第一篇：煤礦井下地質取芯鉆探技術在礦井生產補充勘查中的應用探討

煤礦井下地質取芯鉆探技術在礦井生產補充勘查中的應用探討

李吳波

（重慶一三六地質隊，重慶 渝北401147）

摘要：本文論述了煤礦井下地質取芯鉆探技術在打通一煤礦西區生產補充勘查中的應用原理，并對其應用現狀作了進一步的探討。以此為基礎，闡述了其應用的可行性、經濟和社會效益，以及推廣的意義和發展前景展望。

關鍵詞：礦井生產補充勘查、煤礦井下地質取芯鉆探技術：現狀：可行性：推廣意義

松藻礦區打通一煤礦隸屬重慶松藻煤電有限責任公司（前松藻礦務局），原屬煤炭工業部全國統配煤礦，亦為原煤炭工業部樹立了全國15個標準化樣板礦之一，現為國有控股的股份制大型礦山。礦井設計生產能力為150萬噸/年，核定生產能力180萬噸/年，該礦山所產原煤供重慶洛璜電廠，精煤供重慶電廠用的電煤，現為我市煤炭系統中產量最大、開采技術、裝備水平和機械化程度最高的礦山1。

1概況

重慶松藻煤電有限責任公司為滿足重慶市經濟發展對電煤的需求，擬將打通一煤礦設計生產能力由現在的150萬噸/年，技改擴能為240萬噸/年，凈增設計生產能力90萬噸，其西區作為技改擴能非常重要的接替采區，采區設計生產能力100萬噸/年2。據1994年４月原四川煤田地質局一三六地質隊提交的《重慶松藻礦務局打通一煤礦下水平生產補充勘探地質報告》，該采區６#煤層為局部可采煤層，７#煤層為大部可采煤層，８#煤層為全區可采煤層。根據礦井瓦斯鑒定資料，６#煤層瓦斯含量低，為不突出煤層；７#和８#煤層為突出煤層，故在西區選擇6#煤層作為保護層開采較為理想，不但可以減少防突工作量，而且也為加快采掘推進速度、提高產量，實現技改擴能奠定基礎；其中西區6#煤層設計包括西2602、西2604、西2606、西2608、西2610五個工作面、面積79.93萬平方米，煤炭資源量約100萬噸，并把西2602工作面作為首采工作面開采2。

2006年５月開始了西區西2602首采工作面的布置工作，隨著西2602工作面井巷工程的施工，揭露的６#煤層厚度及結構逐漸發生變化，煤層大面積出現夾矸，夾矸最厚點達0.9m，并有向南西方向延伸擴大的趨勢，故查清６#煤層的厚度及結構變化情況，不僅關系到該區近100萬噸煤炭資源的回采問題，而且關系到７#和８#煤層突出煤層能否得到解放而開采的問題。為此，打通一煤礦在井下采用了無巖芯鉆探的勘查手段施工了10個鉆孔對６#煤層進行探查，由于技術手段等因素的限制，未能達到預期的目的；后經松藻煤電公司和打通一煤礦研究決定必須加密西區６#煤層的生產補充勘查，提高其控制程度，勘查手段為煤礦井下地質取芯鉆探，同時聘請煤田地質勘探專業隊伍重慶一三六地質隊作為技術協作單位，共同承擔煤礦井下地質取芯鉆探技術的應用研究。

２井下鉆探工作

2.1井下鉆探工作現狀

煤礦井下鉆探技術應用極為廣泛，主要應用在瓦斯抽放孔、控制煤層層位的地質孔、溜煤眼大直徑孔（孔徑1.0m）等，但是井下施工一般均采用無巖芯鉆探技術。采用此技術進行井下生產補充勘查，對煤層賦存控制程度較差，要達到對局部可采的６#煤層的厚度和結構變化情況的控制，必須進行取芯鉆探，因受井下施工環境、鉆探設備等條件限制，重慶地區還無此項技術，就是全國也未見同類技術應用成功的相關報道。

2.2前期準備工作

2007年3月10日重慶一三六地質隊接受任務后，立即組織工程技術人員對項目實施進行了論證，并到井下實地進行了考察。得出目前井下使用的ZYG－150型鉆機配上經改制后的取芯設備在井下施工是可行的。鉆探過程中穿過突出煤層垮孔和瓦斯噴孔等難題，采用套管隔離技術是可以解決的。

3月26日，根據《礦井地質規程》有關規定，重慶一三六地質隊完成了打通一煤礦西區6#煤層生產補充勘查設計，鉆探設備及其取芯器和隔離設備導管等的改造和設備到場的準備工作。

2.3煤礦井下地質取芯鉆探施工

3月29日，在重慶一三六地質隊鉆探技術人員的指導下，施工隊對鉆探設備進行了組裝和清理，并詳細了解了煤礦井下地質取芯鉆探工作流程和注意事項，并于當日夜班在西2#瓦斯巷開孔施工西1-1鉆孔。在重慶一三六地質隊鉆探技術人員和打通一煤礦地質、鉆探施工人員的共同配合下，井下地質取芯鉆探獲得成功。所采取巖（煤）芯結構清楚，易分辯，達到勘查目的。由于該項目工期緊，井下實行三班作業不間斷施工。本次共施工鉆孔9個，孔深最大的為西1-8孔，終孔深度為77.3m，一般為65m左右，井下共施工17d。施工期間，大部份鉆孔均都能正常穿越7#、8#煤層，然后采取6#煤層煤芯。在未進行瓦斯抽放區域8#煤層有輕微噴孔，唯有西1-5孔，穿過8#煤層段垮孔，經反復間隙洗孔，最終成功采取了6#煤層煤芯。

由于本次勘查目的是確定6#煤層的厚度和結構，因此，所有鉆孔在6#煤層底板之下均采用無巖芯鉆進施工，采取巖芯段僅為6#煤層及其頂、底板巖層，經統計，9個成孔共21回次取芯，由于該區域7#煤層至6#煤層間距變化較大，控制實際取芯工作難度較大，造成了個別孔取芯回次最多達5次，一般1～2回次就能達到設計目的，由于鉆機和施工條件的制約，每回次取芯施工時間正常為2～3小時，如果遇噴孔、垮孔時，施工時間更長，在無其它因素影響情況下，一般一個孔2～3個小班就能施工完成。

2.4施工原理

煤礦井下地質取芯鉆探技術的施工原理是通過在礦井底部（底板）已形成的巷道內，根據設計需要布置鉆孔，由下往上穿過各巖、煤層，對意欲開采的煤層巖（煤）芯進行取芯鉆探，通過采取的巖（煤）芯，直按判斷煤層的厚度及結構變化等情況，得出煤層的厚度及結構變化情況等，最終得出煤層在該區域內是否具有開采價值的結論，達到礦井生產補充勘查的目的。

2.5鉆探工程質量評述

2.5.1鉆探工程質量

西區共完成鉆孔9個，即西1-1至西1-9號孔，按《煤田勘探鉆孔工程質量標準》和本次勘探設計要求，從以下風上方面進行了驗收：

⑴鉆孔必須按照設計中的位置、傾角、終孔層位及終孔深度組織施工，經驗證，除西1-1號孔傾角與設計相差1°、西1-

7、西1-9號孔位置因井下條件限制有所調整外，其余各孔與設計要求相符，均不影響鉆孔驗證和資料使用。

⑵鉆孔施工期間必須按規定收集相關參數并整理成圖，經驗證，各孔均與設計要求相符，并整理成圖。

⑶6#煤層采取煤芯段，每回次進尺不得大于取芯管長度的90%，煤芯采取率必須大于75%，并保證煤芯完整、無污染。經驗證各孔與設計要求相符，采取率為80～100%，平均91%。綜上，本次西區南部共施工9個鉆孔，均滿足設計要求，評定為合格

2.5.2地質資料編錄

本次地質資料編錄嚴格按《勘查設計》和礦井地質規程要求進行。各鉆孔的原始記錄和數據編錄齊全、準確、真實可靠，并進行了原始資料檢查審核工作。經校對已施工的西1-1至西1-9號鉆孔編錄資料均能滿足本次工作要求。

2.5.3鉆探成果與井巷工期程揭露驗證

西2602工作面西部施工有西1-

1、西1-

2、西1-3號孔，鉆孔揭露煤厚分別為0.30（0.20）

0.50m、0.78m、0.80m1。經驗證實際揭露鉆孔相鄰點煤厚分別為0.20（0.15）0.55m、1.05m、0.90m，煤厚實際誤差均在10%內，由此可見鉆孔采集的煤厚、結構等資料是真實、可靠的，其勘查成果可作為礦井生產設計依據。

3煤層對比分析

3.1煤層變化與預測

椐本次西區南部施工的西1-1至西1-9號9個鉆孔1和原地勘孔及西2602工作面巷道揭露煤厚點分析。按公司確定的采高1.2m內，煤厚＞0.6m（滿足礦現階段原煤灰分指標不超限）的原則，西區南部6#煤層從西2602回風巷切割巷交點以東225m至330m開始由西向東南方向形成了一個面積約12.15萬平方米的似“漏斗型”影響條帶。該條帶在西2602工作面影響寬度約為60～75m斜聯貫工作面中部，影響條帶在東部變寬，（西區6#煤層軌道巷附近），最寬處為500m，影響西2602、西2604、西2606、西2608工作面東部區域，并與橫貫井田中西的6#煤層薄化帶成為一個整體。除此薄化帶之外，其它區域經分析預測6#煤層厚度均達到可采規定，可以布置工作面開采。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與原地勘報告對比分析

西區生產補充勘查查明了6#煤層薄化影響范圍，現控制的薄化影響條帶與原地勘報告推斷的西區6#煤層結構有一定的出入（原地勘報告推斷的西區南部6#煤層全區可采，煤層結構簡單），經分析造成這一誤差的原因有：

⑴本井田是以主采煤層8#煤層作為主要勘探對象，按勘探規范其布孔線距與鉆孔密度是能滿足8#煤層賦存狀況需要的。

⑵相對不穩定的6#煤層原有的勘探布孔密度不能控制6#煤層局部變化情況，造成6#煤層厚度及結構在該區域失控。

⑶井下前期實際揭露煤厚點非常巧合地都表現為其厚度均在可采范圍之內，對工作面后期進入造成一種煤層厚度、結構均正常的假象2。

通過本次生產補充勘查和井巷工程揭露，彌補了原勘探報告的不足，為西區6#煤層下一步開采提供了地質技術依據。

3.4儲量估算

鑒于西區南部煤層為緩傾斜煤層，煤層傾角為8°，煤層儲量按設計的工作面采高計算。扣除煤層薄化影響區域后，W2602至W2610工作面面積為59.55萬平方米，煤層平均厚度0.7～0.8m，資源儲量類別為2S11，儲量估算量為78.5萬噸，可作為設計依據1。

4結論

4.1西2602及鄰近工作面6#煤層可采性分析

本次在西區南部施工9個鉆孔和原施工的鉆孔及巷道收集的煤厚點控制揭露的6#煤層由西往東形成一個似“漏斗形”1影響條帶與原地勘報告提供的西區6#煤層的結構有一定的出入，但其影響條帶僅占西區南部6#煤層面積的15.2%。通過煤礦井下地質取芯鉆探，控制了影響條帶的展布方向和影響范圍，探明了西2602、西2604工作面，控制了西2606、西2608和西2610工作面可采區域內的煤厚變化，西區南部6#煤層大部區域厚度均在0.80m以上，可進行布置開采。另西2606、西2608和西2610工作面底部瓦斯巷抽放系統布置出來后，可布孔進一步證實其推斷的可靠性。

4.2經濟評價

在煤礦井下地質取芯鉆探技術未成功應用之前，要達到同樣的目的，只有通過鉆機從地表鉆孔，每個地表鉆孔要鉆進600～800m才能達到目的層，且鉆孔工期長、成本高、不易達到實際需要的控制點數，礦井原有的井下鉆探技術無法采取巖（煤）芯，僅憑地質人員根據經驗判斷煤厚及結構是不可靠的。而煤礦井下地質取芯鉆探技術成功應用之后，直接利用抽放

鉆機在瓦斯巷由下向上穿過8#煤層直接鉆達6#煤層，可采取巖（煤）芯，單孔最大深度各77.3m，而且每個孔的花費不到1萬元的經濟效益是相當可觀的（與達到同樣效目的的地表鉆孔費用比較，其僅占1%左右）。每個孔工期最多為2天，施工時間短，工程量相對較小，容易組織實施，且能滿足宏觀判定煤層厚度及結構的需要，同時還查明了西區6#煤層賦存狀況，為扭轉生產被動局面奠定了基礎。

4.3煤礦井下地質取芯鉆探技術的可行性及推廣應用的意義

4.3.1可行性

在無同類技術參考的前提下，經課題組近兩個月在地面綜合分析研究和井下反復試驗，調整設計參數，不斷改進設備性能，克服了井下鉆孔過松散煤（巖）層的垮孔，目的層位難控制，遇瓦斯壓力增大的頂、卡鉆，上下鉆具難度大等困難后，順利完成打通一煤礦西區南部9個地質鉆孔的鉆探任務，成功采取6#煤層及頂、底板巖（煤）芯21回次，采取率平均達91%以上，滿足了宏觀判定煤層厚度及結構的需要，標志著煤礦井下地質取芯鉆探技術應用成功。證實了煤礦井下常規抽放鉆機配上經過改制的取芯設備是能夠完成井下巖（煤）芯取芯鉆探任務的，這項技術在煤礦井下實施是可行的。

4.3.2推廣應用的意義

煤礦井下地質取芯鉆探技術在打通一煤礦應用成功，改變了過去井下鉆探無法采取巖（煤）芯，僅憑經驗判斷煤、巖層厚度，資料可靠性不高的被動局面，為礦井井下煤層勘查和地質構造勘查提供了新的地質勘探手段，提高了地質資料的可靠程度，對礦井生產、安全決策都將起到深遠的意義。這項技術在煤礦井可根據不同的勘查目的，選擇不同的鉆探方式，即部分取芯或全程取芯。施工時間短，可操作；工程量相對較小，僅占地表鉆孔費用的1%，因此，這是一項費用低，見效快，安全可靠的實用技術，可在公司各礦推廣應用，為礦井增產創效、安全生產提供可靠的地質技術支持。

4.4煤礦井下地質取芯鉆探技術的發展展望

本次煤礦井下地質取芯鉆探技術的成功實施，在重慶松煤電有限責任公司和打通一煤礦尚屬首次，施工期間有重慶一三六地質隊專業鉆探技術人員現場指導、講解，解決了施工過程中出現的諸多技術問題。為了今后能在礦井繼續開展此項工作，我們對整個取芯鉆探設備調試、保養以及工藝流程進行了錄像和拍照，并請鉆探技術人員對礦鉆探人員進行了技術培訓。故煤礦井下地質取芯鉆探技術是一項技術性較強的工作，必須加強對施工人員和專業技術人員的培養，不斷總結經驗，為處理礦井類似問題打下堅實基礎，由于技術在煤礦是首次應用成功，尚無任何規范參照執行，主管部門應組織相關部門編制一部煤礦井下地質取芯鉆探技術操作規程，供井下施工人員學習、執行。

綜上所述，煤礦井下地質取芯鉆探技術是一項技術性較強的新技術，它具有良好的經濟和社會效益，因此它具有廣泛的推廣應用前景。

參考文獻：

[1] 李吳波，重慶松藻煤電有限責任公司打通一煤礦西區南部6#煤層可采性分析報告[M]，重慶，重慶一三六地質隊，2007，2-5

[2] 趙忠宜，重慶松藻煤電有限責任公司打通一煤礦西區、西二區6#煤層生產勘探設計，重慶，重慶松藻煤電有限責任公司打通一煤礦，2007，1-5

作者簡介：

作者姓名:李吳波、出生年：1982年3月6日、技術職稱：助工、通訊地址：重慶市渝北區龍溪鎮花卉園西一路9號、郵編：401147、電話：***、023-61816793、傳真：023-67915184、電子郵箱：cq136lwb_520@163.com。

第二篇：磁法勘探的技術與其在鐵礦勘查中的應用（模版）

磁法勘探的技術與其在鐵礦勘查中的應用

摘要：文章通過闡述磁法勘探的特征，分析磁法勘探在鐵礦勘查中的作用，對磁法勘探在鐵礦勘查中的應用展開探討研究，旨在為相關人員基于磁法勘探的特征、磁法勘探在鐵礦勘查中的作用的磁法勘探的技術與其在鐵礦勘查中的應用研究適用提供一些思路。

關鍵詞：磁法勘探；鐵礦；勘查

引言

伴隨著社會經濟的急速發展，國家經濟建設對礦產資源的需求不斷擴大，鐵礦屬于國家經濟建設中十分重要的支柱物資，顯著經濟層次情況便是現如今鐵礦精粉價格不斷高漲，在投資行業的表層情況則為對鐵礦勘探和開發幾近瘋狂的資金投入[1]。現階段，鐵礦資源開采力度不斷加強，鐵礦資源變得越來越稀缺，為了有效應對這一情況，要求不斷對礦產資源開采方法予以改進，礦產資源的合理開發利用變得愈來愈重要，由此可見，研究磁法勘探的技術與其在鐵礦勘查中的應用有著十分重要的現實意義。

1.磁法勘探的特征

磁法勘探存在以下幾點特征：I.實用性，在對磁法勘探進行應用的過程中，其會遭受其他外界地質工作客觀因素所影響，好比物探施工鋪設電極、揭露施工用地等，有著較好的實用性。II.有效性，鐵礦資源有著較強的磁性，經對磁法勘探的應用能夠有效區分各個區域的磁性不同情況，判斷磁性鐵礦的投影區域，可見磁法勘探屬于鐵礦勘查中一種十分有效的技術方法。III.經濟性，經對磁法勘探所得成果的驗證解析，可很大程度上掌握鐵礦資源的空間賦存情況，為開采方開展后續工作提供經濟便利。

2.磁法勘探在鐵礦勘查中的作用

2.1面積性測量，尋找“靶”區

經對鐵礦資源工作區域展開相應比例的面積性磁法勘探技術的應用，根據鐵礦資源工作區內實際地質特征，對磁法勘探所獲取的信息展開定量、定性解析，按照全面分析成果尋找到深入地質工作的“靶”區，同時采取揭露施工進行有效驗證。

2.2井下測量，指導生產

經對鐵礦礦區或者已控制鐵礦礦區磁測資料的解析，對局部周圍展開磁法勘探工作，對礦體深部以及區域隱伏盲礦體資源展開勘查探測控制，提升礦體資源存儲量，給予鐵礦開采方充足的資源儲備，延長鐵礦礦區服務總時長。

2.3測量與參數測定

測量作用包括井中測量、梯度測量等，前一種測量屬于地面磁測向礦井下的延伸，屬于鐵礦勘查中一種十分有效的勘探方式，尤其可全面利用未見礦孔，為地面磁測發揮補充功效；后一種測量屬于一種特殊的地面磁法勘探方式，經收集各種礦區高度上的磁性參數，通過對垂直方向上磁參數轉變特點的觀察研究，判斷鐵礦空間、規模及埋深等情況，為深入地質勘探工作提供有效保障。磁參數測定服務于準確解釋地面磁法勘探，通過對鐵礦資源工作區域鐵礦石及其他圍巖標本展開磁參數測定，測量了解鐵礦資源與不同圍巖相互磁性所存在的區別，經對磁性礦體磁化強度的反演計算，同時根據實際地質狀況全面定性、定量介紹地面磁法勘探工作獲取的磁異常[2]。

3.磁法勘探注意事項

為了使磁法勘探更好的為鐵礦勘查所用，在看重磁法勘探工作過程中，應當關注以下注意事項：I.結合勘探目標及鐵礦資源工作區域磁化特點，按照設施設備工作能力，科學選取磁測參量，盡可能選取具備獨特磁異常判斷解析的磁參量。II.磁法勘探技術在鐵礦勘查中的應用，受鐵礦資源有著較高磁異常幅值反映影響，磁干擾情況往往極易獲知，但同樣存在相應的干擾情況值得注意，勘查期間需要關注鐵礦資源工作區域景觀、地質情況，防止淺源等相關干擾，好比建筑物、地下管線及高壓線等。III.對異常點進行二次測量，以達到甄別磁異常可能性的目的，針對異常區域區域展開加密測量，提升磁異常測量信息，確保異常形態的全面、完整性。

4.磁法勘探在鐵礦勘查中的應用

4.1設置觀測站

以某一礦區設置觀測站為例，選取相應比例尺展開布網工作，同時應用鐵礦資源工作區域測量，經計算機電子追蹤技術獲取正確的三維立體圖庫。應用先進的磁力設備，最終通過微人機相互反演和磁化三維反演模型不同方式配合應用，實測鐵礦資源數據，以獲取良好的勘查成果[3]。

4.2勘查過程

在某鐵礦選取GPS坐標定位、采用高精度質子核旋磁力儀展開勘測活動，在勘探期間就日變測量對測值展開校正，并展開綜合評價、解析，以獲取最終勘查成果。然后對礦體異常出剖面圖及等值線平面圖展開全面解析，同時布置鉆孔對礦體突出位置展開驗證，解析比較經鉆孔獲取的巖芯與異常判定結果，最終結果表示此種手段在這一礦區適用能夠獲取良好的成果[4]。

5.結束語

總而言之，伴隨著社會經濟的急速發展，國家經濟建設對礦產資源的需求不斷擴大，從而使得礦產資源開采力度不斷加強，礦產資源變得越來越稀缺，為了有效應對這一情況，要求不斷對礦產資源開采方法予以改進，礦產資源的合理開發利用變得愈來愈重要。磁法勘探屬于一種得到長時間使用的物探方法，在地質領域已日趨完善，在礦產資源勘查中扮演著十分重要的角色，在對我國重要鐵礦資源進行勘查的過程中，技術人員務必要結合我國實際地質情況，全面分析磁法勘探技術存在的不足，不斷專研、研究，以使磁法勘探技術更好地為鐵礦勘查所用。

參考文獻：

[1]張衛東.磁法勘探在鐵礦勘查中的應用[J].長春工程學院學報（自然科學版），2012，13（03）：264-266.[2]李才明，王興軍.應用地球物理重磁勘探教程[M].成都理工大學，2004，13（08）：123-125.[3]管志寧.我國磁法勘探的研究與進展[J].地球物理學報，1997，14（S1）：299-307.[4]于秀璇.磁法勘探的技術特點及在鐵礦勘查中的應用[J].科技傳播（上月刊），2014，31（09）：97-98，117.郵寄地址：遼寧省沈陽市皇姑區，黑龍江街23號，110032

李金龍，***

韓寶仁（1987-），男，漢族，內蒙古赤峰市人，本科，單位：遼寧省核工業地質勘查院，研究方向：物探。

第三篇：PLC在煤礦井下主排水控制系統中的應用（模版）

PLC在煤礦井下主排水控制系統中的應用 概述

隨著計算機控制技術的迅速發展，以微處理器為核心的可編程序控制器（PLC）控制已逐步取代繼電器控制，普遍應用于各行各業的自動化控制領域。煤炭行業也不例外，但目前煤礦井下主排水系統仍多采用繼電器控制，水泵的開停及選擇切換均由人工完成，還做不到根據 水位或其它參數自動開停水泵，這將嚴重影響井下主排水泵房的管理水平和經濟效益的提高。

岱莊煤礦是1999年設計竣工的生產能力為1.8Mt／a的現代化礦井，井下涌水量較大，中央泵 設計安裝了5臺MD500-57×9主排水泵，配套電動機1250kW，3趟排水管路。正常涌水時，2 臺工作，2臺備用，1臺檢修。鑒于PLC的先進性和可靠性，煤炭工業邯鄲設計院對5臺主排水泵及其附屬的抽真空系統與管道電動閥門等裝置實施了PLC自動控制及運行參數自動檢測，動態顯示，并將數據傳送到地面生產調度中心，進行實時監測及報警顯示。

系統通過檢測水倉水位和其它參數，控制水泵輪流工作與適時啟動備用泵，合理調度5臺水泵運行。系統通過觸摸屏以圖形、圖像、數據、文字等方式，直觀、形象、實時地 反映系統工作狀態以及水倉水位、電機工作電流、電機溫度、軸承溫度、3趟排水管流量等 參數，并通過通訊模塊與綜合監測監控主機實現數據交換。該系統具有運行可靠、操作方便、自動化程度高等特點，并可節省水泵的運行費用。

系統組成

岱莊煤礦中央泵房井下主排水泵自動化控制系統圖如圖1所示，整個自動控制系統由數據自動采集、自動輪換工作、自動控制、動態顯示及故障記錄報警和通訊接口等5個部分組成。

2．1 數據自動采集與檢測

數據自動采集與檢測主要分為兩類：模擬量數據和數字量數據。

模擬量檢測的數據主要有：水倉水位、電機工作電流、水泵軸溫、電機溫度、3趟排水管流量；數字量檢測的數據主要有：水泵高壓啟動柜真空斷路器和電抗器柜真空接觸器的狀態、電動閥的工作狀態與啟閉位置、真空泵工作狀態、電磁閥狀態、水泵吸水管真空度及水泵出 水口壓力。

數據自動采集主要由PLC實現，PLC模擬量輸入模塊通過傳感器連續檢測水倉水位，將水位變 化信號進行轉換處理，計算出單位時間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，控制排水泵的啟停。電機電流、水泵軸溫、電機溫度、排水管流量等傳感器與變送器，主要用于監測水泵、電機的運行狀況，超限報警，以避免水泵和電機損壞。PLC的數字量輸 入模塊將各種開關量信號采集到PLC中作為邏輯處理的條件和依據，控制排水泵的啟停。

在數據采集過程中，模擬量信號的處理是將模擬信號變換成數字信號（A/D轉換），其變換 速度由采樣定律確定。一般情況下，采樣頻率應為模擬信號中最高頻率成分的2倍以上，這 樣經A/D變換的精度可完全恢復到原來的模擬信號精度。A/D變換的精度取決于A/D變換器的 位數。如5V電壓要求以5mV精度變換時，精度為5mV/5V=0.1%,即1/1000十進制的1000用二進 制表示時要求為10位,而本系統所采用的A/D模塊分辨率為16bit,其精度在±0.05%以上，該 精度等級足以滿足控制系統要求。同時，PLC所采用的A/D模塊均以積分方式變換，可使輸入 信號的尖峰噪音和感應噪聲平均化，適用于噪音嚴重的工業場所。

圖1 岱莊煤礦井下主排水泵自動化監控系統圖（略）

2．2 自動輪換工作

為了防止因備用泵及其電氣設備或備用管路長期不用而使電機和電氣設備受潮或其他故障未 經及時發現，當工作泵出現緊急故障需投入備用泵時，而不能及時投入以至影響礦井安全，本系統程序設計了5臺泵自動輪換工作控制，控制程序將水泵啟停次數及運行時間和管路使用次數及流量等參數自動記錄并累計，系統根據這些運行參數按一定順序自動啟停水泵和相應管路，使各水泵及其管路的使用率分布均勻，當某臺泵或所屬閥門故障、某趟管路漏水時，系統自動發出聲光報警，并在觸摸屏上動態閃爍顯示，記錄事故，同時將故障泵或管路自動退出輪換工作，其余各泵和管路繼續按一定順序自動輪換工作，以達到有故障早發現、早處理，以免影響礦井安全生產的目的。

2．3 自動控制

系統控制設計選用了日本歐姆龍公司C200HE型PLC為控制主機，該機為模塊化結構，由PLC機架、CPU、數字量I/O、模擬量輸入、電源、通訊等模塊構成。PLC自動化控制系統根據水倉 水位的高低、井下用電負荷的高、低峰和供電部門所規定的平段、谷段、峰段供電電價時 間段（時間段可根據實際情況隨時在觸摸屏上進行調整和設置）等因素，建立數學模型，合 理調度水泵，自動準確發出啟、停水泵的命令，控制5臺水泵運行。

為了保證井下安全生產，系統可靠運行，水位信號是水泵自動化一個非常重要的參數，因此，系統設置了兩套水位傳感器，模擬量和開關量傳感器，兩套傳感器均設于水倉的排水配水倉內，PLC將接受到的模擬量水位信號分成若干個水位段，計算出單位時間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，同時檢測井下供電電流值，計算用電負荷率，根據礦井涌水量和用電負荷，控制在用電低峰和一天中電價最低時開啟水泵，用電高峰和電價高 時停止水泵運行，以達到避峰填谷及節能的目的。

2．4 動態顯示

動態模擬顯示選用日本Digital公司的GP-570T型觸摸式工業圖形顯示器（觸摸屏），系統通過圖形動態顯示水泵、真空泵、電磁閥和電動閥的運行狀態，采用改變圖形顏色和閃爍功能進行事故報警。直觀地顯示電磁閥和電動閥的開閉位置，實時顯示水泵抽真空情況和壓力值。

用圖形填充以及趨勢圖、棒狀圖方式和數字形式準確實時地顯示水倉水位，并在啟停水泵的水位段發出預告信號和低段、超低段、高段、超高段水位分段報警，用不同音響形式提醒工作人員注意。

采用圖形、趨勢圖和數字形式直觀地顯示3趟管路的瞬時流量及累計流量，對井下用電負荷的監測量、電機電流和水泵瞬時負荷及累計負荷量、水泵軸溫、電機溫度等進行動態顯示、超限報警，自動記錄故障類型、時間等歷史數據，并在屏幕下端循環顯示最新出現的3條故障（故障顯示條數可在觸摸屏上設置），以提醒工作人員及時檢修，避免水泵和電機損壞。

2．5 通訊接口

PLC通過通訊接口和通訊協議，與觸摸屏進行全雙工通訊，將水泵機組的工作狀態與運行參 數傳至觸摸屏，完成各數據的動態顯示；同時，操作人員也可利用觸摸屏將操作指令傳至PL C，控制水泵運行。PLC同時將水泵機組的運行狀態與參數經安全生產監測系統分站傳至地面 生產調度監控中心主機，與全礦井安全生產監控系統聯網，管理人員在地面即可掌握井下主 排水系統設備的所有檢測數據及工作狀態，又可根據自動化控制信息，實現井下主排水系統 的遙測、遙控，并為礦領導提供生產決策信息。觸摸屏與監測監控主機均可動態顯示主排水系統運行的模擬圖、運行參數圖表，記錄系統運行和故障數據，并顯示故障點以提醒操作人員注意。

系統功能及特點

（1）PLC控制程序采用模塊化結構，系統可按程序模塊分段調試，分段運行。該程序結構具有清晰、簡捷、易懂，便于模擬調試，運行速度快等特點。

（2）系統根據水位和壓力控制原則，自動實現水泵的輪換工作，延長了水泵的使用壽命。

（3）系統可根據投入運行泵組的位置，自動選擇啟動就近的真空泵，若在程序設定的時間 內達不到真空度，便自動啟動備用真空泵。

（4）系統根據電網負荷和供電部門所規定的平段、谷段、峰段供電電價時間段，以“避峰 填谷”原則確定開、停水泵時間，從而合理地利用電網信息，提高礦井的電網運行質量。

（5）PLC自動檢測水位信號，計算單位時間內不同水位段水位的上升速率，從而判斷礦井的涌水量，自動投入和退出水泵運行臺數，合理地調度水泵運行。

（6）在觸摸屏上動態監控水泵及其附屬設備的運行狀況，實時顯示水位、流量、壓力、溫 度、電流、電壓等參數，超限報警，故障畫面自動彈出，故障點自動閃爍。具有故障記錄，歷史數據查詢等功能。

（7）系統具有通訊接口功能，PLC可同時與觸摸屏及地面監測監控主機通訊，傳送數據，交換信息，實現遙測遙控功能。

（8）系統保護功能有以下幾種。

超溫保護：水泵長期運行，當軸承溫度或定子溫度超出允許值時，通過溫度保護裝置及PLC 實現超限報警。

流量保護：當水泵啟動后或正常運行時，如流量達不到正常值，通過流量保護裝置使本 臺水泵停車，自動轉換為啟動另一臺水泵。

電動機故障：利用PLC及觸摸屏監視水泵電機過電流、漏電、低電壓等電氣故障，并參與控制。

電動閘閥故障：由電動機綜保監視閘閥電機的過載、短路、漏電、斷相等故障，并參與水泵的聯鎖控制。

（9）系統控制具有自動、半自動和手動檢修3種工作方式。自動時，由 PLC檢測水位、壓力 及有關信號，自動完成各泵組運行，不需人工參與；半自動工作方式時，由工作人員選擇某臺或幾臺泵組投入，PLC自動完成已選泵組的啟停和監控工作；手動檢修方式為故障檢修和 手動試車時使用，當某臺水泵及其附屬設備發生故障時，該泵組將自動退出運行，不影響其 它泵組正常運。PLC柜上設有該泵的禁止啟動按鈕，設備檢修時，可防止其他人員誤操作，以保證系統安全可靠。系統可隨時轉換為自動和半自動工作方式運行。

第四篇：03-19,秋文,解析資源勘探中地質巖心鉆探技術的應用3000

解析資源勘探中地質巖心鉆探技術的應用

摘要：資源勘探是我國國民經濟中的重要組成部分，其勘探作業關系著我國社會的穩定發展。近年來，隨著我國科技和經濟的不斷發展，我國地質勘探科研人員在不斷努力下，研發很多新技術和新工藝，當前巖心鉆探技術水平已經得到很大的提高，且在資源勘探中得到很好的應用。本文主要分析了地質巖心鉆探技術的發展現狀，闡述了資源勘探中地質巖心鉆探技術應用的重要性，針對這種技術在實踐資源勘探中的應用進行分析和研究。希望通過本文的分析和研究，能幫助相關技術人員更好地了解和掌握該技術的技巧，能更好地實現技術的應用和推廣的戰略目標。

關鍵詞：資源勘探；地質巖心鉆探；鉆探技術；技術應用

地質巖心鉆探技術是目前所有鉆探技術中水平最高、應用最廣的一種新工藝，這種地質鉆進工藝能從地下取出實物巖礦樣品，從古至今，人們都沒有放棄對這項技術的研究。尤其是在當前科技高速發展的時代，這種技術研究成果也越來越推陳出新。在當前社會不斷向前進步的背景下，要實現我國經濟的更好更快的發展，就必須要提高我國資源勘探技術水平，而地質巖心鉆探施工技術水平直接決定著地質勘探的質量和效率。因此，研究巖心鉆探技術在地質資源勘探中的應用具有重要的作用和意義，相關科研人員應該重視技術的應用研究，提高技術在實踐中的實施力度，以充分發揮該技術的實際價值。

一、地質巖心鉆探技術

地質巖心鉆探技術是利用鉆進機直接鉆到地下一定的深度，從而獲取礦樣和巖心等，將樣品作為重點的試驗和研究對象，并以此作為參考勘探地區的標準。地質勘探技術在我國投入使用的從十九世紀開始，當時我國在地質勘探上所使用的主要機械設備靠進口，缺乏自主研制。隨著我國在經濟實力不斷增強，對這種

技術的研究投入力度也越來越大，目前，我國在鉆探技術方面的研究已經取得一些成就。地質巖心鉆探技術在我國地質勘探中的應用具有重要的作用和意義。我國地廣物博，但是礦產資源遠遠不如世界上其他國家，甚至礦產資源供應比較緊張。因此，只有提高地質巖心鉆探技術水平，最終才能提高技術的應用價值，以加強我國鉆探水平的快速發展。地質巖心勘探技術在我國資源勘探中的應用已經取得非常滿意的成果，具體表現在以下幾個方面。

二、地質巖心鉆探技術在資源勘探中的應用成果

根據相關調查結果顯示，地質鉆探技術在資源勘探中的應用產生著重要的影響，做出過重要的貢獻。從新中國成立以來，目前我國已經發現170種礦產資源，其中150多種已經被勘探并利用，在開采這些礦產資源時，都利用過地質巖心鉆探技術，為了保證我國經濟發展對礦產資源的需求提供重要的支撐。

（一）礦產資源開發

新中國成立之前，我國鉆探工作總量約達到我國國土面積的17萬㎡，但是，這個階段地質資源勘探主要是靠引進先進的技術為主，很多都是使用國外自帶的鉆探設備。新中國成立之后，我國政府越來越注重科技研究，隨著科研人員的不斷努力，截止至2002年，我國采用自制地質鉆探技術鉆探國土資源共計10萬多㎡。在2002年以后，政府再次加大投入力度，對全國資源勘探做出一個計劃調整，進一步加大對地質勘探扶持資金的投入，在一個五年計劃期間，我國鉆探工作量取得突飛猛進的發展，與2002年相比，鉆探總量上升23.56%百分比。

（二）實踐成果

經過我國科研人員和政府的共同努力，我國礦產資源勘探事業的發展已經進入一個新的歷史時期，并且勘探技術水平也進入一個新階段。我國地表以及淺部礦產資源開發已經得到很好的利用，為我國經濟發展做出重大的貢獻。此外，這種技術在實踐中的應用不僅表現在礦產資源發開面積方面，同時，表現在固體工業礦體勘查深度推進上，鉆進機機械設備質量和鉆進水平也在不斷提高。目前，我國鉆進機能鉆進的深度已經達到1500m左右，其主要以我國在全國危機礦山找

礦活動中為主，采用ZK2402型號的鉆進機，找到礦產資源共760多萬t，鉆孔20多個，總鉆進深度達到13980m，本次鉆探活動取得的效果非常理想。

三、巖心鉆探技術在地質勘探中的應用效果分析

巖心鉆探技術在實踐中的應用非常廣泛，不僅表現在礦產資源開發和勘探方面，同時，還體現在地質災害勘探方面，尤其體現在地質災害監測和預警方面。

（一）地質災害監測和預警方面的應用

某工程項目在5年時間內，鉆探深度達到5158m，該工程目前已經順利完工，在鉆探過程中，采用組合式鉆探技術，并且由專業的工作隊伍制定靈活的雙孔方案，鉆進機采用超前孔小直徑取芯鉆進方法。最終在精心的努力下，將新型鉆進技術體系引用到實踐活動中，從井底動力驅動的沖擊回轉取心鉆探中，用硬巖大直徑長井段擴孔鉆進技術、LBM-SD泥漿體系，小間隙固井以及活動套管技術，在為期1341天時間內，完成鉆進深度達到5014m。在鉆探監測中，建立并應用了“崩滑體監測新技術與系列儀器開發”以及“地質災害監測數據自動化”系統，對該地區的地質條件進行很好的監測與管理，采用QXY-5型鉆孔傾斜儀器，實現對地質變動情況的自動化監測。

（二）效果分析

上述工程中應用到的先進技術和設備，并且最終建立了地質災害監測系統。系統建立并在多年應用中取得良好的效果。系統中的自動監測能自動報警，一旦發現緊急情況，系統中的報警器就會自動響起，此時，在監測室中的工作人員就應該根據系統提示，馬上觀察異常情況，并且及時采取積極的措施和方法，盡量將災害影響控制在最小范圍內。巖心鉆探技術在地質勘探中的應用具有一定的優勢，其鉆探技術水平高，提高整體的工作質量和效率。同時，還能節約大量勞動力資源，工作人員的工作強度也不會很大，在確保工作能夠順利完成的情況下，還能減少工程鉆探過程中的成本投入，實現更加優質高效的開采和生產。總之，巖心鉆探技術在資源勘查中的應用所涉及的領域非常廣泛，如資源勘查、國家重大科研工程、地質災害監測以及預警和治理中的應用，這些方面都離不開鉆探技

術，其在工程中發揮著非常重要和關鍵的作用，占據著決定性的地位。所以，我國科技技術人員應該一如既往，深入研究核心技術，盡快實現產品的自主化和特色化，以推進我國經濟和社會更好更快地發展。

結束語

綜上所述，地質巖心鉆探技術一直是我國非常重視的科研技術，其勘探技術能直接從地下中提取樣品。目前，隨著該科研的不斷深入，科技發展也逐漸推動著鉆探技術走向成熟，鉆探技術的發展為我國資源勘探事業的發展提供重要的支撐，其在實踐中的推廣具有自身一定的優勢，地質資源勘探方式更加準確和可靠。并且其不僅在地質資源勘探中得到很好的應用，在很多領域也得到大力的推廣，如地質災害監測或預警等，因此，進一步深入研究地質巖心技術的應用具有重要的作用和意義，值得相關科研人員重視和思考。

參考文獻：

[1]張金昌.地質巖心鉆探技術及其在資源勘探中的應用[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2009,08:1-6.[2]冉恒謙,張金昌,謝文衛.地質鉆探技術與應用研究[J].地質學報,2011,11:1806-1822.[3]張林霞,李藝,周紅軍.我國地質找礦鉆探技術裝備現狀及發展趨勢分析[J].探礦工程(巖土鉆掘工程),2012,02:1-8.[4]楊劍英.地質巖心鉆探技術及在資源勘探中的應用[J].科技創新與應用,2012,17:12.[5]龔建林,劉海,鄧修國.淺談地質巖心鉆探在資源勘探上的應用[J].門窗,2012,10:229+232.[6]馬占和.地質巖心鉆探技術及其在資源勘探中的應用[J].科技與企業,2013,13:229.

第五篇：試論變頻技術在煤礦機電設備中的應用

試論變頻技術在煤礦機電設備中的應用

摘 要：隨著煤礦企業機械化生產改造日益完善，煤礦開發中的機電設備用量越來越多，由此對于煤礦機械化操作效能提出了更高的要求。在煤礦生產所使用的機電設備，越來越多地采用了變頻技術，因為變頻技術不僅能耗低，而且操作更加靈活。因此，本文對變頻技術在煤礦機電設備中的應用進行探討，分析變頻技術的基本原理，闡述其在煤礦機電設備中的重要作用，對變頻技術在煤礦機電設備采煤機、提升機、皮帶機、通風機等設備中的應用。

關鍵詞：變頻技術；煤礦機電設備；煤礦生產；技術應用

中圖分類號：X752 文獻標識碼：A

隨著我國煤礦生產從粗獷型開采向精細化生產轉變，煤炭生產機械化操作越來越普遍，而為了構建節約型煤礦生產，將變頻技術引入到煤礦機電設備中，通過對機械設備的合理規劃與控制，提高煤礦生產水平，降低能耗，構建環保型生產體系是現代化煤礦企業重要的發展方向。

1.變頻技術應用的基本原理

變頻技術是一種可以靈活調節生產設備進行科學生產的一種技術，其改變了傳統機電設備固態生產模式，使機電設備更加具有可操作性，在現代化生產中具有非常重要的實用價值。目前，變頻技術已經融入到各類生產中，并結合信息技術、網絡技術、自動化技術等，使生產更加人性化。變頻技術的工作原理是通過半導體元件對交流電的控制使機電設備生產可根據需求進行調速，其中逆變器是變頻技術的主要核心元件，通過逆變器可以機電設備的通電電流和電壓發生改變，進而使電機設備具有無極變速的能力，讓機電設備能夠具有快速操作、中速操作、慢速操作等諸多的操作方法。變頻技術的主要特點是能夠使機電設備的電機根據需求進行加速和減速，在此過程中，轉變電機設備原有固定轉數的方式，使機電設備運轉可根據需求進行轉數的調整，這種方式大大降低了機電設備的損耗和能源的消耗，不僅利于生產，而且可以節約生產成本。變頻技術具有很好的可控制和可操作性，隨著自動化控制技術的發展，目前很多機電設備已經采用了人工神經網絡、模糊自動化等智能變頻，讓勞動生產更加規范化、專業化，降低人工勞動強度，提高生產產能。

2.變頻技術對于煤礦機電設備的重要作用

煤礦生產是國家重要的能源供給來源之一，改革開放以來，我國工業化發展進程越來越快，煤炭產量逐年提高，煤炭資源的儲備量大幅度減少。而由于原有的開采技術落后，造成了大量的能源浪費，并且給環境帶來了巨大的污染。隨著能源結構的改革和先進機電設備的出現，現代化、科技化能源生產，成為了煤炭企業調結構、促發展的重要支撐。由此，大批的機電設備應用于煤礦生產中，煤炭企業得到了技術上的大幅度升級改造。目前，煤炭企業機械化生產已經成為一種常態，而大量的機電設備給企業帶來的能源消耗也非常的巨大，用電量、用水量費用都是企業主要的財務支出，同時在節能減排的政策引導下，企業生產效率與降低能耗和減少污染相平衡，這就必須要采取科學的技術手段滿足各方面的需求。將變頻技術引入煤礦機電設備生產中，一方面能夠人性化生產，另一方面可節能減排，減少煤炭企業成本開銷，對于煤炭企業可持續發展具有非常重要的意義。

3.頻技術在煤礦機電設備中的具體應用

隨著機電設備的升級換代，變頻技術在煤礦機電設備中的應用范圍越來越廣，并且融入了計算機控制技術、自動化技術、智能控制技術等，使變頻技術在煤礦機電設備中的運用越來越靈活。其中在煤礦生產主要的機電設備中的應用尤為突入，如：在采煤機、提升機、皮帶機、通風機中的應用等。

3.1 變頻技術在采煤機電設備中的應用

采煤機是煤礦開采中不可或缺的機電設備，在開采過程中采煤機開采過程較為復雜，并且啟動與停止頻率較為頻繁，強行受阻會影響采煤機的使用壽命。因此將變頻技術引入到采煤機工作中，使采煤機能夠以一種勻速的方式進行工作，控制采煤機下滑和溜車的現象，實現采煤機調節精準控制。

3.2 變頻技術在提升機電設備中的應用

提升機在煤礦開采中的作用是將設備、物料、人員從地面輸送到地下，或者把設備、人員等提升到地面，起到地上與地下的運輸作用。在煤礦開采過程中，提升機每天都需要上下頻繁使用，不同物資的運輸對于速度的要求不同，例如設備的運輸的速度要比人員運輸的速度慢，如果都以運輸設備的速度運輸人員會降低煤礦生產的效率。并且頻繁地上下操作提升機所消耗的電能非常大。所以引入變頻技術，控制提升機上下運輸的速度，可以滿足不同運輸的需求，同時還可以降低電能的消耗。此外，傳統提升機在控制上下速度時會選擇通過增減電機的電阻來完成速度的變化，這種方式一方面調節速度的范圍較小，另一方面調速的穩定性難以保障，極易造成電阻的損壞。而引入變頻技術，通過電路程式來調節提升機的速度，提高了變速的范圍，并能夠提升變速的穩定性，這樣還可以延長提升機電機的使用壽命。

3.3 變頻技術在皮帶機電設備中的應用

皮帶機是運輸礦車的主要工具，由于礦料的重量大，所以皮帶機運轉需要大功率的電機，這樣在皮帶機啟動和停止過程中，都會給皮帶機造成強大的阻力，容易導致皮帶機的損壞，而且會加劇皮帶機皮帶的老化和斷裂。皮帶機如果采用勻速運輸，礦料進入皮帶機傳送和從皮帶機卸下時，太快不利于人工的操作，太慢又影響生產效率。引入變頻技術則可以通過數控使皮帶機根據需求進行調速，啟動和停止過程都予以緩沖，降低皮帶機機械的磨損，同時根據礦料上皮帶機和下皮帶機的及時操作自動變頻，使皮帶機運輸更加科學和人性化。

3.4 變頻技術在通風機電設備中的應用

通風機是煤礦井下作業必備的氣流交換設備，他可以保證井下工作人員的有氧呼吸。由于煤礦開采在隨著深度的不斷加大，換氣壓力也越來越大，通風機的功率要求就不斷的增加，所以需要通風機具有隨井深加深而不斷提高通風的能力，如果采用同一風速，可能造成在一定深度一下供氧不足，或者在較淺深度通風過大，造成能源的浪費。這就需要變頻技術對通風機進行控制，以保證在不同深度環境下作業的人員能夠擁有充足的氧氣。此外，通過變頻技術對通風機風量的調節，可以在一定程度上減少能源的消耗，為煤礦企業節約生產成本。

結語

變頻技術在煤礦機電設備的應用具有非常重要的作用，通過變頻技術可以有效地控制煤礦機電設備的啟動與停止，并通過調節變速器設備，控制煤礦的生產節奏，由此可以做到提高生產效率，降低能源消耗，實現節能環保目標。隨著煤礦機電設備智能化的發展，變頻技術的應用將更加廣泛和頻繁，并且隨著機電一體化、人工智能技術、網絡技術等的加入，變頻技術與各項技術相結合，再由變頻技術對煤礦機電設備進行控制，實現煤礦開采科技化、智能化。由此可見，變頻技術作為未來各項技術對機電設備操作的關鍵環節，在任何技術上都具有不可或缺的作用。

參考文獻

[1]王忠林.探討我國煤礦機電設備中變頻節能技術的應用[J].中小企業管理與科技，2015（27）：105-105.[2]林勇.煤礦機電設備中變頻節能技術的應用分析[J].能源與節能，2015（8）：89-90.[3]田振伍.論述煤礦機電設備中變頻節能技術的應用[J].工程技術：全文版，2016（9）：28.[4]王芹.煤礦機電設備變頻節能技術的應用探究[J].山東煤炭科技，2016（1）：98-99.[5]劉洋.關于煤?V機電設備中變頻節能技術的思考[J].機械管理開發，2016，31（9）：189-191.