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特厚煤层采放协调智能群组放煤工艺模型及关键技术研究 被引量：1
1
作者 李东印 王祖洸 +5 位作者 王伸 李化敏 彭维平 李红斌 张国澎 张旭和 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期22-33,共12页
目的综放开采是特厚煤层安全高效的开采方法,放煤环境复杂多变、采放协调难度大、放煤工艺及参数受控因素多,导致智能化综放开采尤其是智能放煤控制技术发展较为缓慢。针对特厚煤层综放面群组放煤下的智能化放煤控制难题,方法采用理论... 目的综放开采是特厚煤层安全高效的开采方法,放煤环境复杂多变、采放协调难度大、放煤工艺及参数受控因素多,导致智能化综放开采尤其是智能放煤控制技术发展较为缓慢。针对特厚煤层综放面群组放煤下的智能化放煤控制难题,方法采用理论分析、实验室仿真试验、计算机控制软件研发、现场试验与示范等方法,以“智能群组放煤机理-采放协调控制理论及方法-放煤工艺决策模型-放煤软件现场应用”为主线展开深入研究。结果结果表明:提出多放煤口群组协同放煤方法,以连续群组放煤为例,揭示了多放煤口群组协同放煤下的顶煤放出体和煤岩分界面的空间关系;深入剖析综放工作面的采放协调关系及群组放煤逻辑,提出特厚煤层综放面采放协调智能放煤控制理论,构建了综放面采放时间、空间和运能协调控制模型和基于强化学习及隐马尔科夫随机场模型的群组放煤协同控制决策方法,为智能化放煤决策与精准控制提供可靠理论基础;深度融合地质信息与采放工艺参数,建立了综放面多源信息数据库,为智能决策及数字孪生提供数据基础。结论基于群组放煤条件下的采放协调特征,构建了智能放煤决策模型,自主研发智能放煤决策系统(软件),实现了智能放煤工作面年产1500万t。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放开采 智能放煤 采放协调 群组放煤
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煤矿综采工作面人员入侵危险区域智能识别方法 被引量：2
2
作者 毛清华 翟姣 +2 位作者 胡鑫 苏毅楠 薛旭升 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1347-1361,共15页
为解决煤矿综采工作面人员尺度多变、危险区域动态变化等因素导致人员入侵危险区域时,视频AI识别准确率不高的问题,提出一种RSCA-YOLOv8s与危险区域自动划分的煤矿综采工作面人员入侵危险区域智能识别方法。针对综采工作面人员识别准确... 为解决煤矿综采工作面人员尺度多变、危险区域动态变化等因素导致人员入侵危险区域时,视频AI识别准确率不高的问题,提出一种RSCA-YOLOv8s与危险区域自动划分的煤矿综采工作面人员入侵危险区域智能识别方法。针对综采工作面人员识别准确率低问题,在YOLOv8s模型基础上引入RFAConv-SE(Squeeze-and-Excitation with Receptive-Field Attention Convolution)与CCNet(Criss-Cross Attention Network)注意力模块提高复杂背景图像中模型对全局及上下文信息的捕获能力,C2f模块融合Res2Net网络提高模型的多尺度和小目标人员特征提取能力,通过改进的SPCASFF(Adaptive Structure Feature Fusion with Sub-Pixel Convolution layer)模块提升模型对多尺度人员特征的自适应融合能力。针对综采工作面摄像头跟随液压支架动态变化导致危险区域在视场范围内动态变化的问题,提出一种基于护帮板、挡煤板标志性目标关键特征点提取的危险区域自动划分方法。针对危险区域不规则变化与基于重叠度的判断方法参数设置困难的问题,提出一种基于射线法判断人员与危险区域像素坐标位置关系的人员入侵危险区域精准识别方法。通过消融试验、RSCA-YOLOv8s与YOLOv5s、YOLOv8-SPDConv等方法对比试验,以及综采工作面7组多场景危险区域自动划分与5组人员入侵危险区域识别试验测试,结果表明:RSCA-YOLOv8s的人员识别方法准确率更高,达到了97.2%,相较基线模型mAP@0.5提高了1.1%,mAP@0.5:0.95提高了2.5%,对小目标人员具有更准确的识别能力和更高的识别精度;该方法危险区域自动划分的平均准确率为97.285%,人员入侵危险区域的判别准确率为98%以上。 展开更多
关键词 综采工作面 人员入侵 危险区域 多尺度目标 YOLOv8s 区域自动划分
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基于运动姿态感知的综放支架主动控顶空间研究 被引量：1
3
作者 曾庆良 雷小万 +3 位作者 孟昭胜 万丽荣 班新亮 胡雨龙 《煤炭学报》 北大核心 2025年第1期645-660,共16页
综放支架是综放采场关键支护与主动放煤装置,其主动触支顶煤行为可有效引导顶煤智能有序破碎。为开展支架主动扰控顶煤理论及相关研究,明确综放支架对顶煤的主动触支工作空间,提出一种综放支架各部件相对空间姿态及绝对空间位姿动态感... 综放支架是综放采场关键支护与主动放煤装置,其主动触支顶煤行为可有效引导顶煤智能有序破碎。为开展支架主动扰控顶煤理论及相关研究,明确综放支架对顶煤的主动触支工作空间,提出一种综放支架各部件相对空间姿态及绝对空间位姿动态感知方法,以期提升综放支架对顶煤碎放过程可控性。首先,借助Denavit-Hartenberg(D-H)方法建立了综放支架空间姿态数学模型,分析得到支架顶梁和放煤机构在各关节节点坐标系与本体坐标系下坐标,明确了综放支架各关键部件之间的相对姿态及运动耦合关系;在此基础上建立了综放工作面全局感知模型并求解得到了支架的绝对空间位姿数据,获得了工作面顶板、底板倾角对综放支架空间支护姿态影响。其次,提出并计算了综放支架顶梁触支空间和放煤机构支护空间分布模型,获得了综放支架对顶煤的主动调控范围,同时使用初值优选的Levenberg-Marquardt(L-M)优化算法探究支架主动触顶姿态的调控方法与立柱的有效驱动行程。最后,搭建了支架姿态数据采集系统,依托山东省菏泽市赵楼煤矿7303综放工作面获取了支架运动过程中真实空间姿态参数数据,对比理论解算数据与传感器实测数据,验证了该空间位姿测量方法的可行性与准确性。结果表明,使用该方法解算的顶梁姿态与传感器测量结果重合率达98.26%,为进一步提高支架的空间位姿感知技术提供了研究思路。 展开更多
关键词 智能综放开采 综放支架 触支空间 顶煤调控 触顶姿态
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煤矿综采工作面多因素耦合作用下人员热舒适影响规律研究
4
作者 吴立荣 王乙帆 +1 位作者 李佳敏 刘萱 《山东科技大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期28-40,共13页
高温高湿环境严重影响工人热舒适性,为明确综采面工人热舒适影响规律,选取采煤机司机和液压支架工为研究对象,运用Airpak软件数值模拟环境因素、服装热阻、劳动强度变化情况下人体热舒适指标——工人预测平均评价-预测不满意百分率(PMV-... 高温高湿环境严重影响工人热舒适性,为明确综采面工人热舒适影响规律,选取采煤机司机和液压支架工为研究对象,运用Airpak软件数值模拟环境因素、服装热阻、劳动强度变化情况下人体热舒适指标——工人预测平均评价-预测不满意百分率(PMV-PPD)变化规律。结果表明,在高温高湿环境下仅改变送风速度或湿度,不能使工人处于舒适状态;工人周围环境湿度随着送风温度的降低而减小,可通过调节温度调整人员舒适性;在同等外界条件下,劳动强度增大不舒适感增强;井下环境温度越高,服装热阻对工人热舒适的影响程度越大。当送风温度27℃时,送风相对湿度50%~53%、送风速度0.5~3.5 m/s,工人比较舒适;当送风温度30℃时,送风相对湿度50%、送风速度2.8~3.5 m/s,工人比较舒适。通过实验舱试验所测参数计算的PMV-PPD结果与数值模拟结果一致。同时,心率受温度影响最大,在温度高于34℃、湿度高于75%的高温高湿环境下,轻度体力劳动者心率在工作30 min后出现波动,中度体力劳动者心率在工作20 min后出现波动,故可将20 min作为一个工作周期。以上研究对于优化工作环境,使工人能够舒适、安全、健康工作提供了理论基础。 展开更多
关键词 综采工作面 热舒适性 环境因素 服装热阻 劳动强度
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综采面终采撤架期防灭火定量化注胶技术研究
5
作者 谢军 刘润杭 +2 位作者 徐书荣 高永文 王怡 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期112-118,共7页
为降低工作面终采撤架期间的自燃风险,提升防灭火措施中胶体压注过程的可控性,以青龙煤矿21802综采工作面终采期注胶防灭火为工程背景,研发出一种定量精准的自动制胶泵送装置。同时计算并确定了胶体扩散半径、组分配比、压注量等关键注... 为降低工作面终采撤架期间的自燃风险,提升防灭火措施中胶体压注过程的可控性,以青龙煤矿21802综采工作面终采期注胶防灭火为工程背景,研发出一种定量精准的自动制胶泵送装置。同时计算并确定了胶体扩散半径、组分配比、压注量等关键注胶参数,继而以所研发的装置为载体,以推导得出的关键注胶参数为依据,开展了架间定量压注与端头压注相结合的现场防灭火注胶应用试验。研究结果表明:运用所研发的注胶装置并结合关键参数进行注胶,有效降低了工作面进回风隅角及支架后采空区的CO浓度,CO浓度从注胶前最高的14×10^(-6)降至1×10^(-6)以下。与大面积粗放型注胶相比,该方法显著降低了成本,保障了工作面终采撤架期间的安全。 展开更多
关键词 综采工作面 终采撤架期 采空区 防灭火 注胶技术
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特厚煤层综放工作面底鼓机制及控制技术
6
作者 朱志洁 王鹏 +3 位作者 李瑞琪 秦洪岩 史庆稳 陈昆 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第5期73-81,共9页
为解决特厚煤层综放工作面回采期间工作面底鼓问题,以陕西某矿ZF1409工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析与数值模拟等方法,探究特厚煤层综放工作面底鼓机制,并以此提出底鼓控制技术。结果表明:工作面严重底鼓区域主要集中在工作... 为解决特厚煤层综放工作面回采期间工作面底鼓问题,以陕西某矿ZF1409工作面为工程背景,采用现场调研、理论分析与数值模拟等方法,探究特厚煤层综放工作面底鼓机制,并以此提出底鼓控制技术。结果表明:工作面严重底鼓区域主要集中在工作面来压期间,支架工作阻力较大,且底板大多为泥岩或底煤较薄的区域;底板滑动面范围内以软弱泥岩为主,底板极限承载力较低,当底板载荷大于底板极限承载力时,底板载荷克服底板滑动面范围内岩层自重所产生的摩阻力及黏聚力,使岩体沿着底板滑动面滑移,造成工作面底鼓;通过分析ZF1409工作面底鼓模型可知:支架载荷在该工作面底鼓发生过程中起到了重要作用;特厚煤层综放开采条件下,近场关键层破断形成的“悬臂梁”结构造成支架工作阻力在短时间内急剧升高,导致工作面发生底鼓。基于此,采用井下区域水力压裂技术处理近场关键层,有助于控制工作面的底鼓。 展开更多
关键词 特厚煤层 综放工作面 底鼓机制 控制技术 近场关键层 水力压裂
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基于UeDiff-GAN的综采工作面目标检测与孪生体同步映射
7
作者 张帆 于洋 +7 位作者 戚振明 李海军 王春丽 杜潇 王柄印 张光磊 宋惠 席宸荣 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期9-15,21,共8页
矿井综采工作面数字孪生模型的构建过程需要手动构建实体的数字孪生3D模型,然后对实体进行目标检测,并根据实时检测结果控制3D模型,以确保孪生体与实体之间的同步映射关系。因此,对井下目标的实时、准确检测是实现虚实同步映射控制的关... 矿井综采工作面数字孪生模型的构建过程需要手动构建实体的数字孪生3D模型,然后对实体进行目标检测,并根据实时检测结果控制3D模型,以确保孪生体与实体之间的同步映射关系。因此,对井下目标的实时、准确检测是实现虚实同步映射控制的关键。目前主流的目标检测方法需要在传统模型中引入或改进模块,使得模型网络结构复杂、训练周期较长,降低了目标检测的实时性;同时,对于一些含高强度噪声的图像难以精确检测。针对上述问题,提出了一种基于UeDiff-GAN的综采工作面目标检测与孪生体同步映射方法。通过扩散模型对高质量样本进行加噪扩散,得到不同程度的加噪样本,然后使用生成对抗网络(GAN)模型进行训练;设计了平滑扩散算法,以控制扩散步长,加入不均衡扩散模块,以得到与预识别样本匹配的检测算法模型。使用Unity3D构建综采工作面3D模型并进行渲染,实现井下物理实体的对象孪生,据此构建综采工作面实体与其孪生模型的映射关系,根据井下不同位置的检测结果控制对应机器运动状态及姿态,实现孪生模型协同控制,从而实现过程孪生。在自制数据集上的实验结果表明:UeDiff-GAN模型对井下移动目标的平均检测精度较SSD,R-CNN,YOLOv7和Diff-GAN模型分别提升了19.4%,14.3%,9.1%,24.3%;检测速度较SSD,R-CNN分别提升了13.86,42.73帧/s;孪生模型与实体的实时性延迟至多为0.873 s。 展开更多
关键词 综采工作面 数字孪生 目标检测 虚实同步映射 扩散模型 生成对抗网络
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综放工作面过空巷超前支护技术研究与应用 被引量：2
8
作者 王栋晨 孙华清 +6 位作者 冯伟斌 王代峰 秦艳华 陈井龙 吕金龙 李然 曹峰 《中国煤炭》 北大核心 2025年第1期132-145,共14页
在遗煤复采过程中,工作面前方常存在与其推进方向交叉的空巷,为提高过空巷时辅运巷和回风巷围岩的安全稳定,实现煤炭的安全高效开采,在长壁放顶煤过空巷的开采基础上,结合SolidWorks、Rhino-Griddle、FLAC 3D软件,建立了液压支架支护、... 在遗煤复采过程中,工作面前方常存在与其推进方向交叉的空巷,为提高过空巷时辅运巷和回风巷围岩的安全稳定,实现煤炭的安全高效开采,在长壁放顶煤过空巷的开采基础上,结合SolidWorks、Rhino-Griddle、FLAC 3D软件,建立了液压支架支护、锚杆支护、锚杆+支架支护这3种不同的超前支护方式,对比分析了3种超前支护方式对围岩矿压及变形的影响,并给出了最优支护方式,同时探讨了过空巷时液压支架的承载特征。研究结果表明,邻近空巷时,液压支架支护方式能有效分担两帮压力和控制围岩变形,但在巷道顶部会出现开采扰动和空巷的应力叠加;锚杆支护方式通过破坏围岩的几何形态对两者的叠加效果进行了有效减弱,但围岩变形控制较差;锚杆+支架支护方式综合两者优势,支护效果最好。 展开更多
关键词 综放工作面 超前支护 过空巷 围岩变形 数值模拟
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厚硬顶板10 m超大采高工作面煤壁片帮特征及影响因素 被引量：2
9
作者 马镕山 徐刚 +3 位作者 任建超 张震 刘前进 蔺星宇 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期191-205,共15页
针对超大采高工作面易发生煤壁片帮的问题,以曹家滩煤矿122104超大采高工作面为背景,综合运用现场监测、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同顶板压力条件下超大采高工作面煤壁塑性区、应力及位移分布特征,建立了煤壁片帮力学模型,确... 针对超大采高工作面易发生煤壁片帮的问题,以曹家滩煤矿122104超大采高工作面为背景,综合运用现场监测、数值模拟和理论分析等方法,研究了不同顶板压力条件下超大采高工作面煤壁塑性区、应力及位移分布特征,建立了煤壁片帮力学模型,确定了煤壁挠度最大点位置,揭示了顶板压力变化对煤壁稳定性作用机理。研究结果表明:煤壁破坏以拉裂为主,且多发生在中部或中上部区域,其形态通常呈现为半月状内凹或台阶状,煤壁平均片帮深度为0.41 m,最大片帮深度平均为1.53 m,片帮层位主要出现在底板上方4.4~8.0 m高度范围内,煤壁片帮程度与顶板压力成直接相关性,周期来压期间片帮加剧。初次来压后形成悬臂梁及组合悬臂梁结构,随着工作面的推进,顶板垮落和煤壁破坏加重,超前支承压力峰值及应力集中系数显著上升,工作面煤壁片帮与矿压显现成正相关关系。数值模拟结果显示,随着开采深度的增加,顶板压力增大,煤壁稳定性降低。不同埋深下的煤壁压力对煤壁挠度表现出非对称特性,煤壁挠度随埋深的增加而增大,煤壁最大挠度位置随埋深的增加而沿煤壁逐步上移,最大变形区域在0.59~0.94倍采高处。 展开更多
关键词 超大采高工作面 煤壁片帮 顶板压力 煤壁力学模型 数值模拟
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村庄下孤岛工作面开采覆岩离层注浆减沉技术研究
10
作者 王比比 郭文兵 +4 位作者 郭明杰 杨恒 贾明魁 李度周 王志毅 《煤炭学报》 北大核心 2025年第S1期87-97,共11页
我国村庄建筑物下压煤量大,研究村庄下压煤开采对于提高煤炭资源采出率、缓解采掘接替紧张的矛盾具有重要意义。采用理论分析、工程试验、现场监测等方法研究了村庄下孤岛工作面软硬岩互层覆岩离层注浆减沉技术。通过对软硬岩互层覆岩... 我国村庄建筑物下压煤量大,研究村庄下压煤开采对于提高煤炭资源采出率、缓解采掘接替紧张的矛盾具有重要意义。采用理论分析、工程试验、现场监测等方法研究了村庄下孤岛工作面软硬岩互层覆岩离层注浆减沉技术。通过对软硬岩互层覆岩力学理论分析得出软硬岩互层条件下煤层开采后覆岩离层的发育特征,提出了一种多层位离层注浆减沉技术。同时研发并实施了一种覆岩、采空区“三步”帷幕-离层注浆技术。并针对多层位离层注浆技术特征分析探讨了多层位离层注浆的原理和优势、保护层厚度和稳定性、注浆压力和浆液渗透性及多层位离层空间体积和充填量等相关问题。通过现场试验和监测表明:采用离层注浆技术后地表下沉系数减少到0.15~0.17,地表减沉率为75.8%~79.3%。该研究有效地保护了地表建筑物,实现了村庄不搬迁采煤,并为建、构筑物下离层注浆工程减沉技术提供了重要参考。 展开更多
关键词 村庄下采煤 孤岛工作面 倾斜长壁开采 开采沉陷 离层注浆
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综采工作面自动化生产工艺研究与应用
11
作者 连东辉 袁瑞甫 +3 位作者 崔科飞 马祥 原鹏辉 潘坤 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期412-421,共10页
综采工作面采煤工作的任务是破煤、装煤、运煤、支护顶板、采空区处理这5个工序。智能化综采面需要各个装备在程序的控制下相互配合自动完成5个工序的任务,对于不同条件的工作面需要设计采煤机动作、支架跟机动作的详细流程。根据目前... 综采工作面采煤工作的任务是破煤、装煤、运煤、支护顶板、采空区处理这5个工序。智能化综采面需要各个装备在程序的控制下相互配合自动完成5个工序的任务,对于不同条件的工作面需要设计采煤机动作、支架跟机动作的详细流程。根据目前综采面智能化装备的功能特点,提出了适用于不同煤层条件的4种智能化生产工艺流程。对于近水平且赋存稳定煤层的工作面,设计了14道的采煤机自动化截割工序以及9个步骤的支架自动化跟机作业流程,解决了自动化端头进刀及割三角煤问题,大大提高了生产效率。针对倾斜煤层、大倾角煤层以及特厚急倾斜煤层等复杂条件,分别提出了中部斜切进刀割煤工艺流程、大倾角煤层端部反向进刀单向割煤工艺流程、单摇臂采煤机中部斜切进刀割煤工艺流程。相关工艺在多个矿井现场应用,大大提高了智能化装备的自动化使用率,取得了较好的减人提效效果,对类似条件的智能化综采面生产工艺流程的设计和应用有重要参考价值。 展开更多
关键词 综采工作面 自动化 生产工序 复杂煤层
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综放工作面沿空留巷墩柱巷旁支护承载规律及失稳判据
12
作者 刘子璐 余伟健 +4 位作者 马占国 李烨 龚鹏 王平 吴根水 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2394-2412,共19页
巷旁支护体与顶板接触面岩体的稳定是沿空留巷成功的关键,针对厚煤层综放工作面沿空留巷墩柱式巷旁支护体与巷内顶煤接触面失稳导致“冲顶、倒柱”难题,阐述了基本顶破断运移对下位煤岩顶板施载的几个主要阶段,建立了多跨非连续荷载作... 巷旁支护体与顶板接触面岩体的稳定是沿空留巷成功的关键,针对厚煤层综放工作面沿空留巷墩柱式巷旁支护体与巷内顶煤接触面失稳导致“冲顶、倒柱”难题,阐述了基本顶破断运移对下位煤岩顶板施载的几个主要阶段,建立了多跨非连续荷载作用下沿空留巷顶板力学分析模型,推导了墩柱在顶板深度方向引起的附加应力方程,揭示了墩柱巷旁支护体与顶板的应力传递机制,探讨了柱-顶接触面失稳模式,基于莫尔-库仑准则构建柱顶煤岩滑移模型,明确了影响柱-顶接触面顶煤稳定性的主控因素,开展了不同应变率下煤的力学性能指标试验,结果表明:柱顶区域煤体能量集度最高,并沿顶板深度方向逐渐降低;相邻墩柱跨中顶板浅表位置能量集度最低,并沿深度方向逐渐升高;柱-顶接触面边缘位置能量降梯度最大,是导致煤体畸变滑移的重要原因。当顶煤厚度、残余边界距离和施载宽度为定值时,柱-顶接触面临界荷载仅受顶煤体的黏聚力c,内摩擦角φ值影响。试验表明煤的c,φ值与应变率呈正相关,上覆岩层运移过程中动压施载持续时间越短,柱顶煤体表现出的极限承载能力越高。数值计算表明巷道顶板煤体的强化可提高柱-顶接触面煤体极限承载能力,并有助于相邻墩柱和顶板之间形成更稳定的力链骨架,降低墩柱“冲顶、倒柱”风险。结合王庄煤矿91-101风巷实际工程地质条件,提出合理的支护参数和顶煤强化方案,避免了“冲顶、倒柱”发生,将围岩变形量控制在了合理范围。 展开更多
关键词 综放工作面 沿空留巷 柱-顶接触面 应力传递 失稳判据
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煤矿综采工作面多参量智能化安全预警平台研究与应用 被引量：2
13
作者 杨小勇 王小勇 +2 位作者 白彦飞 路宝宏 李甲 《中国煤炭》 北大核心 2025年第7期151-156,共6页
为了提高煤矿综采工作面安全预警水平,降低安全事故发生概率,实现矿井高质量发展,以陕西小保当矿业有限公司一号矿井(以下简称“小保当一号矿井”)为研究对象,构建了煤矿综采工作面多参量智能化安全预警平台。介绍了该平台的总体架构设... 为了提高煤矿综采工作面安全预警水平,降低安全事故发生概率,实现矿井高质量发展,以陕西小保当矿业有限公司一号矿井(以下简称“小保当一号矿井”)为研究对象,构建了煤矿综采工作面多参量智能化安全预警平台。介绍了该平台的总体架构设计和关键技术,详细阐述了该平台感知层、通信层、分析层、应用层四大部分的组成和功能。该平台通过数字滤波算法,有效剔除了误差可能导致的偏差数据,并对参数发展变化趋势进行有效预测,实现综采工作面安全预警。通过在小保当一号矿井应用表明,该平台的投入既降低了煤矿安全管理压力,又为煤矿综采工作面安全生产提供了科学依据,直接降低人工投入与安全培训成本达944万元。 展开更多
关键词 综采工作面 多参量 安全预警平台 数字滤波算法
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综采工作面风流-煤尘逸散规律及防控技术研究 被引量：2
14
作者 高成 刘立仁 +1 位作者 郑磊 吕明杰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第1期111-118,共8页
综采工作面采煤机在截割煤体时会产生明显的湍流风,使得采煤区风速发生变化,诱导煤尘颗粒向人行道区域横向扩散。为探究截割湍流风对截割煤尘横向扩散规律的影响,采用多重参考系(MRF)模型对滚筒旋转割煤进行仿真,对不同割煤状态下综采... 综采工作面采煤机在截割煤体时会产生明显的湍流风,使得采煤区风速发生变化,诱导煤尘颗粒向人行道区域横向扩散。为探究截割湍流风对截割煤尘横向扩散规律的影响,采用多重参考系(MRF)模型对滚筒旋转割煤进行仿真,对不同割煤状态下综采工作面风流-煤尘耦合运移规律进行数值模拟,得到工作面风流分布与煤尘浓度分布的关系。为降低截割湍流风对煤尘横向扩散的影响,提出一种采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统,通过安装在支架顶梁或前探梁上的喷雾装置在采煤机滚筒与人行道间形成雾幕,削弱截割湍流风的扰动作用,阻隔煤尘颗粒横向扩散,实现对滚筒截割尘源的动态跟踪。仿真结果表明,不同割煤状态下滚筒转动产生的截割湍流风使风流向人行道区域发生偏移,当滚筒转速为29.29 r/min、系统风速为1.40 m/s时,其横向偏移分速度可超过0.54 m/s,并使煤尘颗粒向人行道区域扩散,出现浓度超过300 mg/m3的煤尘团,尤其是顺风割煤时煤尘横向扩散更为明显,人行道处煤尘浓度达385.12 mg/m^(3)。现场测试结果表明,采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术的降尘率达83.68%,且单个喷洒点的待机能耗低于10 W。 展开更多
关键词 综采工作面 煤尘治理 多重参考系模型 截割湍流风 截割煤尘横向扩散规律 尘源跟踪 喷雾降尘 MRF
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煤矿井下重点场所5G覆盖性能研究及验证 被引量：1
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作者 索智文 王亚坤 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期34-40,共7页
当前矿用5G专网相关研究主要面向系统架构和上层应用,结合井下实际环境对矿用5G底层技术特性的研究成果较少。为进一步推动矿用5G技术的高适配性发展和高可靠性应用,从矿用5G覆盖性能影响因素、煤矿重点场所矿用5G传输性能及现场测试3... 当前矿用5G专网相关研究主要面向系统架构和上层应用,结合井下实际环境对矿用5G底层技术特性的研究成果较少。为进一步推动矿用5G技术的高适配性发展和高可靠性应用,从矿用5G覆盖性能影响因素、煤矿重点场所矿用5G传输性能及现场测试3个方面展开研究。理论分析了5G工作频段、工作面或巷道截面面积、巷道壁粗糙度等与矿用5G覆盖性能的关系,结果表明:工作频段越低、工作面或巷道截面面积越大、巷道壁粗糙度越小、遮挡因素越少,则矿用5G覆盖性能越好。梳理了煤矿井下主运巷道、辅运巷道、综采工作面和掘进工作面的工作条件和环境因素等,得出结论:辅运巷道截面较大、粗糙度较低、遮挡相对少,5G覆盖性能最优;为改进上述场所中5G覆盖性能,宜采用低频段信号进行5G传输与覆盖。在4个煤矿的不同工作场所,采用900 MHz频段测试矿用5G传输性能,结果表明:辅运巷道极限覆盖距离超过700 m,主运巷道极限覆盖距离达450 m,综采工作面部署2个基站可实现稳定覆盖且上行传输速率保持在90 Mbit/s以上,掘进工作面距5G基站150 m处上行传输速率达68.2 Mbit/s。测试结果与理论分析一致,验证了矿用5G可有效满足不同工作场所的应用需求。 展开更多
关键词 矿用5G 覆盖性能 主运巷道 辅运巷道 综采工作面 掘进工作面
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综采工作面整体三维空间直线度评估研究
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作者 刘堃 宋宇科 +3 位作者 谢嘉成 王丽杰 王学文 王永峰 《工矿自动化》 北大核心 2025年第10期69-77,共9页
现有综采工作面直线度评估方法采用平面直线度,通过液压支架或刮板输送机单一装备信息描述直线度,且未考虑外部因素和装备间的相对关系,无法准确、全面反映实际工况下综采工作面的直线度情况。针对上述问题,提出了一种综采工作面整体三... 现有综采工作面直线度评估方法采用平面直线度,通过液压支架或刮板输送机单一装备信息描述直线度,且未考虑外部因素和装备间的相对关系,无法准确、全面反映实际工况下综采工作面的直线度情况。针对上述问题,提出了一种综采工作面整体三维空间直线度评估方法。在三维空间条件下,基于三级坐标体系,利用刮板输送机、液压支架群自身轨迹与自身直线度基线的偏差程度评估单一综采装备直线度,在此基础上,融合煤层曲面与装备偏差、浮动连接机构推进误差,完成对综采工作面整体三维空间直线度的评估。该方法采用三维空间直线度,相较二维平面直线度可减小误差,有效消除平面投影导致的形态失真效应;采用整体装备直线度,可以有效解决单一装备直线度无法全面表达综采工作面整体情况的问题;考虑煤层装备耦合关系、刮板输送机窜动量,可使直线度求解与评估更接近实际工况,显著提高直线度求解与评估的精度。实验结果表明,采用所提方法得到的直线度评估结果与标准差方法较为接近,验证了其准确性,此外,通过多方面偏差评估,可实时动态分析某时刻可能对直线度造成影响的因素所在并及时调整。 展开更多
关键词 综采工作面 综采装备 三维空间直线度 整体装备直线度 整体空间直线度
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综放工作面采动过程顶煤变形与支护
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作者 董昊福 李超 +4 位作者 张玮 殷凌霄 刘扬 王凤超 钮月 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第17期7107-7114,共8页
为了研究综放工作面采动过程顶煤区域的变形与支护问题,以东峡煤矿项目综放工作面为工程背景,根据该项目综放工作面具体煤层特性,分析综放工作面支架的架型、支护强度等参数,同时结合现场监测资料,验证液压支架的额定工作阻力是否满足... 为了研究综放工作面采动过程顶煤区域的变形与支护问题,以东峡煤矿项目综放工作面为工程背景,根据该项目综放工作面具体煤层特性,分析综放工作面支架的架型、支护强度等参数,同时结合现场监测资料,验证液压支架的额定工作阻力是否满足工作面现场要求。采用离散元软件模拟分析方法对东峡煤矿项目综放工作面采动过程顶煤变形和支护进行了数值模拟研究,对其应用效果进行验证。随着工作面继续向前推进,上覆基本顶发生周期性垮落,平均周期来压步距在20 m左右。此外,液压支护对于综放工作面的支护效果并未随着推进长度的增加而发生较大变化。根据现场监测数据和计算结果可知,选用的液压支架能满足项目综放工作面支护要求。 展开更多
关键词 综放工作面 煤层特性 支护参数 数值模拟 顶煤变形
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综放工作面长短孔多维水力压裂初次放顶技术研究
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作者 刘勇 李明轩 +2 位作者 刘永强 王滨 宋生儒 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期88-95,共8页
针对综放工作面切眼顶板上覆较厚煤层,导致初次放顶时常规措施无法有效弱化基本顶的难题,提出长短孔多维水力压裂方法。该方法在保障施工安全的基础上,可在施工时间与空间上形成优势互补,实现基本顶弱化。以金鸡滩煤矿12^(-2)上111综放... 针对综放工作面切眼顶板上覆较厚煤层,导致初次放顶时常规措施无法有效弱化基本顶的难题,提出长短孔多维水力压裂方法。该方法在保障施工安全的基础上,可在施工时间与空间上形成优势互补,实现基本顶弱化。以金鸡滩煤矿12^(-2)上111综放工作面为工程背景,通过理论计算、数值模拟和现场试验,分析长短孔多维水力压裂方式下的覆岩移动规律。结果表明:经长短孔多维压裂弱化后,坚硬顶板初次断裂步距相比短孔压裂模型缩短10 m,且顶板逐段分层垮落,来压较为缓和。初次放顶试验后,通过水压监测、钻孔窥视、出水观测等现场施工记录对裂缝扩展效果进行评估。结果显示:短孔压裂在低位形成密集复杂交叉缝网,长孔压裂在高位形成区域裂缝,促使大块岩体整体向下作用于短孔压裂区,实现顶板及时垮落。跟踪111工作面初采期间的顶板垮落及来压情况,并与相邻的113工作面对比发现,初次来压步距由155 m缩短至40.8 m,表明长短孔多维水力压裂可促使顶板及时分段垮落并充实采空区,取得了良好的安全效果。 展开更多
关键词 综放工作面 厚顶煤 水力压裂 定向钻孔 初次放顶
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采煤工作面图像超分辨率技术研究
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作者 马英 雷声 《矿业安全与环保》 北大核心 2025年第3期1-7,共7页
受煤矿井下不均匀光照及煤尘、水雾等因素影响,井下采煤工作面图像采集往往存在分辨率低、细节缺失、纹理清晰度差等问题,给工作面远程监控、机器视觉等技术的应用带来诸多不利影响。提出了一种基于残差混合注意力机制的超分辨率生成对... 受煤矿井下不均匀光照及煤尘、水雾等因素影响,井下采煤工作面图像采集往往存在分辨率低、细节缺失、纹理清晰度差等问题,给工作面远程监控、机器视觉等技术的应用带来诸多不利影响。提出了一种基于残差混合注意力机制的超分辨率生成对抗网络模型:在生成器的特征提取过程中加入残差块,提升网络深度和学习效果;引入通道注意力与空间注意力机制,提升对图像边缘纹理特征和局部细节的恢复效果;优化损失函数,保留重建图像细节纹理,提升主观质量;通过判别器识别生成器重建图像,实现生成器与判别器的对抗训练,在小样本数据集上优化模型效果。试验证明了该模型在矿井采煤工作面图像超分辨率方面的有效性:所提出的模型算法相较现有主流算法在矿井采煤工作面设备图像数据集的4倍缩放上实现了明显效果提升,峰值信噪比(PSNR)平均提升8.57%,结构相似度(SSIM)平均提升1.43%。 展开更多
关键词 采煤工作面图像 超分辨率 残差块 注意力机制
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基于双目相机的综放工作面放煤量监测系统设计
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作者 邬杰 张宁波 +1 位作者 殷培东 宋旭斌 《煤炭工程》 北大核心 2025年第6期1-8,共8页
为解决现有基于自然射线的煤矸识别方法无法直接计算放煤口混矸率的问题,设计了基于双目相机的综放工作面放煤量监测系统。该系统通过监测放煤口放出量,结合自然射线煤矸识别数据计算混矸率,辅助确定合理的放煤口关闭时机。系统采用栅... 为解决现有基于自然射线的煤矸识别方法无法直接计算放煤口混矸率的问题,设计了基于双目相机的综放工作面放煤量监测系统。该系统通过监测放煤口放出量,结合自然射线煤矸识别数据计算混矸率,辅助确定合理的放煤口关闭时机。系统采用栅线投影法,向放煤口附近刮板输送机的煤流表面投影栅格图像,利用双目相机扫描获取煤流轮廓的高精度点云数据;通过投影和微距格网划分构建三维点云模型,引入有限元体积计算方法切片处理,结合梯形法计算切片体积并求和,得到煤流总体积。同时设计伸缩支架结构,实现探测器的灵活调节与安全保护。实验室试验表明,系统在不同煤流堆积状态下测量误差均低于5%。其中,平铺状态误差约5%,堆体状态误差4.6%~4.9%,均方根误差0.2952,显示出高精确度与稳定性。该系统为综放工作面智能化放煤提供了可靠的实时监测数据,支持混矸率精准计算,对提升煤矸自动识别技术的实用性具有重要意义,为煤矿智能化建设提供了新的技术手段。 展开更多
关键词 综放开采 放煤量监测 双目相机 点云模型 放顶煤 采煤工艺
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