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论“采煤就是采数据”的学术思想
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作者 马宏伟 薛旭升 +7 位作者 毛清华 齐爱玲 王鹏 聂珍 张旭辉 曹现刚 赵英杰 郭逸风 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期272-283,共12页
煤矿智能化的核心是综采工作面的智能化,综采工作面智能化的关键是数字化。为了提高综采工作面的智能化水平,提出了“采煤就是采数据”的煤矿综采工作面智能化开采学术思想,凝练了数字工作面构建、精准截割、设备位姿检测与控制、设备... 煤矿智能化的核心是综采工作面的智能化,综采工作面智能化的关键是数字化。为了提高综采工作面的智能化水平,提出了“采煤就是采数据”的煤矿综采工作面智能化开采学术思想,凝练了数字工作面构建、精准截割、设备位姿检测与控制、设备群速度控制和设备群协同控制等五大关键技术,阐述了基于五大关键技术的学术思想内涵,构建了基于数字工作面智能开采的学术思想体系架构。针对综采工作面数字煤层构建问题,融合数字煤层数据、设备群数据等,利用空间插值算法、数字孪生技术等构建数字工作面,构建了包括数字煤层数据、历史截割位姿和速度数据、采煤量数据、设备群协同数据等的数据库,阐述了多源数据融合的数字工作面动态更新方法,提高数字工作面模型的精度;针对综采工作面精准截割问题,阐述了融合数字煤层驱动的截割轨迹规划数据和历史截割位姿数据的轨迹规划方法,以及基于规划轨迹数据的智能插补轨迹跟踪控制方法,利用人工智能算法对规划截割轨迹数据和轨迹跟踪控制的位姿插补数据进行迭代优化,提高截割轨迹规划和轨迹跟踪控制精度;针对综采工作面设备位姿检测与控制问题,阐述了基于多传感器融合数据的工作面装备位姿精准检测方法,以及基于神经网络算法的位姿控制方法,通过位姿感知数据和位姿控制数据的深度融合与迭代优化,实现综采工作面设备群位姿的精准检测与控制;针对综采工作面设备群速度控制问题,提出力−电耦合的截割载荷测量方法,以及基于人工智能寻优算法的速度智能控制方法,融合截割载荷数据和采煤量数据,利用人工智能寻优算法决策最优的牵引速度、截割速度、运煤速度,实现基于设备群速度匹配的高效智能截割控制;针对综采工作面设备群协同控制问题,阐述了基于人工智能算法的设备群主从协同控制方法,以采煤机位姿与速度控制数据作为主导者,刮板输送机和液压支架控制数据作为跟随者,利用人工智能神经网络算法求解最优的设备群位移与速度协同控制参数,实现设备群智能高效安全作业。“采煤就是采数据”五大关键技术已经在煤矿中得到应用,验证了学术思想的可行性。“采煤就是采数据”的学术思想为突破煤炭智能开采的关键技术难题奠定了理论基础。 展开更多
关键词 数字工作面 截割轨迹规划 位姿控制 速度控制 协同控制
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大采高工作面厚层砂岩破断运移及支架载荷特性研究
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作者 王君 王飞 宋万新 《煤炭工程》 北大核心 2025年第9期207-216,共10页
针对大采高工作面厚层砂岩顶板破断矿压显现剧烈难题,基于理论分析、相似模拟实验及现场试验,对小保当煤矿一号井大采高工作面覆岩运移及矿压显现规律进行研究。研究结果表明:液压支架工作阻力P与直接顶悬顶长度L4成反比,与基本顶悬臂... 针对大采高工作面厚层砂岩顶板破断矿压显现剧烈难题,基于理论分析、相似模拟实验及现场试验,对小保当煤矿一号井大采高工作面覆岩运移及矿压显现规律进行研究。研究结果表明:液压支架工作阻力P与直接顶悬顶长度L4成反比,与基本顶悬臂梁长度L1、回转角度θ及其基本顶上覆载荷强度成正相关;大采高一次采全高工作面一次回采期间采空区岩梁总体呈现“F”型分布,基本顶初次垮落步距约为70 m,周期垮落步距约为15 m,矿压集中系数约为1.8;二次回采期间留设煤柱周围岩梁总体呈现“T”型分布,基本顶初次垮落步距约为50 m,周期垮落步距约为15 m,矿压集中系数约为2.2,二次采动期间覆岩顶板应力集中度显著较高;煤柱区域呈现高应力集中;工作面二次采动期间支架载荷强度相较于单一采面采动期间高约21%,来压期间液压支架工作阻力增幅显著小于一次回采,此外,工作面上部临空段应力载荷显著较高;基于研究结果,生产矿井更新新型液压支架,并增大了额定工作阻力,有效提升了工作面的安全回采系数。 展开更多
关键词 大采高工作面 支架载荷 相似模拟 应力分布
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基于多重信息自注意力的综采工作面目标行为识别
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作者 杨艺 杨艳磊 +1 位作者 王田 王科平 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1425-1442,共18页
综采工作面关键设备和人员的行为识别是开采环境信息智能感知的基础和核心。然而,综采工作面光照条件普遍较差,煤尘和水雾等干扰容易引起视频画面模糊,导致识别目标行为的关键特征难以提取,使得设备和人员的行为识别准确度无法达到实际... 综采工作面关键设备和人员的行为识别是开采环境信息智能感知的基础和核心。然而,综采工作面光照条件普遍较差,煤尘和水雾等干扰容易引起视频画面模糊,导致识别目标行为的关键特征难以提取,使得设备和人员的行为识别准确度无法达到实际工程应用的标准。为此,基于ResT网络架构,建立一种包含空间、时间、通道的多重信息自注意力模型和特征融合机制,扩展了模型特征提取的信息源,将其从单纯的空间信息扩展到空间、时间和通道的多重信息,提升了模型对目标行为的表征能力。其中,空间信息是对目标行为在空间上的深度解析,展现了目标的纹理、位置和形状等一系列深层特征;时间信息是从连续的视频帧中提取目标行为的时序特征,反映了行为发生的顺序以及演变关系;通道信息则是对空间和时间层面上的扩展与深入,从多角度挖掘空间和时间信息,并将原始数据表征在特征通道上,提供了目标行为的全局特征。算法的有效性在综采工作面行为识别数据集上进行了验证和对比试验。结果表明:在真实综采工作面环境下,行为识别的准确度可达到96.90%。相较于Swin-Transformer、Timesformer等主流的行为识别算法,识别准确率分别提升了11.06%和10.62%。算法经过ONNX模型转换和TensorRT加速后,在GPU上实现了推理,具备工程应用价值。据此,研发了综采工作面行为识别系统,并将算法模型以插件的形式嵌入到行为识别系统的Pipeline中,实现在DeepStream框架下对综采工作面关键设备和人员行为的实时推理和准确识别。 展开更多
关键词 工作面 行为识别 空间−时间−通道信息 网络模型 工程部署
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充填工作面异常气体对传感器交叉干扰的影响研究
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作者 陆伟 罗瑞 +3 位作者 张青松 卓辉 李金亮 朱思超 《中国安全科学学报》 北大核心 2025年第2期40-48,共9页
为明确充填工作面回风隅角CH_(4)、CO传感器异常报警的具体原因,开展传感器异常报警诱因的系统性分析。首先,通过充填材料程序升温-气相色谱(GC)试验,并结合现场GC分析结果,判断CH_(4)、CO传感器报警是否由CH_(4)、CO气体体积分数超限所... 为明确充填工作面回风隅角CH_(4)、CO传感器异常报警的具体原因,开展传感器异常报警诱因的系统性分析。首先,通过充填材料程序升温-气相色谱(GC)试验,并结合现场GC分析结果,判断CH_(4)、CO传感器报警是否由CH_(4)、CO气体体积分数超限所致;然后,利用便携式气体检测仪监测各类充填原材料,确定导致传感器报警的主要充填原材料;最后,进行GC-质谱(MS)试验,分析胶黏剂挥发性成分及其对CH_(4)、CO传感器的干扰效应。结果表明:CH_(4)、CO传感器报警由胶黏剂挥发气体引起,并非CH_(4)、CO气体体积分数超限;胶黏剂挥发气体的主要成分为烷烃类,次要成分为醇酯类等其他气体;对CH_(4)传感器的主要干扰气体为C_(5)H_(12)、C_(6)H_(12)、C_(6)H_(14)等烷烃类气体,次要干扰气体为CH_(4)O、C_(2)H_(4)O_(2)、C_(3)H_(8)O_(2)等,试验所测10种可燃气体均对CH_(4)传感器产生交叉干扰;对CO传感器的干扰气体为CH_(4)O、C_(2)H_(4)O_(2)、C_(3)H_(8)O_(2),传感器在短期内处于异常气体气氛下,具备一定抗干扰能力,但长期暴露下其稳定性和抗干扰能力下降。 展开更多
关键词 充填工作面 异常气体 传感器 交叉干扰 回风隅角 异常报警 胶黏剂
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改进SURF-FLANN的综采工作面视频拼接特征提取与匹配算法
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作者 毛清华 王孟寒 +1 位作者 胡鑫 翟娇 《煤炭学报》 北大核心 2025年第6期3224-3234,共11页
针对目前视频拼接技术中的主要问题,即SURF(Speed Up Robust Features)特征提取算法与FLANN(Fast Library or Approximate Nearest Neighbors)特征匹配算法在综采工作面恶劣环境中存在特征点误提取和特征点匹配正确率低的问题,提出一种... 针对目前视频拼接技术中的主要问题,即SURF(Speed Up Robust Features)特征提取算法与FLANN(Fast Library or Approximate Nearest Neighbors)特征匹配算法在综采工作面恶劣环境中存在特征点误提取和特征点匹配正确率低的问题,提出一种改进SURF-FLANN的综采工作面视频拼接特征提取与匹配算法。为了提高特征点提取正确率,该方法通过将传统的高斯滤波换为更为先进的双边滤波提取图像中的SURF关键特征点,同时在特征向量中引入特征点4-领域内的特征点描述符信息,从而改进了描述符算子,进一步提高了特征点的描述能力。为了提升特征点匹配速度,提出了R-FLANN(Random Sample Consensus-Fast Library or Approximate Nearest Neighbors)特征匹配算法,该算法利用RANSAC算法获取特征点的匹配先验信息剔除无匹配、误匹配的特征点,从而提高特征点匹配速度。为了验证改进效果,通过消融试验验证了改进SURF-FLANN的特征提取与匹配算法有效提升综采工作面视频图像特征提取和匹配正确率。通过本文方法与SIFT+FLANN,Hairrs与SURF+FLANN的特征提取与匹配算法进行特征点提取与匹配的对比试验,结果表明本文方法特征提取与匹配平均正确率和平均匹配速度最高,分别达到了81.47%和51.47帧/s。通过运用本文方法与SIFT+FLANN,Hairrs与SURF+FLANN的特征提取与匹配算法进行视频图像拼接对比试验,结果表明本文提出的方法在拼接效果清晰度、对比度、熵、拼接速率指标都最好,得到了最佳效果。 展开更多
关键词 综采工作面 SURF算法 FLANN算法 视频拼接 特征提取 特征匹配
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高抽巷布设参数对煤自燃的扰动效应分析
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作者 陈亮 于宏阳 +4 位作者 毕雄飞 徐振炜 王栋炜 秦瑞晨 郭磊 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期77-84,共8页
针对自燃煤层综放工作面采空区高抽巷抽采对煤自燃扰动效应不清的问题,以山西荫营矿150315综放面“一面四巷”为背景,采用理论计算、UDEC模拟及Image pro图像分析,获取了采空区覆岩裂隙分区定量特征及孔隙率沿程分布特征表达式,单从瓦... 针对自燃煤层综放工作面采空区高抽巷抽采对煤自燃扰动效应不清的问题,以山西荫营矿150315综放面“一面四巷”为背景,采用理论计算、UDEC模拟及Image pro图像分析,获取了采空区覆岩裂隙分区定量特征及孔隙率沿程分布特征表达式,单从瓦斯抽采角度初定高抽巷垂向高度为20~53 m;基于Comsol模拟分析了不同位置高抽巷抽采扰动下采空区瓦斯浓度分布、自燃“三带”宽度演变规律,以及不同抽采负压下瓦斯浓度及氧浓度的量变特征,指出水平距离与其对氧化升温带的扰动效应呈正相关性,其垂直高度与抽采瓦斯浓度成正比、与垂向氧浓度成反比。并确定了高抽巷水平位置距回风巷20 m、距煤层顶板垂直高度50 m,以及合理抽采负压为20 kPa。通过现场工程试验验证,优化后高抽巷抽采量减少1.37 m^(3)/min,工作面回风巷瓦斯浓度仅上升0.04%,均处于安全范围内。但采空区散热带、自燃氧化带宽度分别减少12 m和9 m,有效降低其自燃风险,有利于采空区瓦斯与煤自燃灾害的协同共治。 展开更多
关键词 采空区 瓦斯抽采 高抽巷 煤自燃 一面四巷
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含水层下伏近距离工作面安全回采控制技术及应用
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作者 史文豹 苗壮 +3 位作者 袁本庆 许庆钊 刘鹏 闫澳运 《中国煤炭》 北大核心 2025年第4期36-45,共10页
针对松散含水层下伏近距离工作面回采面临的突水风险问题,以五沟煤矿“四含水”层下伏10101工作面为工程背景,通过数值模拟、理论分析和工程类比的方法预测下伏工作面裂缝带发育高度。基于10101工作面上覆基岩的赋存特征,现场采用注浆... 针对松散含水层下伏近距离工作面回采面临的突水风险问题,以五沟煤矿“四含水”层下伏10101工作面为工程背景,通过数值模拟、理论分析和工程类比的方法预测下伏工作面裂缝带发育高度。基于10101工作面上覆基岩的赋存特征,现场采用注浆改造技术对“四含水”层进行水体驱替,实现含水层“无水”改造,确保工作面安全回采。研究结果表明,10101工作面裂缝带发育高度为46.52~63.07 m;注浆改造技术显著降低了工作面回采初期的淋水现象,顶板淋水量控制在1 m^(3)/h以下,经系统排水后,工作面淋水对回采基本无影响;同时该技术的应用提高了工作面回采的安全性,成功实现了10101工作面的安全回采,回采时初次来压步距约为34.65 m,“四含水”层覆盖区周期来压步距约为7.84 m,非“四含水”层覆盖区周期来压步距约为10.45 m,“四含水”层覆盖区矿压显现更加明显。 展开更多
关键词 含水层 下伏近距离工作面 导水裂缝带 注浆改造技术 矿压显现
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神东矿区浅埋大采高工作面支架-围岩耦合关系及支架适用性研究 被引量:2
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作者 王巍 王文 张广杰 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第2期32-41,共10页
目的为有效解决神东矿区浅埋大采高工作面开采强度大导致的采场围岩控制困难问题,方法通过理论分析和现场实测方法,结合采场覆岩砌体梁力学模型,阐释了大采高工作面开采支架-围岩耦合关系,并对该矿区特殊条件下采场矿压规律、支架合理... 目的为有效解决神东矿区浅埋大采高工作面开采强度大导致的采场围岩控制困难问题,方法通过理论分析和现场实测方法,结合采场覆岩砌体梁力学模型,阐释了大采高工作面开采支架-围岩耦合关系,并对该矿区特殊条件下采场矿压规律、支架合理工作阻力及其适用性进行了研究。结果结果表明:断裂的老顶及其随动岩体自重、旋转空间对顶板动载荷产生影响较大,直接顶、支架及底板整体刚度对老顶的破断位置产生影响,使老顶来压时对支架的作用力变小、作用时间变短;支架-围岩间存在刚度、强度、稳定性等耦合关系。结论提出基于支架实用效果的“支、护、采”三因素法并对其适用性进行评价,采用岩石自重估算、实测支架循环末工作阻力加1倍均方差及传递岩梁理论等方法对支架工作阻力进行验算,并得到了合理的支架工作阻力。为相似条件下支架选型及其适用性评价工作提供科学指导。 展开更多
关键词 大采高工作面 支架-围岩耦合 矿压规律 工作阻力 适用性分析
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煤矿开采光纤智能感知关键技术体系 被引量:2
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作者 冯豪天 方新秋 +6 位作者 乔富康 陈宁宁 宋扬 贺德幸 梁敏富 吴刚 吴洋 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期34-43,共10页
煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的必由之路。目的针对目前煤矿智能化建设中井下巷道与装备姿态感知不全面、精度待提升、多源数据融合弱等问题,方法根据煤矿井下监测对象特征,采用理论分析与试验相结合研究光纤传感原理、光纤封装... 煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的必由之路。目的针对目前煤矿智能化建设中井下巷道与装备姿态感知不全面、精度待提升、多源数据融合弱等问题,方法根据煤矿井下监测对象特征,采用理论分析与试验相结合研究光纤传感原理、光纤封装与传感器开发,并基于光纤传感器分别构建巷道状态与工作面装备姿态的感知技术体系,且在煤矿井下进行现场应用。结果结果表明,提出的光纤光栅感知信息传递力学模型与光纤的3种封装方法,适用于煤矿井下环境;基于光纤传感器搭建的井下巷道状态与工作面装备姿态感知技术体系在煤矿井下成功应用,实现了对井下巷道状态与工作面装备姿态的实时监测。光纤传感技术可用于煤矿井下巷道状态与工作面装备姿态监测,精度与稳定性较好;结论融合监测的布点式光纤传感器与三维激光扫描技术提出巷道空间立体的智能感知技术体系和融合光纤传感器与惯性导航仪器提出的三机装备姿态智能感知技术体系,为未来煤矿智能感知的发展提供了技术思路,为实现煤矿高效智能安全绿色的常态化运行打下了坚实的基础。 展开更多
关键词 智能开采 光纤智能感知 空间立体感知 多源融合 巷道监测 智能工作面
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迎采工作面沿空掘巷围岩能量−应力全周期演化规律 被引量:2
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作者 陈定超 王襄禹 +6 位作者 柏建彪 李梦龙 卢建飞 张飞腾 孙世奇 赵祥岍 于洋 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第4期162-175,共14页
迎采动工作面沿空掘巷经历上工作面侧向基本顶断裂、回转、下沉全过程的全周期动压影响,巷道变形量大、维护困难。本文以温庄煤矿15105工作面为工程背景,提出在原有25 m煤柱迎采动面掘巷的基础上,沿上工作面非稳定采空区后方改变巷道掘... 迎采动工作面沿空掘巷经历上工作面侧向基本顶断裂、回转、下沉全过程的全周期动压影响,巷道变形量大、维护困难。本文以温庄煤矿15105工作面为工程背景,提出在原有25 m煤柱迎采动面掘巷的基础上,沿上工作面非稳定采空区后方改变巷道掘进轨迹,将区段煤柱宽度减小至6 m,进行沿空掘巷。为了证明方案的可行性,采用FLAC^(3D)建立数值模型,模拟了原方案与优化方案2种情况下的巷道围岩能量−应力全周期(迎15103采动工作面掘进、非稳定采空区侧巷道掘进、15105工作面回采)演化规律。模拟结果显示:①迎15103采动工作面掘进期间,应力和能量主要集中在区段煤柱的采空区侧。②非稳定采空区侧巷道掘进期间,与原方案相比,优化方案使6 m煤柱内部能量和应力转移至工作面煤体侧。③15105工作面回采期间,采取原方案时,能量和应力均向25 m煤柱回采侧集中,应力峰值达到31.2 MPa,最大能量为192.4 kJ/m^(3);采取优化方案时,能量和应力均向工作面实体煤侧转移,6 m煤柱具备一定承载能力,并且整个过程中应力集中程度低、能量无明显聚集,回采期间6 m煤柱内部应力峰值仅8.1 MPa,最大能量为126.7 kJ/m^(3)。在此基础上,确定了优化方案的可靠性,并结合数值模拟结果和现场地质条件,提出将巷道分成4个区段:迎采对掘段、临空掘巷段、渐变煤柱段和沿空掘巷段,建立了巷道围岩分区控制体系,设计了锚杆、索支护参数。最终成功开展了工业性试验,现场监测结果显示各区段巷道整体控制效果良好。 展开更多
关键词 迎采掘进 沿空掘巷 煤柱 双屈服模型 应变软化模型
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液压支架推溜油缸电液缓冲控制阀设计与试验研究 被引量:1
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作者 姜苏龙 郭蒲 +2 位作者 赵继云 满家祥 曹超 《工矿自动化》 北大核心 2025年第2期27-33,共7页
工作面液压支架推溜油缸在进行推溜和拉架时,启动瞬间压力冲击剧烈,易造成推溜油缸鼓缸、涨缸、密封失效甚至连接销轴断裂。针对该问题,分析了推溜油缸启动瞬间的压力冲击成因,提出了一种用于缓冲液压支架推溜油缸压力的电液缓冲控制阀... 工作面液压支架推溜油缸在进行推溜和拉架时,启动瞬间压力冲击剧烈,易造成推溜油缸鼓缸、涨缸、密封失效甚至连接销轴断裂。针对该问题,分析了推溜油缸启动瞬间的压力冲击成因,提出了一种用于缓冲液压支架推溜油缸压力的电液缓冲控制阀。理论分析了电液缓冲控制阀的阀口开度、液阻、压力流量特性等参数,设计了电液缓冲控制阀的关键结构参数。在AMESim中构建了电液缓冲控制阀仿真模型,验证了电液缓冲控制阀缓冲推溜压力的可行性。基于理论分析和仿真结果,试制了电液缓冲控制阀的样机,并搭建了电液缓冲控制阀模拟试验平台,通过模拟推溜油缸负载测试电液缓冲控制阀的工作性能,结果表明:使用电液缓冲控制阀后,推溜油缸的压力冲击从17 MPa降低到9.6 MPa,推溜油缸的推移速度小幅降低。通过井下工作面现场试验进一步验证电液缓冲控制阀对推溜油缸的缓冲控制效果,结果表明:安装电液缓冲控制阀后,支架推溜油缸推溜冲击压力从22.3 MPa降低到16.2MPa,推溜油缸启动推溜瞬间的压力冲击降低了27.3%,验证了电液缓冲控制阀能有效降低推溜油缸在推溜时的压力冲击,为液压支架推溜油缸压力缓冲提供了新的解决方案。 展开更多
关键词 工作面直线度控制 液压支架 推溜油缸 电液缓冲控制阀 压力缓冲
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深埋大采长工作面导水裂隙带发育高度研究 被引量:2
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作者 张胜军 丁亚恒 +1 位作者 姜春露 李江 《中国矿业》 北大核心 2025年第5期198-205,共8页
为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻... 为研究深埋大采长工作面顶板导水裂隙带发育高度,以永城矿区城郊煤矿21106工作面为工程背景,采用钻孔注水法和成像法实测了导水裂隙带高度,采用UDEC软件探讨了埋深和采长对导水裂隙带高度的影响。研究结果表明,现场注水漏失量观测和钻孔成像结果基本一致,实测得到导水裂隙带高度最大值为49.20 m,裂采比为17.14,比《三下开采规范》公式计算结果大,与《煤矿防治水手册》预计结果接近。采长增加导水裂隙带高度也增加,且埋深越大,增加幅度越大;900 m埋深时,330 m采长比160 m采长工作面的导水裂隙带高度增加10.54%。随着埋深增加,导水裂隙带发育高度也随之增加,采长越大增加幅度越大;工作面330 m采长时,900 m埋深的导水裂隙带高度比500 m埋深增加13.44%。《三下开采规范》和《煤矿防治水手册》公式中误差项范围较大,不易确定工作面煤层顶板导水裂隙带发育具体高度,对于受顶板水害威胁较大的矿井,建议采用现场实测方法准确地确定导水裂隙带高度,为煤矿顶板水害评估及治理提供依据。 展开更多
关键词 深埋矿井 大采长工作面 导水裂隙带 现场实测 数值模拟
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面向煤矿综掘工作面复杂环境的视觉感知系统
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作者 苏国用 胡坤 +2 位作者 王鹏彧 赵东洋 张辉 《浙江大学学报(工学版)》 北大核心 2025年第5期995-1006,1030,共13页
针对煤矿恶劣环境下视觉检测算法鲁棒性不足的难题,提出面向煤矿综掘工作面复杂环境的视觉感知系统.该系统采用ELAN-DS特征提取模块、SimAM注意力模块与解耦检测头对YOLOv7-tiny算法进行优化,构建煤矿综掘工作面视觉检测网络(CMCE-Net).... 针对煤矿恶劣环境下视觉检测算法鲁棒性不足的难题,提出面向煤矿综掘工作面复杂环境的视觉感知系统.该系统采用ELAN-DS特征提取模块、SimAM注意力模块与解耦检测头对YOLOv7-tiny算法进行优化,构建煤矿综掘工作面视觉检测网络(CMCE-Net).将CMCE-Net迁移部署到视觉感知终端平台内,测试CMCE-Net在煤矿实际作业工况下的检测性能,基于煤矿综掘工作面数据集开展验证实验.实验结果表明,CMCE-Net的检测精度达到89.5%,相较于YOLOv7-tiny算法提升了5.2%.与Faster RCNN、YOLOv7-tiny、YOLOv8s等8种算法相比,综合检测性能最佳,模型复杂度处于较低水平.在视觉感知终端平台内,CMCE-Net对测试视频的检测速度最高达到33.4帧/s,在人机多目标混杂工况下,CMCE-Net对装备与人员的检测精度均大于90.0%. 展开更多
关键词 综掘工作面 关键目标 视觉感知 检测网络
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厚黄土层极近距离采空区下相邻工作面相向开采时序研究 被引量:1
14
作者 杜君武 黄庆享 +1 位作者 韦业豪 王雨凡 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第2期207-219,共13页
针对厚黄土层极近距离采空区下2个相邻工作面相向开采应力叠加效应显著,工作面间煤柱易失稳诱发强矿压灾害问题,以陕北侏罗纪煤田海湾煤矿三号井2206工作面和王才伙盘矿2201工作面相向开采为工程背景,采用数值模拟方法分析了2个工作面... 针对厚黄土层极近距离采空区下2个相邻工作面相向开采应力叠加效应显著,工作面间煤柱易失稳诱发强矿压灾害问题,以陕北侏罗纪煤田海湾煤矿三号井2206工作面和王才伙盘矿2201工作面相向开采为工程背景,采用数值模拟方法分析了2个工作面相向开采前后上部覆岩应力环境及煤柱稳定性,揭示了不同开采时序下2个工作面的围岩应力叠加效应及巷道围岩变形破坏规律。研究结果表明:2−2上煤层开采后,房柱区顶板和煤柱较为稳定,长壁式采空区覆岩破坏使采空区内的应力降低,工作面间遗留煤柱垂直应力呈非对称分布,长壁式采空区侧垂直应力峰值高于房柱区侧;2−2煤层相邻工作面相向开采过程中,上部遗留煤柱集中应力和工作面采动应力的叠加效应影响工作面间煤柱和巷道围岩的稳定性,当2个工作面相向开采距离小于30 m时,仅2206工作面开采时煤柱最大垂直应力分别比仅2201工作面开采和2个工作面同时开采减小4.7%和10.0%;仅2206工作面开采时2206回风巷围岩变形量最小,2个工作面同时开采时巷道围岩变形量最大,2个工作面交错−20 m后煤柱应力及巷道围岩变形量基本趋于稳定。最后,结合现场开采实际情况,确定了相邻工作面相向开采时序,并通过物理模拟验证了其合理性。研究成果在现场进行了应用,效果良好,从而避免了工作面的搬家倒面和停产,取得了显著的经济效益,可为类似条件的工作面安全开采提供借鉴。 展开更多
关键词 厚黄土层 极近距离煤层群 工作面开采时序 应力叠加效应 煤柱稳定性
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负性面孔的工作记忆离线态存储不影响在线态存储
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作者 王俊博 赵娜 +1 位作者 李子媛 刘强 《心理学报》 北大核心 2025年第8期1323-1332,共10页
已有研究表明,负性面孔在工作记忆的在线态存储中具有加工优势;同时负性面孔也可能诱发个体的负性情绪状态,从而影响后续的工作记忆加工过程。然而,对于负性面孔信息被储存于离线态时,是否会影响在线态记忆加工,尚未有研究进行探讨。本... 已有研究表明,负性面孔在工作记忆的在线态存储中具有加工优势;同时负性面孔也可能诱发个体的负性情绪状态,从而影响后续的工作记忆加工过程。然而,对于负性面孔信息被储存于离线态时,是否会影响在线态记忆加工,尚未有研究进行探讨。本研究采用序列记忆提取任务,结合脑电记录分析技术,考察了离线态表征为愤怒/中性面孔时在线态记忆的行为表现和脑电响应差异。行为结果显示,负性面孔的离线记忆表现优于中性面孔,但两种条件下的在线记忆成绩无显著差异。脑电数据分析显示,在在线态记忆加工过程中,与编码阶段注意资源分配相关的晚期正电位(LPP)不受离线态情绪面孔条件的影响。此外,维持阶段的脑电解码结果也未发现存在条件间神经活动的显著差异。这些结果表明,离线态存储的负性面孔信息不会对在线态记忆编码和维持加工产生影响。这一发现为理解视觉工作记忆中情绪信息的加工机制提供了新的实证依据。 展开更多
关键词 视觉工作记忆 情绪面孔 多态储存 ERP解码 LPP
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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
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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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大采高工作面生命周期内坚硬厚顶板破断机制 被引量:2
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作者 雷照源 李峰 +2 位作者 赵子葵 李磊 黄兴利 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第7期25-34,共10页
坚硬厚顶板作为大采高工作面的力源层,不同大采高工作面生命周期内的顶板边界条件不同,导致顶板的破断形态发生改变,进一步引发了各大采高工作面矿压显现的不同。因此,分析不同空间位置大采高工作面生命周期内坚硬厚顶板破断机制是研究... 坚硬厚顶板作为大采高工作面的力源层,不同大采高工作面生命周期内的顶板边界条件不同,导致顶板的破断形态发生改变,进一步引发了各大采高工作面矿压显现的不同。因此,分析不同空间位置大采高工作面生命周期内坚硬厚顶板破断机制是研究矿压防治的基础。以黄陵二矿深埋大采高工作面为背景,采用地质条件调查、理论分析、现场监测等手段,从单一与相邻工作面生命周期内坚硬厚顶板边界条件出发,凭借虚功原理分析坚硬厚顶板的破断机制;并以21422相邻工作面临空侧坚硬厚顶板三维空间轴转动模型为例,分析其失稳机理。研究结果表明:(1) 21421与21422工作面生命周期内各存在2种顶板破断铰接类型,21422工作面作为接续工作面,顶板临空侧的铰接边界为简支,导致顶板呈非对称破断。利用虚功原理推导出各顶板类型的破断极限条件及解析方程,得出21422工作面来压步距小于21421工作面,且沿工作面倾向两侧破断块体的水平破断距分别为108.41 m和191.59 m。(2)通过建立坚硬厚顶板在21422工作面倾向临空一侧铰接模型,认为顶板的破断过程呈回转运动,根据稳定系数(ξ)可知工作面倾向临空侧顶板不稳定,更易引发工作面矿压的发生。(3)统计各工作面充分采动后一个自然月的支架压力分布特征,验证了21421及21422工作面坚硬厚顶板的对称破断和非对称破断的特征,同时21422工作面的来压强度及步距的密集程度均大于21421工作面。 展开更多
关键词 大采高工作面 生命周期 坚硬厚顶板 矿压显现
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超大采高工作面煤壁稳定性分析及片帮预测研究
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作者 任怀伟 刘凯 +4 位作者 李建 赵叔吉 韩存地 王龙 李济洋 《河南理工大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第3期1-11,共11页
目的为了解决超大采高工作面煤壁片帮难题,方法通过理论分析与现场实测研究煤壁片帮机理,采用数值模拟对不同采高条件下煤壁的破坏过程进行模拟,探讨采高和顶板压力与煤壁片帮之间的关系,并基于现场数据,利用机器学习方法进行片帮预测,... 目的为了解决超大采高工作面煤壁片帮难题,方法通过理论分析与现场实测研究煤壁片帮机理,采用数值模拟对不同采高条件下煤壁的破坏过程进行模拟,探讨采高和顶板压力与煤壁片帮之间的关系,并基于现场数据,利用机器学习方法进行片帮预测,比较并选择最优的预测模型。结果研究发现,超大采高工作面煤壁片帮主要发生在煤壁的中上部,随着采高和支承压力的增加,片帮破坏程度呈加剧趋势。分析得到片帮稳定性系数计算公式,发现稳定性系数随顶板压力和采高的增加而增大。数值模拟结果表明,当采高从6 m增至10 m时,煤壁破碎程度和片帮深度显著增加,且片帮深度在顶板来压时达到峰值。数据分析结果表明,煤壁片帮是煤壁、液压支架和顶板相互作用的结果,合理的支护高度和良好的液压支架支撑力是降低片帮风险的关键。最后,采用机器学习方法对煤壁片帮进行预测,比较多种常见的机器学习算法,发现KNN方法的预测准确率最高,达77.46%。然而,现有机器学习方法在片帮预测上的准确性仍需进一步提高。结论研究结果揭示了超大采高工作面煤壁片帮的发生机理,提出了片帮预测的新思路,即随着采高和顶板压力增加,煤壁片帮风险加大,采用机器学习方法可以有效预测片帮发生的可能性,这为超大采高工作面煤矿安全生产提供了理论支持和技术保障。 展开更多
关键词 超大采高工作面 煤壁片帮 稳定性分析 机器学习 片帮预测
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煤矿智能化掘进工作面研究与建设实践
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作者 王善良 张科学 +15 位作者 杨继兴 李举然 李功 王晓玲 骆生荣 刘昇 张喜 杨海江 朱俊傲 吴永伟 闫星辰 尹宇航 魏子钦 李成章 李中旭 吕鑫淼 《中国煤炭》 北大核心 2025年第9期103-114,共12页
智能化掘进工作面建设是矿井智能化转型以及智慧矿山建设的重要一环。为提高煤矿智能化掘进工作面建设效率,以煤矿智能化掘进工作面建设现状和中煤华昱公司元宝湾煤业智能化掘进工作面的建设实践为依据,针对煤矿智能化掘进工作面建设过... 智能化掘进工作面建设是矿井智能化转型以及智慧矿山建设的重要一环。为提高煤矿智能化掘进工作面建设效率,以煤矿智能化掘进工作面建设现状和中煤华昱公司元宝湾煤业智能化掘进工作面的建设实践为依据,针对煤矿智能化掘进工作面建设过程中工作面各系统之间联动困难等关键问题,重点在矿井信息基础设施改造建设、智能化掘进关键技术及核心装备系统应用方向开展了深入研究,得出了煤矿智能化信息基础设施改造建设的基本路径,完成了煤矿智能化掘进工作面智能掘进系统、智能运输系统、智能通风除尘系统及其关键设备的建设和应用,确定了关键设备之间的协同工作与联动机制。研究成果在中煤华昱公司元宝湾煤业煤矿智能化掘进工作面建设过程中成功实践,制定了适用于矿井智能化建设的人员培训和管理的整体规划,基于工作面基本情况和智能化建设需求设计完成了万兆工业环网建设、掘进机及控制系统智能化改造、工作面运输系统智能化和智能除尘系统建设应用。 展开更多
关键词 智能化掘进工作面 协同工作与联动机制 运输系统 智慧矿山建设
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综采工作面自动化生产工艺研究与应用
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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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