煤与瓦斯突出矿井煤巷智能化掘进关键技术研究

1

作者 王圣志 马陈社 胡成军 《煤炭工程》 北大核心 2025年第9期76-83,共8页

针对高突矿井存在的瓦斯抽采周期长、截割效率低、支护作业耗时长等技术难题,提出了一种新型智能掘进控制技术。该技术以掘锚一体机为主体,融合定向深孔瓦斯预抽、支护参数优化与瓦斯-截割联动控制,显著提升巷道掘进效率与安全性。应用... 针对高突矿井存在的瓦斯抽采周期长、截割效率低、支护作业耗时长等技术难题,提出了一种新型智能掘进控制技术。该技术以掘锚一体机为主体,融合定向深孔瓦斯预抽、支护参数优化与瓦斯-截割联动控制,显著提升巷道掘进效率与安全性。应用结果表明:采用定向深孔钻探预抽瓦斯后,掘进工作面瓦斯含量降低46.39%;通过优化顶板支护方式与参数,支护密度降低21.77%,支护成本减少2.23%,并通过工序协同优化使掘进循环效率提高33%;构建的瓦斯涌出-截割速度联动控制系统,实现了截割参数与瓦斯浓度的动态匹配,最终巷道月进尺提高1倍以上,在显著提升掘进效率的同时保障了作业安全,实现了高突矿井巷道安全、高效、智能掘进的建设目标。 展开更多

关键词 瓦斯预抽 支护参数 巷道支护 智能控制 自适应截割

在线阅读 下载PDF 职称材料

坚硬顶板下沿空掘巷煤柱宽度及稳定控制研究 被引量：1

2

作者 陈云 《工矿自动化》 北大核心 2025年第5期23-31,40,共10页

坚硬顶板下沿空掘巷围岩大变形控制是目前煤炭地下安全高效开采的技术难题。目前针对厚硬顶板下沿空掘巷煤柱宽度确定及围岩稳定控制的研究未能充分探讨煤柱稳定性影响因素,尤其忽略了基本顶关键块B回转变形压力的传递效应。针对该问题... 坚硬顶板下沿空掘巷围岩大变形控制是目前煤炭地下安全高效开采的技术难题。目前针对厚硬顶板下沿空掘巷煤柱宽度确定及围岩稳定控制的研究未能充分探讨煤柱稳定性影响因素,尤其忽略了基本顶关键块B回转变形压力的传递效应。针对该问题,以利民煤矿90302工作面运输巷为工程背景,建立了厚硬顶板下煤柱宽度力学模型,推导得出煤柱合理宽度为6.93 m,考虑工程地质条件及施工因素,确定90302运输巷沿空掘巷煤柱宽度为7 m。分析了基本顶关键块B长度,直接顶稳定系数、厚度、回转角度等对煤柱稳定性的影响规律:煤柱稳定性系数随基本顶关键块B长度的增大而减小,随直接顶稳定性系数及其厚度的增大而增大,随煤层内摩擦角和黏聚力的增大而增大。建立UDEC数值计算模型,进一步分析基本顶关键块B长度对7 m煤柱变形、裂隙损伤程度及巷道破坏特征的影响规律:当基本顶关键块B长度为16 m时,90302运输巷两帮及顶板近似呈现对称变形,两帮无明显裂隙产生,围岩稳定程度高。为确保90302运输巷围岩稳定及安全使用,对基本顶关键块B采空区侧悬顶采取水压致裂切顶卸压控制技术,实际应用结果表明:巷道掘进完成28 d后围岩变形趋于稳定,回采期间顶底板移近量最大值为148 mm,两帮收敛量最大值为196 mm,确保了工作面安全高效回采。 展开更多

关键词 小煤柱沿空掘巷 坚硬顶板 煤柱宽度 围岩稳定控制 水压致裂切顶卸压 基本顶关键块

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤矿远程智能掘进面临的挑战与研究进展 被引量：68

3

作者 张旭辉 杨文娟 +10 位作者 薛旭升 张超 万继成 毛清华 雷孟宇 杜昱阳 马宏伟 赵友军 李晓鹏 胡成军 田胜利 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期579-597,共19页

煤矿巷道掘进智能化相关理论与技术研究是当前解决“采掘失衡”难题的基石。远程智能掘进是实现少人甚至无人化掘进作业的根本目标和远景,面临单一掘进装备定位与控制、设备群协同、人-机-环感知与呈现,以及远程智能决策等瓶颈问题。聚... 煤矿巷道掘进智能化相关理论与技术研究是当前解决“采掘失衡”难题的基石。远程智能掘进是实现少人甚至无人化掘进作业的根本目标和远景,面临单一掘进装备定位与控制、设备群协同、人-机-环感知与呈现,以及远程智能决策等瓶颈问题。聚焦巷道近程或地面远程智能掘进场景控制需求,提出了数字孪生驱动掘进装备远程智能控制技术构架,通过构建掘进工作面数字孪生体,将井下人员、设备、环境相关信息呈现到数字空间,虚实融合,共智互驱,达到数字掘进与物理掘进智能协同的目标,破解掘进施工中人-机-环共生安全难题;针对掘-支-运并行作业要求,提出以掘进为智能化核心,自动钻锚和高效转运辅助的远程控制构架,介绍了远程虚拟呈现、精确位姿感知、孪生数据共享、虚实同步驱动、工艺记忆截割、设备群碰撞预警等方面的研究进展,以“DT+VR”远程决策、“视觉+”位姿测量、“人工示教”记忆截割,以及“虚拟设备”碰撞预警等四大核心技术,解决智能决策、精确定位(定向导航和成形质量的基础)、轨迹规划和设备群碰撞预警难题,总结了平面防爆玻璃以及光学球罩折射建模与矫正、振动工况下成像模糊机理、掘进机机身位姿精准测量、定向导航与纠偏、轨迹示教记忆截割,设备群协同与数字孪生驱动等基础理论和技术,以视觉感知的成像折射校正和去模糊入手,系统介绍视觉技术在定位、定向、定形截割方面的进展,并分析了数字孪生驱动技术是实现智能远程掘进工作常态化生产的有效途径。上述核心技术在实验室测试及陕煤小保当、榆林大海则等煤矿井下掘进工作面进行了初步验证,为解决煤矿远程智能掘进提供了新的实现路径。 展开更多

关键词 远程智能掘进 掘进数字孪生 “视觉+”位姿测量 掘进记忆截割 虚拟碰撞

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤岩复合体水力压裂裂缝穿层扩展实验研究 被引量：6

4

作者 苏广宁 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第2期18-24,共7页

为进一步研究煤岩复合体水力压裂过程中裂缝的穿层扩展规律,开展了真三轴煤岩复合体水力压裂实验,通过改变应力差、压裂管的布置方向及注水点位置来比较裂缝的扩展效果和起裂难度。研究结果表明:水压裂缝的扩展方向受制于最大主应力,当... 为进一步研究煤岩复合体水力压裂过程中裂缝的穿层扩展规律,开展了真三轴煤岩复合体水力压裂实验,通过改变应力差、压裂管的布置方向及注水点位置来比较裂缝的扩展效果和起裂难度。研究结果表明:水压裂缝的扩展方向受制于最大主应力,当最大水平主应力与最大垂直应力接近时,裂缝沿应力的合力方向扩展;应力差的增大有利于水压裂缝的穿层扩展,且穿层后的扩展距离增大,而对初始起裂压力和时间的影响较小;裂缝由岩层扩展进入煤层后,压裂压力会出现骤降与二次抬升,多数声发射事件位于煤层;若穿层失败,压力表现为持续波动。此外,在岩层中以垂直于交界面的方向布置压裂管,注水起裂点设在岩层中起裂难度较低,且穿层扩展后在煤层中形成的裂缝渗流通道较为完整,为工程中煤层增渗与顶板致裂卸压的应用提供理论基础。 展开更多

关键词 煤岩复合体 水力压裂 交界面 应力差 裂缝穿层扩展

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于掘锚一体机的快速自动铺网技术研究 被引量：1

5

作者 胡成军 李杰 +5 位作者 张坤 潘格格 马健 郭刚 毕经龙 杜明超 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期103-111,共9页

传统铺网作业高度依赖人工,不仅劳动强度大、安全隐患高,而且效率低下,成为制约采掘平衡的重要因素。为实现煤矿井下机器人标准化铺网,通过引入自动化、智能化技术,提升铺网作业效率,减轻工人劳动负荷,增强作业安全性,进而促进煤矿生产... 传统铺网作业高度依赖人工,不仅劳动强度大、安全隐患高,而且效率低下,成为制约采掘平衡的重要因素。为实现煤矿井下机器人标准化铺网,通过引入自动化、智能化技术,提升铺网作业效率,减轻工人劳动负荷,增强作业安全性,进而促进煤矿生产的高效、绿色、可持续发展。研究采取了仿真与试验相结合的方法,基于井下特殊环境和作业特点,设计了一种辅助掘锚一体机铺网作业的遥控机械手结构。该结构采用七轴关节型机械臂,搭配顶部抓手,以实现锚网的多角度、高精度铺设。此外,利用先进的计算机仿真技术,对机械臂的动力学性能、运动轨迹规划及受力特点进行分析,通过迭代优化机械臂的结构设计和控制算法,确保其在复杂井下环境中的稳定性和可靠性。同时,针对机械臂的运动控制,开发了一套自适应调整策略,使机械臂能够根据实际工况(如巷道形状、锚网材质等)自动调整运动参数,实现精准、高效的铺网作业。结果表明:自动化铺网设备显著提高了铺网作业的效率,相较于传统人工铺网方式,效率提升超过20%。通过自动化作业,实现了减员33%以上的目标,有效缓解了煤矿井下人力资源紧张的问题。大幅降低了工人的劳动强度,减少了高难度登高作业,降低了工伤风险,劳动强度降低超过80%。同时,自动化铺网过程减少了人为操作失误的可能性,显著提升了作业安全性。未来,随着技术的不断迭代和完善,该技术有望在煤矿智能化建设中发挥更加重要的作用,推动煤矿生产向更加安全、绿色、高效的方向发展。 展开更多

关键词 自动铺网 遥控机械臂 运动轨迹规划 锚固技术 自适应调整

在线阅读 下载PDF 职称材料

掺氨对甲烷爆炸影响的热力学及反应分子动力学研究

6

作者 张继达 杨俊辉 +1 位作者 苗常盛 洪迪昆 《洁净煤技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期342-347,共6页

实现低浓度瓦斯的安全高效利用对煤炭产业的碳减排具有重要意义,低浓度瓦斯易爆特性极大限制了其安全利用。已有大量研究探究N_(2)、CO_(2)、H_(2)O等添加剂对瓦斯爆炸的影响特性,但NH3添加对瓦斯爆炸的影响鲜有研究。采用热力学及反应... 实现低浓度瓦斯的安全高效利用对煤炭产业的碳减排具有重要意义,低浓度瓦斯易爆特性极大限制了其安全利用。已有大量研究探究N_(2)、CO_(2)、H_(2)O等添加剂对瓦斯爆炸的影响特性,但NH3添加对瓦斯爆炸的影响鲜有研究。采用热力学及反应分子动力学方法研究了掺氨对甲烷爆炸的影响。基于绝热燃烧温度理论研究了不同温度下甲烷/氨气混合气的爆炸下限。通过反应分子动力学方法探究了掺氨对CH_(4)氧化反应速率以及CO、CO_(2)等产物分布的影响。基于甲烷/空气以及甲烷/氨气/空气体系中自由基演变的对比分析,揭示了掺氨对甲烷爆炸反应的影响机制。结果表明:甲烷/氨气/空气混合气的爆炸下限随着初始温度的升高而降低,氨气的添加提高了混合气的爆炸下限,从而抑制了混合气的爆炸,掺氨浓度越高,抑制爆炸的效果越明显。氨气的添加降低了甲烷氧化反应速率,抑制了甲烷氧化生成CO_(2)和H_(2)O。氨气促进了OH自由基的消耗,降低了体系中OH自由基浓度,从而抑制了CH_(4)+OH→CH_(3)+H_(2)O,CH_(3)+OH→CH_(2)O+H_(2)和CO+OH→CO_(2)+H反应。 展开更多

关键词 甲烷爆炸 氨 爆炸下限 绝热火焰温度 反应分子动力学

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤机装备全生命周期管理系统架构与关键技术 被引量：1

7

作者 庞义辉 毕经龙 +2 位作者 袁鹏喆 赵宝福 丁自伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期339-350,共12页

针对煤机装备实现全生命周期数智化综合管理技术难题,将我国煤机装备全生命周期管理技术发展历程划分为3个阶段,从煤机装备管理标准体系建设、设备台账流程管理、智能运维管理及系统平台建设等方面分析了现阶段我国煤机装备管理存在的... 针对煤机装备实现全生命周期数智化综合管理技术难题,将我国煤机装备全生命周期管理技术发展历程划分为3个阶段,从煤机装备管理标准体系建设、设备台账流程管理、智能运维管理及系统平台建设等方面分析了现阶段我国煤机装备管理存在的痛点。研究了煤机装备前期、中期、后期管理目标、业务流程及实施主体,提出了煤机装备全生命周期数智化管理系统总体架构。分析了煤机装备选型优化设计主要影响因素,研究得出了综采设备选型优化计算方法,开发了综采设备选型优化算法及软件平台,提出了煤机装备系列型谱与编码体系构建方法。将煤机装备管理划分为6个业务域,阐明了不同业务域之间的关联关系;研究了工单管理流程不同阶段的业务分工,提出了基于AI赋能的工单精细化管理流程。分析了不同运维模式之间的差异,基于区域集中运维模式提出了煤机装备运维管理技术框架。分析了煤机装备状态感知技术现状及存在的问题,研究了基于非接触式传感技术的间接感知方法,在提高解算精度的前提下降低了安装与运维成本。研究了基于数字孪生技术对实体模型进行远程运维作业的技术路径,提出了几何模型+机理模型+数据模型融合驱动的运行控制与维护策略,展望了煤机装备全生命周期数智化综合管理技术及系统平台研发方向。 展开更多

关键词 煤机装备 全生命周期管理 装备型谱 精细化管理 运维管理

在线阅读 下载PDF 职称材料

井下煤炭运输多环节复杂背景下高精度煤矸识别方法

8

作者 栾亨宣 安乐 +7 位作者 田莹 顾颉颖 张强 陈宏伟 付翔 胡成军 崔志芳 陈锐 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第9期459-468,共10页

煤矸智能分选是发展煤炭智能绿色开采的关键技术之一。准确识别煤矸石是智能分选的先决条件,如何克服井下复杂环境的影响,已成为影响机器视觉识别效果的现实难题。针对井下煤炭运输系统,构建具有单一、二混合和三混合背景的11类图像数据... 煤矸智能分选是发展煤炭智能绿色开采的关键技术之一。准确识别煤矸石是智能分选的先决条件,如何克服井下复杂环境的影响,已成为影响机器视觉识别效果的现实难题。针对井下煤炭运输系统,构建具有单一、二混合和三混合背景的11类图像数据集,包含水渍、煤粉、碎煤与碎矸石及运输设备部件等背景干扰因素。提出了一种融合多种注意力与残差连接的高精度煤矸智能识别方法,高分辨率阶段使用残差卷积块快速生成高质量标记(token),后续阶段使用级联的Channel Spatial Swin Transformer Block(CSSTB)进行深层表征学习。为提升模型对背景噪声的抗干扰能力,网络集成全局、通道、空间多种注意力机制,增强特征表达的鲁棒性。CSSTB中利用基于负斜率特性强化稀疏激活的LeakyReLU线性注意力机制建模全局信息,通过卷积注意力机制模块(CBAM)优化模型注意力分布,提升模型泛化能力。此外,考虑到煤、矸石和输送设备零部件的尺度差异,跨阶段使用残差连接以增强多尺度特征的通信和信息流通。结果表明:所提模型在单一、二混合和三混合背景上的平均准确度达到95.06%、97.77%、95.65%,相较于基线网络Swin Transformer-Tiny分别提高7.01%、4.83%、1.03%。可视化试验表明,对比模型在水渍、暗光和反光等复杂背景干扰下难以准确区分煤和矸石,而所提出模型能够精准聚焦于煤和矸石的关键特征区域,抗干扰能力强。研究结果为井下原煤运输中的煤矸高效分选提供了理论参考。 展开更多

关键词 深度学习 煤矸识别 井下环境 注意力机制 梯度加权类激活热图

在线阅读 下载PDF 职称材料

废弃矿井煤层气运移通道空间分布及抽采靶区优选

9

作者 刘钦节 杨友兴 +4 位作者 吴犇牛 段敏克 邓卓越 郭臣业 孙强 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第8期76-86,共11页

【目的和方法】有效运移通道的空间分布及其长期演变特征不仅决定了废弃矿井遗留煤层气的运移路径,同时也是煤层气抽采钻孔靶区优选和抽采效益最大化的重要依据。以重庆松藻煤矿一水平一采区为研究对象,采用理论分析、数值模拟与物理相... 【目的和方法】有效运移通道的空间分布及其长期演变特征不仅决定了废弃矿井遗留煤层气的运移路径,同时也是煤层气抽采钻孔靶区优选和抽采效益最大化的重要依据。以重庆松藻煤矿一水平一采区为研究对象,采用理论分析、数值模拟与物理相似试验相结合的方法,系统研究了倾斜多煤层条件下废弃矿井煤层气有效运移通道的分布规律,并提出了抽采靶区优选方案。【结果和结论】(1)理论计算、数值模拟和物理相似试验获得的K2b、K1、K3b煤层重复开采裂隙带最大高度分别为72.89、76.4和77.3 m,结果高度一致。(2)覆岩应力场演化呈现“拱形卸压–非对称转移–动态平衡”三阶段特征,最终形成“顶板卸压穹窿–侧向应力壳”三维非对称结构。(3)覆岩裂隙发育遵循“采动主导–空间分异–时序累积”的协同演化规律,初始阶段上覆岩层受采动影响快速运移形成基础裂隙网络,中期在重复开采影响下,裂隙叠加扩展,后期受长达10余年的固结恢复,最终形成三维“O”形裂隙圈闭体,进入相对稳定阶段,为煤层气提供了有效运移通道,并在上方厚硬石灰岩阻隔下形成富集区;(4)长期压实后裂隙高度降至67.97 m,呈现走向对称梯形与倾向斜梯形的分异格局,结合煤层气运移规律,建议抽采靶区优选在K3b采空区底板上方6.41~36.70 m的上隅角区域。 展开更多

关键词 废弃矿井 遗留煤层气 运移通道 抽采靶区优选

在线阅读 下载PDF 职称材料

ZBG型煤泥改质机的研发与应用

10

作者 许慧林 左泉 +3 位作者 史英祥 李红旗 程会朝 李延峰 《中国煤炭》 北大核心 2025年第10期134-141,共8页

煤泥表面罩盖高灰细泥、浮选药剂分散不完全是制约浮选工艺指标提升的重要因素。为了解决这一问题,依据煤泥调浆理论,结合浮选药剂破碎分散和浮选过程的特点,开发了具有颗粒表面强力擦洗和浮选药剂破碎分散功能的高剪切调浆装备——ZBG... 煤泥表面罩盖高灰细泥、浮选药剂分散不完全是制约浮选工艺指标提升的重要因素。为了解决这一问题,依据煤泥调浆理论,结合浮选药剂破碎分散和浮选过程的特点,开发了具有颗粒表面强力擦洗和浮选药剂破碎分散功能的高剪切调浆装备——ZBG型煤泥改质机。利用数值模拟的方法揭示了其内部流场的分布特性,在煤泥浮选环节应用结果表明:煤泥改质机内流线顺畅,涡流结构和湍流强度分布合理,营造了有利的煤粒改质流场;气相随上循环涡呈现“W”型结构,充气速率达到0.82 m^(3)/(m^(2)·min),达到了预浮的目的;药剂液滴分散和弥散程度高,粒径集中分布在0~45μm区间,中位粒径为9.65μm,其中5~25μm区间的占比54.33%,有效提高了药剂与煤粒碰撞的概率;经煤泥改质机处理后的煤粒表面圆润,去除了表面罩盖的细泥;相较于使用矿浆准备器调浆的原生产工艺,使用煤泥改质机后浮选药剂消耗量减少了23.1%,精煤灰分降低了0.74个百分点,产率提升了1.25个百分点,可燃体回收率提升1.96个百分点,取得了较好的应用效果。 展开更多

关键词 煤泥 表面改质 浮选 数值模拟 工业应用

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测

11

作者 杨俊辉 苗常盛 +3 位作者 张继达 郑晓亮 薛生 程王峰 《科学技术与工程》 北大核心 2025年第24期10182-10192,共11页

针对低浓度瓦斯直流(direct current, DC)氧化系统主管瓦斯浓度预测实时性有限,以及在甲烷浓度等传感器下的适应性不足等问题,提出了低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测方法。首先基于灰色关联度分析(grey relational analys... 针对低浓度瓦斯直流(direct current, DC)氧化系统主管瓦斯浓度预测实时性有限,以及在甲烷浓度等传感器下的适应性不足等问题,提出了低浓度瓦斯直流氧化系统主管瓦斯浓度自适应预测方法。首先基于灰色关联度分析(grey relational analysis, GRA)选择与主管瓦斯浓度相关性高的特征指标建立规范化数据集,以增强模型的适应性;其次构建主管瓦斯浓度预测模型对主管瓦斯浓度进行预测;进一步对模型的适应性和预测实时性从均方误差和样本运行时间进行对比分析;最后将模型集成于基于人工智能与软件界面开发的直流氧化系统主管瓦斯浓度预测平台。实验结果表明:主管瓦斯浓度预测模型的均方误差为0.061 1,运行时间为4 023 s,对主管瓦斯浓度的预测效果优于(long short-term memory, LSTM)等模型,在直流氧化系统主管瓦斯预测平台的预测效果接近监测值,为系统安全运行提供技术保障。 展开更多

关键词 低浓度瓦斯 直流(DC)氧化系统 主管瓦斯浓度预测模型 实时性 适应性 预测平台

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤矿复杂装备数字孪生几何模型轻量化方法

12

作者 李波 胡成军 +5 位作者 刘宾 潘格格 王树阳 朱晨泽 鲁自横 郝雪弟 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期218-224,共7页

数字孪生是实现煤矿智能化开采实时监控与双向映射的核心技术。现有数字孪生创建方法主要基于Unity3D(U3D)、Unreal Engine(UE)等商业软件,完全依赖国外技术输入,并且面向煤矿复杂场景时存在模型体积庞大、网络端实时交互性差的瓶颈。... 数字孪生是实现煤矿智能化开采实时监控与双向映射的核心技术。现有数字孪生创建方法主要基于Unity3D(U3D)、Unreal Engine(UE)等商业软件,完全依赖国外技术输入,并且面向煤矿复杂场景时存在模型体积庞大、网络端实时交互性差的瓶颈。针对上述问题,提出一种基于WebGL的智能化开采工作面三机可视化数字孪生模型轻量化方法。通过融合glTF格式转换与渐进式网格合并算法,在保留关键几何特征(压缩率最高95.3%)条件下,采用八叉树射线拾取与设备自适应渲染策略,以及硬件性能匹配等多种方法创建复杂装备数字孪生轻量化几何模型,并通过试验验证该方法可有效降低模型初始化及渲染时间,提高渲染帧率,并对主流浏览器具有良好的兼容性,从而为智能化煤矿数字孪生的创建提供一条轻量化、兼容性好、自主产权可控的技术路径。 展开更多

关键词 数字孪生 模型轻量化 渲染优化 WEBGL

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于极光优化算法的沿空掘巷煤柱宽度优化及应用

13

作者 赵宝福 《工矿自动化》 北大核心 2025年第7期164-170,共7页

针对现有沿空掘巷煤柱宽度优化研究流程复杂、耗时冗长等问题,引入极光优化(PLO)算法对沿空掘巷煤柱宽度进行自动寻优。采用理论分析、智能寻优和现场试验的方法,研究了基本顶沿空掘巷侧方断入煤体深度,确定了沿空掘巷内应力场分布范围... 针对现有沿空掘巷煤柱宽度优化研究流程复杂、耗时冗长等问题,引入极光优化(PLO)算法对沿空掘巷煤柱宽度进行自动寻优。采用理论分析、智能寻优和现场试验的方法,研究了基本顶沿空掘巷侧方断入煤体深度,确定了沿空掘巷内应力场分布范围和沿空掘巷的合理布置区域;根据巷道布置原则,基于极限平衡理论,得到煤柱留设宽度范围为1.5~7.0m。提出了基于PLO算法的煤柱宽度优化方法,建立了以沿空掘巷围岩变形为评价指标的适应度函数,经过迭代寻优后,得到最佳煤柱宽度为7.0m。基于最佳煤柱宽度,设计了沿空掘巷锚杆索网联合支护方案。现场实践结果表明,7.0m煤柱及综合控制技术在掘采过程中有效地控制了沿空掘巷围岩变形量,能够维持巷道整体稳定,提高了煤炭资源采出率,实现了经济效益的最大化。 展开更多

关键词 沿空掘巷 围岩变形控制 煤柱宽度 极光优化算法 应力场分布 基本顶破断位置

在线阅读 下载PDF 职称材料

深部大断面巷道围岩破坏机理及控制技术

14

作者 赵宝福 《煤炭工程》 北大核心 2025年第2期61-67,共7页

针对大海则煤矿深部大断面巷道强烈破坏难题,通过现场调研总结了大断面巷道破坏特征,分析了大断面巷道破坏原因。在此基础上,针对性的提出了以高承载力柔性锚杆为核心的支护优化方案。为了验证优化方案的合理性,采用UDEC建立了Trigon模... 针对大海则煤矿深部大断面巷道强烈破坏难题,通过现场调研总结了大断面巷道破坏特征,分析了大断面巷道破坏原因。在此基础上,针对性的提出了以高承载力柔性锚杆为核心的支护优化方案。为了验证优化方案的合理性,采用UDEC建立了Trigon模型,对比了原方案与优化方案两种情况下的巷道变形量、塑性区范围及围岩裂隙分布特征。模拟结果显示,采取优化方案后,围岩承载效果大幅提高,巷道变形量和塑性区范围明显降低,围岩内部裂隙数量大幅减少。现场开展工业性试验后,巷道围岩在50 d时趋于稳定,顶板最大下沉量197 mm,现场巷道整体成型效果较好。 展开更多

关键词 大断面巷道 破坏机理 Trigon模型 裂隙 柔性锚杆

在线阅读 下载PDF 职称材料

粗糙煤岩界面探地雷达波组自动拾取方法

15

作者 田莹 李春志 +5 位作者 陈硕 王子豪 吕馥言 张强 韩猛 胡成军 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第S1期317-326,共10页

煤岩界面探地雷达波组自动拾取方法是实现煤岩层位在线智能解译的关键。现有研究多假设煤岩界面为平整表面,忽略了粗糙表面下电磁波干涉效应的影响,无法适用于高频雷达天线或复杂地质条件下煤岩层位的自动追踪。为此,提出了一种粗糙煤... 煤岩界面探地雷达波组自动拾取方法是实现煤岩层位在线智能解译的关键。现有研究多假设煤岩界面为平整表面,忽略了粗糙表面下电磁波干涉效应的影响,无法适用于高频雷达天线或复杂地质条件下煤岩层位的自动追踪。为此,提出了一种粗糙煤岩界面探地雷达波组自动拾取方法。采用局部极值方法和振幅局部统计量自适应调整方法,自动提取并筛选潜在煤岩界面曲线的锚点;考虑电磁波干涉效应对锚点分布特性的影响,提出锚点邻域内就近生长方法,以锚点振幅变异系数作为曲线终止生长的判断依据;采用RANSAC迭代拟合算法和波形特征匹配方法,分类识别干扰双曲线和煤岩界面曲线,利用拟合曲线顶点空间关系去除粗糙界面处干扰双曲线;针对特殊地质条件下煤岩界面局部走向表现为双曲线的问题,分别构建粗糙煤岩界面曲线和干扰双曲线锚点的振幅衰减模型,利用考虑电磁波几何扩散效应的共曲线锚点补偿振幅变化规律,进行干扰双曲线的虚假检测控制。正演模拟及试验结果表明,该方法可准确检测粗糙煤岩界面位置,其变量参数仅为已知的探测参数和岩层电性参数,能够实现煤岩界面探地雷达波组自动拾取。 展开更多

关键词 煤岩界面拾取 探地雷达 粗糙煤岩界面 波组自动拾取 界面特征检测

在线阅读 下载PDF 职称材料

悬臂式掘进机自动截割控制系统研究 被引量：6

16

作者 张磊 周开平 +2 位作者 张宁波 孙红杰 王利欣 《金属矿山》 CAS 北大核心 2022年第6期144-149,共6页

以煤矿EBZ220型悬臂式掘进机悬臂机构为研究对象,建立悬臂机构的截割运动在巷道断面的数学模型,确定截割头在巷道断面投影的位置坐标与截割机构升降油缸、回转油缸伸缩长度及截割机构摆动角度之间的几何关系。经控制单元计算出掘进机截... 以煤矿EBZ220型悬臂式掘进机悬臂机构为研究对象,建立悬臂机构的截割运动在巷道断面的数学模型,确定截割头在巷道断面投影的位置坐标与截割机构升降油缸、回转油缸伸缩长度及截割机构摆动角度之间的几何关系。经控制单元计算出掘进机截割头在巷道空间下的实时位置坐标,并与上位机设定的巷道边界参数进行比较,提出具有反馈控制的巷道断面自动截割控制方案。针对常见的矩形、梯形及半圆拱形3种巷道断面形状设计了控制程序、截割工艺路径及人机交互界面功能。以EBZ220型悬臂式掘进机为样机进行地面和井下试验,应用结果表明,该控制系统可靠性高、实时性强,控制精度高,能满足巷道掘进工作面自动截割控制的要求,巷道断面自动成形控制精度≤15 cm/20 m,悬臂机构动态俯仰角和偏航角测量精度≤0.1°,为实现煤矿掘进工作面智能化、无人化提供一些技术研究基础。 展开更多

关键词 悬臂式掘进机 悬臂运动 自动截割 控制系统

在线阅读 下载PDF 职称材料

多槽浮选机液位差研究与液位调整机构设计 被引量：5

17

作者 李红旗 《煤炭工程》 北大核心 2022年第10期22-25,共4页

为了确保多槽浮选机的矿浆通过能力和刮泡性能,通过水头损失计算、工业试验、清水实验和理论分析,研究了浮选机液位差相关问题,结果表明:矿浆量、煤泥可浮性和充气量等因素对液位差的影响显著;液位差计算值与实测值最大误差为10%;ZJF浮... 为了确保多槽浮选机的矿浆通过能力和刮泡性能,通过水头损失计算、工业试验、清水实验和理论分析,研究了浮选机液位差相关问题,结果表明:矿浆量、煤泥可浮性和充气量等因素对液位差的影响显著;液位差计算值与实测值最大误差为10%;ZJF浮选机采用分两段阶梯配置、段内阶梯溢流堰和段尾溢流尾矿箱的技术,实现液位分段独立控制,矿浆通过能力是采用水平配置的1.732倍。 展开更多

关键词 智能化浮选机 液位控制 水头损失 矿浆通过能力 刮泡性能

在线阅读 下载PDF 职称材料

煤炭洗选信息模型标准研究及应用 被引量：5

18

作者 龚萍 章建华 +1 位作者 乔莎 曹洪弟 《煤炭工程》 北大核心 2023年第4期23-28,共6页

我国煤炭洗选行业缺乏统一可行的信息模型标准,导致建模深度不同、格式各异、数据无法共享。以国家发布的多部建筑工程BIM标准和相关框架为基础,初步将煤炭洗选行业信息模型标准划分为三维设计、三维建模、三维模型交互应用3个方向,并... 我国煤炭洗选行业缺乏统一可行的信息模型标准,导致建模深度不同、格式各异、数据无法共享。以国家发布的多部建筑工程BIM标准和相关框架为基础,初步将煤炭洗选行业信息模型标准划分为三维设计、三维建模、三维模型交互应用3个方向,并从专业分类、设计范围、设计深度、构件资源、模型工程细度、模型属性细度、三维模型架构、模型存储结构、模型层级结构等方面进行研究,形成了一套较完善的煤炭洗选信息模型(CPIM)标准。并通过大海则选煤厂全生命周期管理平台的示范应用,验证了标准的可行性和适用性。 展开更多

关键词 煤炭洗选 BIM标准 信息模型 选煤厂 CPIM

在线阅读 下载PDF 职称材料

建设阶段选煤厂BIM模型重建方法研究 被引量：4

19

作者 乔莎 张树森 +1 位作者 郭瑞 李亚梅 《煤炭工程》 北大核心 2022年第12期28-32,共5页

选煤厂设计多采用二维设计模式,导致大部分选煤厂没有BIM模型资产积累。通过搭建BIM协同设计平台,将三维协同建模理念应用到基于设计图纸的选煤厂BIM模型重建工作中,研究出一套高效率高质量选煤厂BIM模型重建模式,解决设计建设阶段选煤... 选煤厂设计多采用二维设计模式,导致大部分选煤厂没有BIM模型资产积累。通过搭建BIM协同设计平台,将三维协同建模理念应用到基于设计图纸的选煤厂BIM模型重建工作中,研究出一套高效率高质量选煤厂BIM模型重建模式,解决设计建设阶段选煤厂BIM模型重建中存在的工作开展难、配合难、碰撞多等影响建模效率和建模质量的问题,适用于BIM碰撞检查、运维管理等应用需求,从而在设计施工阶段需要建立BIM模型的工程项目中应用。 展开更多

关键词 选煤厂设计 BIM模型重建 三维协同 碰撞检查 运维管理

在线阅读 下载PDF 职称材料

基于SSA-BP算法的锚护机器人误差补偿研究 被引量：1

20

作者 史光亮 马祺杰 +2 位作者 王海燕 张宁波 李波 《中国矿业》 2023年第1期82-88,共7页

生产、装配、碰撞或磨损都会造成锚护机器人末端精度降低,负载工作导致机身变形也会影响末端精度,为降低锚护机器人锚钻误差,高精度完成井下打孔、对孔、支护任务,本文提出了一种由麻雀算法改进BP神经网络(SSA-BP算法)的误差补偿方法。... 生产、装配、碰撞或磨损都会造成锚护机器人末端精度降低,负载工作导致机身变形也会影响末端精度,为降低锚护机器人锚钻误差,高精度完成井下打孔、对孔、支护任务,本文提出了一种由麻雀算法改进BP神经网络(SSA-BP算法)的误差补偿方法。首先,利用旋量法搭建误差模型,并采用虚拟样机验证误差模型的正确性;其次,搭建末端位姿误差预测模型,实现对误差的预测和补偿;最后,通过SSA-BP算法、BP算法和PSO-BP算法三种补偿法的对比仿真,证明了SSA-BP算法的补偿精度更高、稳定性更好。经过试验验证,锚护机器人末端误差可降至10 mm以下,精度提高了80%。由此可知,SSA-BP算法在锚护机器人误差补偿方面有着优秀的准确性、优越性和可行性,为矿山安全开采提供了高效保障。 展开更多

关键词 锚护机器人 旋量 误差模型 误差补偿 SSA-BP算法

在线阅读 下载PDF 职称材料