市人，本科，单位：辽宁省核工业地质勘查院，研究方向：物探。

第三篇：PLC在煤矿井下主排水控制系统中的应用（模版）

PLC在煤矿井下主排水控制系统中的应用 概述

随着计算机控制技术的迅速发展，以微处理器为核心的可编程序控制器（PLC）控制已逐步取代继电器控制，普遍应用于各行各业的自动化控制领域。煤炭行业也不例外，但目前煤矿井下主排水系统仍多采用继电器控制，水泵的开停及选择切换均由人工完成，还做不到根据 水位或其它参数自动开停水泵，这将严重影响井下主排水泵房的管理水平和经济效益的提高。

岱庄煤矿是1999年设计竣工的生产能力为1.8Mt／a的现代化矿井，井下涌水量较大，中央泵 设计安装了5台MD500-57×9主排水泵，配套电动机1250kW，3趟排水管路。正常涌水时，2 台工作，2台备用，1台检修。鉴于PLC的先进性和可靠性，煤炭工业邯郸设计院对5台主排水泵及其附属的抽真空系统与管道电动阀门等装置实施了PLC自动控制及运行参数自动检测，动态显示，并将数据传送到地面生产调度中心，进行实时监测及报警显示。

系统通过检测水仓水位和其它参数，控制水泵轮流工作与适时启动备用泵，合理调度5台水泵运行。系统通过触摸屏以图形、图像、数据、文字等方式，直观、形象、实时地 反映系统工作状态以及水仓水位、电机工作电流、电机温度、轴承温度、3趟排水管流量等 参数，并通过通讯模块与综合监测监控主机实现数据交换。该系统具有运行可靠、操作方便、自动化程度高等特点，并可节省水泵的运行费用。

系统组成

岱庄煤矿中央泵房井下主排水泵自动化控制系统图如图1所示，整个自动控制系统由数据自动采集、自动轮换工作、自动控制、动态显示及故障记录报警和通讯接口等5个部分组成。

2．1 数据自动采集与检测

数据自动采集与检测主要分为两类：模拟量数据和数字量数据。

模拟量检测的数据主要有：水仓水位、电机工作电流、水泵轴温、电机温度、3趟排水管流量；数字量检测的数据主要有：水泵高压启动柜真空断路器和电抗器柜真空接触器的状态、电动阀的工作状态与启闭位置、真空泵工作状态、电磁阀状态、水泵吸水管真空度及水泵出 水口压力。

数据自动采集主要由PLC实现，PLC模拟量输入模块通过传感器连续检测水仓水位，将水位变 化信号进行转换处理，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，控制排水泵的启停。电机电流、水泵轴温、电机温度、排水管流量等传感器与变送器，主要用于监测水泵、电机的运行状况，超限报警，以避免水泵和电机损坏。PLC的数字量输 入模块将各种开关量信号采集到PLC中作为逻辑处理的条件和依据，控制排水泵的启停。

在数据采集过程中，模拟量信号的处理是将模拟信号变换成数字信号（A/D转换），其变换 速度由采样定律确定。一般情况下，采样频率应为模拟信号中最高频率成分的2倍以上，这 样经A/D变换的精度可完全恢复到原来的模拟信号精度。A/D变换的精度取决于A/D变换器的 位数。如5V电压要求以5mV精度变换时，精度为5mV/5V=0.1%,即1/1000十进制的1000用二进 制表示时要求为10位,而本系统所采用的A/D模块分辨率为16bit,其精度在±0.05%以上，该 精度等级足以满足控制系统要求。同时，PLC所采用的A/D模块均以积分方式变换，可使输入 信号的尖峰噪音和感应噪声平均化，适用于噪音严重的工业场所。

图1 岱庄煤矿井下主排水泵自动化监控系统图（略）

2．2 自动轮换工作

为了防止因备用泵及其电气设备或备用管路长期不用而使电机和电气设备受潮或其他故障未 经及时发现，当工作泵出现紧急故障需投入备用泵时，而不能及时投入以至影响矿井安全，本系统程序设计了5台泵自动轮换工作控制，控制程序将水泵启停次数及运行时间和管路使用次数及流量等参数自动记录并累计，系统根据这些运行参数按一定顺序自动启停水泵和相应管路，使各水泵及其管路的使用率分布均匀，当某台泵或所属阀门故障、某趟管路漏水时，系统自动发出声光报警，并在触摸屏上动态闪烁显示，记录事故，同时将故障泵或管路自动退出轮换工作，其余各泵和管路继续按一定顺序自动轮换工作，以达到有故障早发现、早处理，以免影响矿井安全生产的目的。

2．3 自动控制

系统控制设计选用了日本欧姆龙公司C200HE型PLC为控制主机，该机为模块化结构，由PLC机架、CPU、数字量I/O、模拟量输入、电源、通讯等模块构成。PLC自动化控制系统根据水仓 水位的高低、井下用电负荷的高、低峰和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时 间段（时间段可根据实际情况随时在触摸屏上进行调整和设置）等因素，建立数学模型，合 理调度水泵，自动准确发出启、停水泵的命令，控制5台水泵运行。

为了保证井下安全生产，系统可靠运行，水位信号是水泵自动化一个非常重要的参数，因此，系统设置了两套水位传感器，模拟量和开关量传感器，两套传感器均设于水仓的排水配水仓内，PLC将接受到的模拟量水位信号分成若干个水位段，计算出单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，同时检测井下供电电流值，计算用电负荷率，根据矿井涌水量和用电负荷，控制在用电低峰和一天中电价最低时开启水泵，用电高峰和电价高 时停止水泵运行，以达到避峰填谷及节能的目的。

2．4 动态显示

动态模拟显示选用日本Digital公司的GP-570T型触摸式工业图形显示器（触摸屏），系统通过图形动态显示水泵、真空泵、电磁阀和电动阀的运行状态，采用改变图形颜色和闪烁功能进行事故报警。直观地显示电磁阀和电动阀的开闭位置，实时显示水泵抽真空情况和压力值。

用图形填充以及趋势图、棒状图方式和数字形式准确实时地显示水仓水位，并在启停水泵的水位段发出预告信号和低段、超低段、高段、超高段水位分段报警，用不同音响形式提醒工作人员注意。

采用图形、趋势图和数字形式直观地显示3趟管路的瞬时流量及累计流量，对井下用电负荷的监测量、电机电流和水泵瞬时负荷及累计负荷量、水泵轴温、电机温度等进行动态显示、超限报警，自动记录故障类型、时间等历史数据，并在屏幕下端循环显示最新出现的3条故障（故障显示条数可在触摸屏上设置），以提醒工作人员及时检修，避免水泵和电机损坏。

2．5 通讯接口

PLC通过通讯接口和通讯协议，与触摸屏进行全双工通讯，将水泵机组的工作状态与运行参 数传至触摸屏，完成各数据的动态显示；同时，操作人员也可利用触摸屏将操作指令传至PL C，控制水泵运行。PLC同时将水泵机组的运行状态与参数经安全生产监测系统分站传至地面 生产调度监控中心主机，与全矿井安全生产监控系统联网，管理人员在地面即可掌握井下主 排水系统设备的所有检测数据及工作状态，又可根据自动化控制信息，实现井下主排水系统 的遥测、遥控，并为矿领导提供生产决策信息。触摸屏与监测监控主机均可动态显示主排水系统运行的模拟图、运行参数图表，记录系统运行和故障数据，并显示故障点以提醒操作人员注意。

系统功能及特点

（1）PLC控制程序采用模块化结构，系统可按程序模块分段调试，分段运行。该程序结构具有清晰、简捷、易懂，便于模拟调试，运行速度快等特点。

（2）系统根据水位和压力控制原则，自动实现水泵的轮换工作，延长了水泵的使用寿命。

（3）系统可根据投入运行泵组的位置，自动选择启动就近的真空泵，若在程序设定的时间 内达不到真空度，便自动启动备用真空泵。

（4）系统根据电网负荷和供电部门所规定的平段、谷段、峰段供电电价时间段，以“避峰 填谷”原则确定开、停水泵时间，从而合理地利用电网信息，提高矿井的电网运行质量。

（5）PLC自动检测水位信号，计算单位时间内不同水位段水位的上升速率，从而判断矿井的涌水量，自动投入和退出水泵运行台数，合理地调度水泵运行。

（6）在触摸屏上动态监控水泵及其附属设备的运行状况，实时显示水位、流量、压力、温 度、电流、电压等参数，超限报警，故障画面自动弹出，故障点自动闪烁。具有故障记录，历史数据查询等功能。

（7）系统具有通讯接口功能，PLC可同时与触摸屏及地面监测监控主机通讯，传送数据，交换信息，实现遥测遥控功能。

（8）系统保护功能有以下几种。

超温保护：水泵长期运行，当轴承温度或定子温度超出允许值时，通过温度保护装置及PLC 实现超限报警。

流量保护：当水泵启动后或正常运行时，如流量达不到正常值，通过流量保护装置使本 台水泵停车，自动转换为启动另一台水泵。

电动机故障：利用PLC及触摸屏监视水泵电机过电流、漏电、低电压等电气故障，并参与控制。

电动闸阀故障：由电动机综保监视闸阀电机的过载、短路、漏电、断相等故障，并参与水泵的联锁控制。

（9）系统控制具有自动、半自动和手动检修3种工作方式。自动时，由 PLC检测水位、压力 及有关信号，自动完成各泵组运行，不需人工参与；半自动工作方式时，由工作人员选择某台或几台泵组投入，PLC自动完成已选泵组的启停和监控工作；手动检修方式为故障检修和 手动试车时使用，当某台水泵及其附属设备发生故障时，该泵组将自动退出运行，不影响其 它泵组正常运。PLC柜上设有该泵的禁止启动按钮，设备检修时，可防止其他人员误操作，以保证系统安全可靠。系统可随时转换为自动和半自动工作方式运行。

第四篇：03-19,秋文,解析资源勘探中地质岩心钻探技术的应用3000

解析资源勘探中地质岩心钻探技术的应用

摘要：资源勘探是我国国民经济中的重要组成部分，其勘探作业关系着我国社会的稳定发展。近年来，随着我国科技和经济的不断发展，我国地质勘探科研人员在不断努力下，研发很多新技术和新工艺，当前岩心钻探技术水平已经得到很大的提高，且在资源勘探中得到很好的应用。本文主要分析了地质岩心钻探技术的发展现状，阐述了资源勘探中地质岩心钻探技术应用的重要性，针对这种技术在实践资源勘探中的应用进行分析和研究。希望通过本文的分析和研究，能帮助相关技术人员更好地了解和掌握该技术的技巧，能更好地实现技术的应用和推广的战略目标。

关键词：资源勘探；地质岩心钻探；钻探技术；技术应用

地质岩心钻探技术是目前所有钻探技术中水平最高、应用最广的一种新工艺，这种地质钻进工艺能从地下取出实物岩矿样品，从古至今，人们都没有放弃对这项技术的研究。尤其是在当前科技高速发展的时代，这种技术研究成果也越来越推陈出新。在当前社会不断向前进步的背景下，要实现我国经济的更好更快的发展，就必须要提高我国资源勘探技术水平，而地质岩心钻探施工技术水平直接决定着地质勘探的质量和效率。因此，研究岩心钻探技术在地质资源勘探中的应用具有重要的作用和意义，相关科研人员应该重视技术的应用研究，提高技术在实践中的实施力度，以充分发挥该技术的实际价值。

一、地质岩心钻探技术

地质岩心钻探技术是利用钻进机直接钻到地下一定的深度，从而获取矿样和岩心等，将样品作为重点的试验和研究对象，并以此作为参考勘探地区的标准。地质勘探技术在我国投入使用的从十九世纪开始，当时我国在地质勘探上所使用的主要机械设备靠进口，缺乏自主研制。随着我国在经济实力不断增强，对这种

技术的研究投入力度也越来越大，目前，我国在钻探技术方面的研究已经取得一些成就。地质岩心钻探技术在我国地质勘探中的应用具有重要的作用和意义。我国地广物博，但是矿产资源远远不如世界上其他国家，甚至矿产资源供应比较紧张。因此，只有提高地质岩心钻探技术水平，最终才能提高技术的应用价值，以加强我国钻探水平的快速发展。地质岩心勘探技术在我国资源勘探中的应用已经取得非常满意的成果，具体表现在以下几个方面。

二、地质岩心钻探技术在资源勘探中的应用成果

根据相关调查结果显示，地质钻探技术在资源勘探中的应用产生着重要的影响，做出过重要的贡献。从新中国成立以来，目前我国已经发现170种矿产资源，其中150多种已经被勘探并利用，在开采这些矿产资源时，都利用过地质岩心钻探技术，为了保证我国经济发展对矿产资源的需求提供重要的支撑。

（一）矿产资源开发

新中国成立之前，我国钻探工作总量约达到我国国土面积的17万㎡，但是，这个阶段地质资源勘探主要是靠引进先进的技术为主，很多都是使用国外自带的钻探设备。新中国成立之后，我国政府越来越注重科技研究，随着科研人员的不断努力，截止至2002年，我国采用自制地质钻探技术钻探国土资源共计10万多㎡。在2002年以后，政府再次加大投入力度，对全国资源勘探做出一个计划调整，进一步加大对地质勘探扶持资金的投入，在一个五年计划期间，我国钻探工作量取得突飞猛进的发展，与2002年相比，钻探总量上升23.56%百分比。

（二）实践成果

经过我国科研人员和政府的共同努力，我国矿产资源勘探事业的发展已经进入一个新的历史时期，并且勘探技术水平也进入一个新阶段。我国地表以及浅部矿产资源开发已经得到很好的利用，为我国经济发展做出重大的贡献。此外，这种技术在实践中的应用不仅表现在矿产资源发开面积方面，同时，表现在固体工业矿体勘查深度推进上，钻进机机械设备质量和钻进水平也在不断提高。目前，我国钻进机能钻进的深度已经达到1500m左右，其主要以我国在全国危机矿山找

矿活动中为主，采用ZK2402型号的钻进机，找到矿产资源共760多万t，钻孔20多个，总钻进深度达到13980m，本次钻探活动取得的效果非常理想。

三、岩心钻探技术在地质勘探中的应用效果分析

岩心钻探技术在实践中的应用非常广泛，不仅表现在矿产资源开发和勘探方面，同时，还体现在地质灾害勘探方面，尤其体现在地质灾害监测和预警方面。

（一）地质灾害监测和预警方面的应用

某工程项目在5年时间内，钻探深度达到5158m，该工程目前已经顺利完工，在钻探过程中，采用组合式钻探技术，并且由专业的工作队伍制定灵活的双孔方案，钻进机采用超前孔小直径取芯钻进方法。最终在精心的努力下，将新型钻进技术体系引用到实践活动中，从井底动力驱动的冲击回转取心钻探中，用硬岩大直径长井段扩孔钻进技术、LBM-SD泥浆体系，小间隙固井以及活动套管技术，在为期1341天时间内，完成钻进深度达到5014m。在钻探监测中，建立并应用了“崩滑体监测新技术与系列仪器开发”以及“地质灾害监测数据自动化”系统，对该地区的地质条件进行很好的监测与管理，采用QXY-5型钻孔倾斜仪器，实现对地质变动情况的自动化监测。

（二）效果分析

上述工程中应用到的先进技术和设备，并且最终建立了地质灾害监测系统。系统建立并在多年应用中取得良好的效果。系统中的自动监测能自动报警，一旦发现紧急情况，系统中的报警器就会自动响起，此时，在监测室中的工作人员就应该根据系统提示，马上观察异常情况，并且及时采取积极的措施和方法，尽量将灾害影响控制在最小范围内。岩心钻探技术在地质勘探中的应用具有一定的优势，其钻探技术水平高，提高整体的工作质量和效率。同时，还能节约大量劳动力资源，工作人员的工作强度也不会很大，在确保工作能够顺利完成的情况下，还能减少工程钻探过程中的成本投入，实现更加优质高效的开采和生产。总之，岩心钻探技术在资源勘查中的应用所涉及的领域非常广泛，如资源勘查、国家重大科研工程、地质灾害监测以及预警和治理中的应用，这些方面都离不开钻探技

术，其在工程中发挥着非常重要和关键的作用，占据着决定性的地位。所以，我国科技技术人员应该一如既往，深入研究核心技术，尽快实现产品的自主化和特色化，以推进我国经济和社会更好更快地发展。

结束语

综上所述，地质岩心钻探技术一直是我国非常重视的科研技术，其勘探技术能直接从地下中提取样品。目前，随着该科研的不断深入，科技发展也逐渐推动着钻探技术走向成熟，钻探技术的发展为我国资源勘探事业的发展提供重要的支撑，其在实践中的推广具有自身一定的优势，地质资源勘探方式更加准确和可靠。并且其不仅在地质资源勘探中得到很好的应用，在很多领域也得到大力的推广，如地质灾害监测或预警等，因此，进一步深入研究地质岩心技术的应用具有重要的作用和意义，值得相关科研人员重视和思考。

参考文献：

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第五篇：试论变频技术在煤矿机电设备中的应用

试论变频技术在煤矿机电设备中的应用

摘 要：随着煤矿企业机械化生产改造日益完善，煤矿开发中的机电设备用量越来越多，由此对于煤矿机械化操作效能提出了更高的要求。在煤矿生产所使用的机电设备，越来越多地采用了变频技术，因为变频技术不仅能耗低，而且操作更加灵活。因此，本文对变频技术在煤矿机电设备中的应用进行探讨，分析变频技术的基本原理，阐述其在煤矿机电设备中的重要作用，对变频技术在煤矿机电设备采煤机、提升机、皮带机、通风机等设备中的应用。

关键词：变频技术；煤矿机电设备；煤矿生产；技术应用

中图分类号：X752 文献标识码：A

随着我国煤矿生产从粗犷型开采向精细化生产转变，煤炭生产机械化操作越来越普遍，而为了构建节约型煤矿生产，将变频技术引入到煤矿机电设备中，通过对机械设备的合理规划与控制，提高煤矿生产水平，降低能耗，构建环保型生产体系是现代化煤矿企业重要的发展方向。

1.变频技术应用的基本原理

变频技术是一种可以灵活调节生产设备进行科学生产的一种技术，其改变了传统机电设备固态生产模式，使机电设备更加具有可操作性，在现代化生产中具有非常重要的实用价值。目前，变频技术已经融入到各类生产中，并结合信息技术、网络技术、自动化技术等，使生产更加人性化。变频技术的工作原理是通过半导体元件对交流电的控制使机电设备生产可根据需求进行调速，其中逆变器是变频技术的主要核心元件，通过逆变器可以机电设备的通电电流和电压发生改变，进而使电机设备具有无极变速的能力，让机电设备能够具有快速操作、中速操作、慢速操作等诸多的操作方法。变频技术的主要特点是能够使机电设备的电机根据需求进行加速和减速，在此过程中，转变电机设备原有固定转数的方式，使机电设备运转可根据需求进行转数的调整，这种方式大大降低了机电设备的损耗和能源的消耗，不仅利于生产，而且可以节约生产成本。变频技术具有很好的可控制和可操作性，随着自动化控制技术的发展，目前很多机电设备已经采用了人工神经网络、模糊自动化等智能变频，让劳动生产更加规范化、专业化，降低人工劳动强度，提高生产产能。

2.变频技术对于煤矿机电设备的重要作用

煤矿生产是国家重要的能源供给来源之一，改革开放以来，我国工业化发展进程越来越快，煤炭产量逐年提高，煤炭资源的储备量大幅度减少。而由于原有的开采技术落后，造成了大量的能源浪费，并且给环境带来了巨大的污染。随着能源结构的改革和先进机电设备的出现，现代化、科技化能源生产，成为了煤炭企业调结构、促发展的重要支撑。由此，大批的机电设备应用于煤矿生产中，煤炭企业得到了技术上的大幅度升级改造。目前，煤炭企业机械化生产已经成为一种常态，而大量的机电设备给企业带来的能源消耗也非常的巨大，用电量、用水量费用都是企业主要的财务支出，同时在节能减排的政策引导下，企业生产效率与降低能耗和减少污染相平衡，这就必须要采取科学的技术手段满足各方面的需求。将变频技术引入煤矿机电设备生产中，一方面能够人性化生产，另一方面可节能减排，减少煤炭企业成本开销，对于煤炭企业可持续发展具有非常重要的意义。

3.频技术在煤矿机电设备中的具体应用

随着机电设备的升级换代，变频技术在煤矿机电设备中的应用范围越来越广，并且融入了计算机控制技术、自动化技术、智能控制技术等，使变频技术在煤矿机电设备中的运用越来越灵活。其中在煤矿生产主要的机电设备中的应用尤为突入，如：在采煤机、提升机、皮带机、通风机中的应用等。

3.1 变频技术在采煤机电设备中的应用

采煤机是煤矿开采中不可或缺的机电设备，在开采过程中采煤机开采过程较为复杂，并且启动与停止频率较为频繁，强行受阻会影响采煤机的使用寿命。因此将变频技术引入到采煤机工作中，使采煤机能够以一种匀速的方式进行工作，控制采煤机下滑和溜车的现象，实现采煤机调节精准控制。

3.2 变频技术在提升机电设备中的应用

提升机在煤矿开采中的作用是将设备、物料、人员从地面输送到地下，或者把设备、人员等提升到地面，起到地上与地下的运输作用。在煤矿开采过程中，提升机每天都需要上下频繁使用，不同物资的运输对于速度的要求不同，例如设备的运输的速度要比人员运输的速度慢，如果都以运输设备的速度运输人员会降低煤矿生产的效率。并且频繁地上下操作提升机所消耗的电能非常大。所以引入变频技术，控制提升机上下运输的速度，可以满足不同运输的需求，同时还可以降低电能的消耗。此外，传统提升机在控制上下速度时会选择通过增减电机的电阻来完成速度的变化，这种方式一方面调节速度的范围较小，另一方面调速的稳定性难以保障，极易造成电阻的损坏。而引入变频技术，通过电路程式来调节提升机的速度，提高了变速的范围，并能够提升变速的稳定性，这样还可以延长提升机电机的使用寿命。

3.3 变频技术在皮带机电设备中的应用

皮带机是运输矿车的主要工具，由于矿料的重量大，所以皮带机运转需要大功率的电机，这样在皮带机启动和停止过程中，都会给皮带机造成强大的阻力，容易导致皮带机的损坏，而且会加剧皮带机皮带的老化和断裂。皮带机如果采用匀速运输，矿料进入皮带机传送和从皮带机卸下时，太快不利于人工的操作，太慢又影响生产效率。引入变频技术则可以通过数控使皮带机根据需求进行调速，启动和停止过程都予以缓冲，降低皮带机机械的磨损，同时根据矿料上皮带机和下皮带机的及时操作自动变频，使皮带机运输更加科学和人性化。

3.4 变频技术在通风机电设备中的应用

通风机是煤矿井下作业必备的气流交换设备，他可以保证井下工作人员的有氧呼吸。由于煤矿开采在随着深度的不断加大，换气压力也越来越大，通风机的功率要求就不断的增加，所以需要通风机具有随井深加深而不断提高通风的能力，如果采用同一风速，可能造成在一定深度一下供氧不足，或者在较浅深度通风过大，造成能源的浪费。这就需要变频技术对通风机进行控制，以保证在不同深度环境下作业的人员能够拥有充足的氧气。此外，通过变频技术对通风机风量的调节，可以在一定程度上减少能源的消耗，为煤矿企业节约生产成本。

结语

变频技术在煤矿机电设备的应用具有非常重要的作用，通过变频技术可以有效地控制煤矿机电设备的启动与停止，并通过调节变速器设备，控制煤矿的生产节奏，由此可以做到提高生产效率，降低能源消耗，实现节能环保目标。随着煤矿机电设备智能化的发展，变频技术的应用将更加广泛和频繁，并且随着机电一体化、人工智能技术、网络技术等的加入，变频技术与各项技术相结合，再由变频技术对煤矿机电设备进行控制，实现煤矿开采科技化、智能化。由此可见，变频技术作为未来各项技术对机电设备操作的关键环节，在任何技术上都具有不可或缺的作用。

参考文献

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