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煤矿乳化液泵旋转密封寿命的关键影响参数研究
1
作者 刘昊 赵中梅 +1 位作者 曹辉 田煜 《润滑与密封》 北大核心 2025年第7期109-115,共7页
为研究影响乳化液泵旋转密封寿命的关键因素,研制适用于不同结构形式的旋转密封加速测试系统。基于该实验装置分别开展以径向预紧力、表面形貌特征和结构形式作为单一变量的密封性能测试实验,并测试转轴表面温度、转轴磨损量、磨损形貌... 为研究影响乳化液泵旋转密封寿命的关键因素,研制适用于不同结构形式的旋转密封加速测试系统。基于该实验装置分别开展以径向预紧力、表面形貌特征和结构形式作为单一变量的密封性能测试实验,并测试转轴表面温度、转轴磨损量、磨损形貌特征、密封唇口尺寸、泄漏量等参数。经对比分析得到一般情况下骨架密封在径向预紧力20 N,配合轴径通过车削工艺获得表面粗糙度R_(a)0.4μm具备较好的密封性能和较好的工艺性。通过加速寿命时间,验证了PTFE密封在高转速工况下密封性能要优于骨架密封。 展开更多
关键词 旋转密封 乳化液泵 骨架密封 PTFE密封 密封性能
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综采工作面隔爆巡检机器人设计及工程实践 被引量：1
2
作者 关士远 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期363-373,共11页
针对目前由于综采工作面工况恶劣,本安型巡检机器人存在通过性差、防护能力弱、感知技术手段有限,不能实现常态化运行等问题,提出隔爆巡检机器人方案,以应对综采工作面严苛工作环境。分析了轨道式巡检机器人在该环境下遇到的3种典型的工... 针对目前由于综采工作面工况恶劣,本安型巡检机器人存在通过性差、防护能力弱、感知技术手段有限,不能实现常态化运行等问题,提出隔爆巡检机器人方案,以应对综采工作面严苛工作环境。分析了轨道式巡检机器人在该环境下遇到的3种典型的工况:爬坡、错切、扭转。基于轨道式巡检机器人遇到的3种典型工况,设计了一种具有多自由度的隔爆巡检机器人,该巡检机器人除具有视频感知手段外,还增加了激光slam实时建图能力,能提供精确的三维感知能力,并且其感知能力不受光照条件的影响,能在无光条件下使用。针对爬坡工况,采用履带式行走机构;针对错切工况,设计了具有前后2组差速驱动的行走机构,其具有主动转向功能;针对扭转工况,在车身中部增加了纵向转轴。为了对其进行有效的控制,确保其在综采工作面平稳运行,充分考虑其具有约束的特点,分析得出其具有轨迹及底盘约束的运动学模型。同时介绍了该巡检机器人的控制方法,依据激光slam所建的实时三维激光点云地图,提取参考轨迹,根据参考轨迹实时计算各个履带主动轮的速度给定。基于运动学模型,提出一种模型预测控制算法,采用主从控制策略,模型预测控制只在前组驱动实现,后组驱动的控制量根据前组的速度给定及约束计算得出。该控制算法在计算复杂度及实时性方面做了平衡,控制算法基于ROS系统实现。最后,通过充分的井下工业性试验,验证了该控制方法能有效地解决爬坡、错切、扭转等综采工作面的苛刻工况,能在综采工作面执行常态化巡检任务。 展开更多
关键词 巡检机器人 运动学模型 差速驱动 SLAM 轨迹 模型预测控制
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基于LSTM的液压支架尾梁倾角预测方法 被引量：1
3
作者 姚钰鹏 张境麟 熊武 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期362-371,共10页
综放开采是我国特厚煤层主要的开采方式,放煤执行机构控制精度很大程度上依赖于尾梁姿态的数据反馈。为了提高放煤执行机构的控制精度,提出了一种基于长短期记忆神经网络(LSTM)的支架尾梁倾角预测方法。将与尾梁放煤动作相关的支架底板... 综放开采是我国特厚煤层主要的开采方式,放煤执行机构控制精度很大程度上依赖于尾梁姿态的数据反馈。为了提高放煤执行机构的控制精度,提出了一种基于长短期记忆神经网络(LSTM)的支架尾梁倾角预测方法。将与尾梁放煤动作相关的支架底板绝对坐标、尾梁倾角、尾梁相对高度、移架速率和立柱压力作为RNN卷积网络和LSTM神经网络的输入变量,使用某煤矿综放工作面放煤历史数据对支架尾梁姿态预测模型进行训练和验证,建立支架尾梁姿态预测模型,对尾梁倾角进行连续16 h预测,结果预测的尾梁倾角曲线与实际尾梁倾角曲线的拟合程度达98.7%。在综采放顶煤工作面开展了3~4个生产班的液压支架尾梁倾角预测试验,经过对比分析预测的尾梁倾角曲线与实际尾梁倾角曲线,当置信区间为(0.98,1.02)时,连续生产16 h预测准确率为98.40%。基于LSTM的支架尾梁倾角姿态预测方法解决了电液控系统自适应放煤作业尾梁倾角控制问题,为综放工作面无人放煤奠定了基础。 展开更多
关键词 支架尾梁姿态 倾角预测 长短期神经网络 时序处理 放煤工艺
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35 MPa氢气减压阀内部流动特性仿真研究 被引量：1
4
作者 孙维福 刘仁豪 +1 位作者 孟令宇 周如林 《机床与液压》 北大核心 2025年第5期145-151,共7页
氢气减压阀作为氢燃料电池汽车供氢系统中的关键部件,其性能对供氢系统运行的安全性和稳定性具有重要意义。然而氢气减压阀内部流道复杂,氢气在减压过程中形成强烈湍流,造成能量损耗和噪声。针对以上问题,基于氢气NIST真实气体模型和有... 氢气减压阀作为氢燃料电池汽车供氢系统中的关键部件,其性能对供氢系统运行的安全性和稳定性具有重要意义。然而氢气减压阀内部流道复杂,氢气在减压过程中形成强烈湍流,造成能量损耗和噪声。针对以上问题,基于氢气NIST真实气体模型和有限体积法,模拟35 MPa氢气减压阀内氢气的实际流动状态,研究高压氢气减压阀内部氢气流动特性,氢气在阀体与阀芯间隙位置压力迅速降低,速度增加并发生超音速流动,压力与速度变化幅度随阀芯开度增大而减小;减压阀出口氢气温度与入口温度相比升高,且温升随阀芯开度变大而降低;出口流量随阀芯开度增加而增加,阀芯与阀体间隙处及下游存在高强度湍流,间隙处湍流强度随阀芯开度增加而减小;减压阀内噪声主要在阀芯开口下游区域产生,且主要由湍流引起;为后续产品结构优化设计提供参考。 展开更多
关键词 氢气减压阀 流场模拟 真实气体模型 车载供氢系统
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兆瓦级煤矿井下压裂泵系统的研制及应用
5
作者 李然 王初亮 +11 位作者 刘波 冯彦军 姜鹏飞 陈荣明 陈敬斌 陈卓 王大龙 卢海承 郭宗凯 曹田泽 于远征 王超 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期372-380,共9页
为满足在坚硬难垮落顶板治理、瓦斯抽采增透等领域大面积区域压裂应用中对流量、压力的需求,研制了一套兆瓦级煤矿井下压裂泵系统。该系统将自动控制和变频技术同煤矿井下压裂泵的设计相结合,能够根据煤矿井下水力压裂的不同阶段的工况... 为满足在坚硬难垮落顶板治理、瓦斯抽采增透等领域大面积区域压裂应用中对流量、压力的需求,研制了一套兆瓦级煤矿井下压裂泵系统。该系统将自动控制和变频技术同煤矿井下压裂泵的设计相结合,能够根据煤矿井下水力压裂的不同阶段的工况需求,动态采集压裂泵性能参数数据,实时分析压裂泵的功率匹配,实现压裂过程全自动化。重点攻克了高压大流量压裂泵特殊材料及工艺、动力端可靠性、液力端可靠性以及自动控制等关键技术瓶颈。研究了适用于压裂极端工况要求的高强度、耐冲蚀马氏体沉淀硬化不锈钢,并采用超高压自增强处理,提高压裂泵液力端疲劳寿命;研究压裂泵齿轮传动及摩擦副等关键可靠性技术,实现兆瓦级功率条件下压裂泵传动系统的高可靠运行;通过计算机仿真,优化了压裂泵液力端吸排液系统的结构、性能;攻克了深钻孔低频变流量坐封技术、煤岩层起裂自动识别技术及循环压裂控制技术,实现压裂全流程的自动化控制该系统分别在曹家滩矿122110特厚煤层工作面和东李煤矿1250瓦斯治理巷进行了工业性试验;曹家滩矿试验显示:坚硬顶板预裂弱化治理裂缝扩展压力平稳,稳压时压力最高可达32.4 MPa,平均流量可达100 m^(3)/h;东李煤矿瓦斯增透试验结果显示:实施水力压裂增透工艺10 d后,平均瓦斯抽采纯量增大到1.596 m^(3)/min,约为对比验证普通钻孔抽采工艺的29倍。 展开更多
关键词 兆瓦级 水力压裂 坚硬顶板 瓦斯抽采 区域弱化 区域增透
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高水基数字比例阀控电液位置伺服系统建模与控制
6
作者 张阳 刘英豪 +3 位作者 高强 刘骅毅 周如林 乔子石 《液压与气动》 北大核心 2025年第1期124-131,共8页
针对我国煤矿液压装备底层执行机构存在控制精度差与数字化程度低的问题,提出了基于高水基数字比例阀和换向阀组合控制液压缸的方案。首先,对高水基数字比例阀控电液位置伺服系统的结构与工作原理进行深入分析,在此基础上构建了伺服系统... 针对我国煤矿液压装备底层执行机构存在控制精度差与数字化程度低的问题,提出了基于高水基数字比例阀和换向阀组合控制液压缸的方案。首先,对高水基数字比例阀控电液位置伺服系统的结构与工作原理进行深入分析,在此基础上构建了伺服系统AMESim仿真模型,并对步进电机子模型、高水基数字比例阀子模型进行验证。其次,提出了液压缸位移/速度双闭环、液压缸位移/主阀位移双闭环两种控制方法,并基于Simulink和AMESim搭建了系统机电液联合仿真模型,仿真结果验证了所提方法的有效性。进一步,搭建了高水基数字比例阀控电液位置伺服系统试验平台,试验表明,液压缸位移/速度双闭环控制方法存在抖动现象,且液压缸位置的最大误差达到了1.5 mm,液压缸位移/主阀位移双闭环控制下的液压缸跟踪误差在0.4 mm内,超调量为0,满足控制精度需求。研究结果对提升我国煤矿液压装备的控制精度和数字化水平具有实际意义。 展开更多
关键词 高水基数字比例阀 电液位置伺服系统 步进电机 动态特性 双闭环控制
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基于矩阵位移法的超长工作面顶板挠度分布研究
7
作者 邢有望 李明忠 +2 位作者 张金虎 闫汝瑜 刘江斌 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第5期39-51,共13页
为了探究顶板条件、巷帮条件及支护条件对超长工作面顶板挠度变化的影响,同时将梁模型理论应用于指导液压支架设计,以小保当二号井132202超长工作面为背景,根据实际生产中液压支架、巷帮及顶板关系,建立支持在弹性支座上的二维连续梁模... 为了探究顶板条件、巷帮条件及支护条件对超长工作面顶板挠度变化的影响,同时将梁模型理论应用于指导液压支架设计,以小保当二号井132202超长工作面为背景,根据实际生产中液压支架、巷帮及顶板关系,建立支持在弹性支座上的二维连续梁模型,基于位移法对梁模型单元进行编码并计算杆单元的单元刚度矩阵,利用单元集成法计算含有弹性支座的超长梁模型整体刚度矩阵及节点等效载荷,通过矩阵位移法求解全梁挠度分布及杆端内力计算式,从而得到支架支护反力。在此基础上,分别对支架宽度、数目、等效刚度、工作面长度、巷帮刚度、顶板弹性模量、截面惯性矩及随动岩层产生的载荷大小取不同值,来观察其对全梁挠度分布的影响。使用三次多项式对挠度曲线一侧的起点至最大峰值段进行精确拟合。使用插入了桩结构单元充当支护的3DEC数值模拟结果及现场电液控监测数据进行验证。验证结果做到了理论计算、数值模拟与现场数据三者的统一,表明二维梁模型能够在一定程度上解释超长工作面三峰值来压特征,同时工作面一侧到临近高峰值段的挠度曲线符合三次多项式分布规律。研究深化了梁模型在采场方面的应用,为超长工作面支架工作阻力预测提供了方向,研究结果有助于为超长工作面液压支架设计提供理论指导。 展开更多
关键词 采矿工程 液压支架 超长工作面 矩阵位移法 3DEC数值模拟
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TPMSLM温升对霍尔传感器位置检测影响研究
8
作者 张鲁宏 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2025年第4期124-128,共5页
线性霍尔传感器通过检测永磁同步直线电机的动子运动过程中磁场变化获取位置,但电机发热温升会影响传感器的检测精度。首先,基于电机自身发热温升特性,分析了温度对磁密以及对不同供电方式下霍尔传感器输出信号的影响;然后,基于反正切... 线性霍尔传感器通过检测永磁同步直线电机的动子运动过程中磁场变化获取位置,但电机发热温升会影响传感器的检测精度。首先,基于电机自身发热温升特性,分析了温度对磁密以及对不同供电方式下霍尔传感器输出信号的影响;然后,基于反正切法和模型测量法对比分析温升对位置检测误差的影响。该方法能够定量分析温升对霍尔信号输出幅值的影响,提高温度变化情况下的位置检测精度;最后,通过实验验证温升对两种位置检测方法的实际影响程度。研究结果表明:相较反正切法,温度对模型测量法影响程度更大,当电机表面温度从27℃上升至65℃时,位置检测误差增大了217.44%。研究结果为后续考虑温度影响下位置检测精度补偿工作奠定基础。 展开更多
关键词 永磁同步直线电机 霍尔传感器 温升 位置检测 精度
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综采工作面毫米波检测系统试验研究
9
作者 牛磊 肖耀猛 张代祥 《中国煤炭》 北大核心 2025年第3期101-109,共9页
智能开采与控制是煤矿开采的重要发展目标,针对综采工作面的地质条件和对支架行程、姿态高精度测量的需求,提出了采用毫米波雷达进行非接触式测量物位的技术方法。介绍了毫米波雷达工作原理,详细阐述了毫米波检测系统设计。该系统搭载... 智能开采与控制是煤矿开采的重要发展目标,针对综采工作面的地质条件和对支架行程、姿态高精度测量的需求,提出了采用毫米波雷达进行非接触式测量物位的技术方法。介绍了毫米波雷达工作原理,详细阐述了毫米波检测系统设计。该系统搭载喇叭天线有效强化了信号幅度,通过上位机系统实现了毫米波雷达对于支架行程与姿态的探测。通过在黄陵一号煤矿812工作面实际应用表明,在76~81 GHz工作频段范围内的毫米波雷达可以完成7 m范围内的物体测距,探测精度达到±5 mm,实现了毫米波雷达检测系统在工作面的精确测距应用,同时为后续解决支架点云姿态、“上窜下滑”监测、基本材料识别等难题提供了新思路。 展开更多
关键词 智能开采与控制 毫米波雷达 精确测距 中频信号 喇叭天线
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电控单体泵多泵供油系统压力波动和一致性研究
10
作者 刘晓鹏 王伟 +1 位作者 王字满 王统诚 《内燃机工程》 北大核心 2025年第2期59-71,共13页
为解决柴油机电控单体泵供油系统低压油管压力波动导致供油一致性差的问题,利用AMESim建立了某电控单体泵单泵和多泵供油系统的仿真模型并探究了进回油管直径、节流孔结构参数和阻尼阀结构参数对进回油管压力波动的影响。结果表明:油管... 为解决柴油机电控单体泵供油系统低压油管压力波动导致供油一致性差的问题,利用AMESim建立了某电控单体泵单泵和多泵供油系统的仿真模型并探究了进回油管直径、节流孔结构参数和阻尼阀结构参数对进回油管压力波动的影响。结果表明:油管直径越大,油管对内部燃油的包容性越强,管内的压力波动越小。确定了最佳主、分油道直径分别为12 mm和8 mm。增设节流孔通过增加燃油流动的阻力从而降低压力波动,但孔径过小会导致供油不足,而过大又会降低节流作用,因此设置最佳节流孔孔径为2.5 mm。安装阻尼阀一方面可以起到节流作用,另一方面可以将燃油的动能和压力势能转化为弹簧的弹性势能,最终减小油管内的压力波动。确定了阻尼阀最佳孔径和弹簧刚度分别为2.5 mm和25 N/mm。采用上述优化方案后,压力波动的幅值由0.47 MPa降为0.18 MPa,同时多泵供油系统的供油特性和一致性也得到了改善。 展开更多
关键词 电控单体泵 多泵供油系统 压力波动 一致性
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特厚煤层10 m超大采高综采关键技术及装备
11
作者 康红普 雷亚军 +15 位作者 赵福堂 徐刚 李增林 李明忠 王锐 黄志增 刘江斌 马英 韩存地 冯彦军 张震 张金虎 任建超 宋业杰 曾明胜 程利兴 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1849-1875,共27页
超大采高综采技术是我国6~10 m特厚煤层实现高产、高效、高回收率开采的有效途径。在分析国内超大采高综采技术及装备研究现状的基础上,围绕陕煤集团曹家滩煤矿10 m特厚煤层超大采高工作面开采地质条件,从超大采高采场围岩控制、关键开... 超大采高综采技术是我国6~10 m特厚煤层实现高产、高效、高回收率开采的有效途径。在分析国内超大采高综采技术及装备研究现状的基础上,围绕陕煤集团曹家滩煤矿10 m特厚煤层超大采高工作面开采地质条件,从超大采高采场围岩控制、关键开采装备、智能协同控制3个方面分析了存在的难题,并提出了解决路径。经过5 a的技术攻关,取得一系列创新成果:(1)提出“主动强力支撑与防护+区域压裂弱化卸压”的支-卸协同超大采高工作面围岩控制策略,研发出5 m^(3)/min大流量井下水力压裂成套技术与设备,实现了超大采高工作面强矿压的有效防控。(2)研发出10 m超大采高强力液压支架,创新设计了“双层伸缩梁+三级护帮”机构,实现了超大采高工作面顶板和超高煤壁的安全防控;采煤机分区润滑与分布式冷却方案提高了大仰角长摇臂采煤机截割可靠性;高可靠中部槽、下链道悬链及慢变动力启动提高了超大运量刮板输送机对超大采高工作面煤流运输的适应性。系统集成世界首套特厚煤层10 m超大采高综采成套装备。(3)提出10 m超大采高液压支架运行状态智能控制策略,采煤机自动控制策略,通过应用粗糙神经网络技术,构建了超大采高采煤机与刮板输送机的协调控制系统。形成了超大采高重型开采装备群智能控制模式及控制逻辑。(4)构建了基于“微震-岩层移动-应力-水文”的超大采高工作面多场多参量协同监测融合分析系统,实现了工作面覆岩破坏、地表移动变形、地下水流场和矿压显现间的多元异构数据融合分析。研究成果在曹家滩煤矿得到成功应用,实现了10 m特厚煤层高产、高效、高回收率开采,取得了显著经济效益,引领了国内外特厚煤层高效智能开采技术的发展方向。 展开更多
关键词 特厚煤层 10 m超大采高 围岩控制 支-卸协同 关键开采装备 智能控制 多参量监测
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脉冲磁场对硬质合金刀具涂层结合力的影响研究
12
作者 徐垚 邓智鹏 +2 位作者 韩定坤 崔建强 马雷 《工具技术》 北大核心 2025年第3期55-59,共5页
针对智能无人化开采装备相关元部件加工过程中硬质合金刀具磨损速度快、崩刃严重的问题,本文研究了脉冲磁场对硬质合金刀具涂层结合力的影响,并通过划痕对比试验和铣削加工不锈钢孔试验,分析涂层与基体的结合强度。结果表明:电磁冲击处... 针对智能无人化开采装备相关元部件加工过程中硬质合金刀具磨损速度快、崩刃严重的问题,本文研究了脉冲磁场对硬质合金刀具涂层结合力的影响,并通过划痕对比试验和铣削加工不锈钢孔试验,分析涂层与基体的结合强度。结果表明:电磁冲击处理不仅能提升TiAlN+Al_(2)O_(3)(Al)涂层与WSM35硬质合金刀具基体界面的力学性能,提高结合面的平面断裂韧性,还能改善WSM35硬质合金刀具在实际加工过程中的摩擦学特性,提高刀具的耐磨性和加工效率。 展开更多
关键词 硬质合金 电磁冲击 结合强度 摩擦磨损
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基于三维流固耦合模型的往复密封性能特性
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作者 张阳 周如林 +3 位作者 袁晓明 张宗进 郑泽 辛运锋 《液压与气动》 北大核心 2025年第5期64-72,共9页
拉伸比是影响往复密封润滑状态的重要因素。传统的轴对称模型忽略了周向拉伸的影响,过于简化问题,处理非线性问题的精度不足。此外,密封表面的微观形貌会影响密封界面流动状态。因此,提出了结合O形圈微观形貌的润滑模型以及三维仿真模... 拉伸比是影响往复密封润滑状态的重要因素。传统的轴对称模型忽略了周向拉伸的影响,过于简化问题,处理非线性问题的精度不足。此外,密封表面的微观形貌会影响密封界面流动状态。因此,提出了结合O形圈微观形貌的润滑模型以及三维仿真模型。探究不同拉伸比下宏观接触应力及油膜厚度的分布规律。结果表明:随着拉伸率的增加,出程和回程的最大接触压力逐渐减小,油膜厚度增加。仿真结果与试验结果高度吻合,其中摩擦力的计算结果与试验结果的误差在12.65%左右。 展开更多
关键词 微观界面 往复密封 润滑 摩擦力
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深部条带老采空区覆岩破坏多参量监测研究 被引量：1
14
作者 李学良 李宏艳 +2 位作者 白国良 李大猛 余洋 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第4期156-161,167,共7页
针对深部条带老采空区覆岩移动变形问题,确定了裂隙发育、拉压应变、岩层物性等主要参量指标,采用钻孔电视法、分布式光纤感测法、井间电法CT、微震法构建了采空区覆岩“点-线-面-体”多参量监测模式;运用该监测模式对工程实例进行实测... 针对深部条带老采空区覆岩移动变形问题,确定了裂隙发育、拉压应变、岩层物性等主要参量指标,采用钻孔电视法、分布式光纤感测法、井间电法CT、微震法构建了采空区覆岩“点-线-面-体”多参量监测模式;运用该监测模式对工程实例进行实测分析,获取了采空区覆岩全方位、多层次的移动破坏特征,得出覆岩裂隙多集中在465 m以下,少量空洞位于垮落带及煤柱上方靠近采空区侧,煤柱塑性区范围约8 m的结论,综合判定采空区覆岩结构可在长时间内保持相对稳定。结果表明:“点-线-面-体”多参量监测模式在内容上能够有效涵盖条带采空区覆岩移动变形的各参量指标,时空上可实现点(静态)、线(动态)、面(静态)、体(动态)相互结合的全过程监测,监测结果间能相互验证,可满足深部条带采空区覆岩移动变形监测要求。 展开更多
关键词 条带采空区 覆岩破坏 全空间 多参量 监测模式
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煤矿智能化建设市场现状及发展趋势研究 被引量：12
15
作者 张林 王国法 +8 位作者 刘治国 富佳兴 王丹丹 郝雅琦 孟令宇 张建中 周兆宇 张亮 覃杰 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期29-44,共16页
煤矿智能化建设市场现状及未来发展趋势是行业管理部门、煤炭生产企业、科技支撑企业、其他潜在企业等关注的对象,也是行业内资本投入、技术研发和人才培养的重要指导方向。构建基于生产要素、需求条件、支持性产业、企业战略以及行业... 煤矿智能化建设市场现状及未来发展趋势是行业管理部门、煤炭生产企业、科技支撑企业、其他潜在企业等关注的对象,也是行业内资本投入、技术研发和人才培养的重要指导方向。构建基于生产要素、需求条件、支持性产业、企业战略以及行业机遇和政府支持政策的六维波特钻石模型,宏观分析煤矿智能化建设市场的竞争优势;以2013—2023年的煤矿数量、产能、采选业固定资产投资及智能化建设总投资、建设成效等历史数据为基础,选取数量指标、产能指标和投资指标等不同维度的数据,计算煤矿智能化建设市场渗透率并进行曲线拟合,根据煤炭企业规模集中度、煤炭产能分布集中度和煤炭企业属性集中度对拟合的曲线进一步修正;为进一步衡量煤矿智能化建设市场活力,以国家首批71处智能化示范煤矿为样本,预测2025—2035年煤矿智能化市场容量,在难以全面精准获得煤矿智能化全部子系统历年市场数据的情况下,利用SAC、SAM、SAP 3项产品市场统计数据对煤矿智能化市场分析及预测结果进行可靠性验证;根据政策导向、技术现状和建设实际,提出了煤矿智能化建设市场发展萌芽破土、培育试点、示范建设、全面建设和高级智能5个阶段,基于杰弗里摩尔鸿沟理论,分析了智能化建设各阶段特征及早期市场和主流市场特点,发掘了煤矿智能化建设市场鸿沟及其产生因素,给出跨越鸿沟的具体措施。结果表明:我国煤矿智能化建设市场具有强且持续的竞争力;2023年市场渗透率约为4.74%,预计至2026年渗透率将达10%,是社会资本投入黄金时期,可用较低投入撬动未来较高市场份额;煤矿智能化建设市场容量将于2025年突破3 200亿元,2035年将累计达到万亿级;当前煤矿智能化建设处于早期市场和主流市场之间的鸿沟区,预计用2~3 a时间将完成鸿沟跨越。 展开更多
关键词 煤矿智能化 市场渗透率 市场容量 市场阶段 市场鸿沟
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智慧矿山系统工程及关键技术研究与实践 被引量：75
16
作者 王国法 庞义辉 +10 位作者 任怀伟 战凯 杜明 张勇 程健 杜毅博 张建中 巩师鑫 王丹丹 孟令宇 孟积渐 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期181-202,共22页
针对智慧矿山复杂巨系统建设过程中存在的问题,提出了智慧矿山建设的总体技术架构,并分别从智慧矿山系统模型构建、地下空间重构与模型动态更新、机器视觉测量技术、瓦斯环境射频防爆测试方法、矿山安全闭环管控体系、智慧矿山标准体系... 针对智慧矿山复杂巨系统建设过程中存在的问题,提出了智慧矿山建设的总体技术架构,并分别从智慧矿山系统模型构建、地下空间重构与模型动态更新、机器视觉测量技术、瓦斯环境射频防爆测试方法、矿山安全闭环管控体系、智慧矿山标准体系等方面进行了详细阐述。将智慧矿山分为信息感知支撑层、边缘计算层、云数据中心、多型网络、矿山智能生产管控平台、矿山智能生产系统、智慧矿山运维管理系统,构建了基于多系统深度融合的智慧矿山技术架构。基于智慧矿山知识图谱及信息抽取技术,构建了以数据创新为驱动、通信网络为基础、数据算力为核心的智慧矿山系统模型。构建了以机器视觉感知信息为主、其他感知信息为辅的矿山井下三维视觉空间模型,提出了矿山井下场景三维视觉与空间重建框架,实现了矿山井下三维空间重构与动态更新。开发了基于机器视觉技术的井下设备位姿与煤岩界面识别算法,实现了对井下综采装备群及煤岩分界面的同时空测量。探讨了井下瓦斯环境下现行防爆标准对5G基站功率的限制及存在的不足,设计开发了射频电磁能防爆专用试验装置,为提升井下5G基站功率阈值提供了方法借鉴。提出了融合灾害信息全面感知、防控方案自主决策、防控装备协同控制的矿井灾害闭环管控系统技术架构,实现井下灾害的超前预测预警与协同防控。构建了智能化煤矿标准体系框架,剖析了我国煤矿与金属矿山智能化建设典型案例,提出了智慧矿山建设发展趋势及建议。 展开更多
关键词 智慧矿山 系统工程 机器视觉 射频电磁能防爆 安全闭环管控 标准体系
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冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采 被引量：32
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作者 王国法 潘一山 +3 位作者 赵善坤 庞义辉 何勇华 魏文艳 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期1-14,共14页
冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优... 冲击地压煤层如何实现安全高效智能开采是一项重大的产业技术难题,系统分析了我国冲击地压矿井分布特征、开采现状及冲击地压发展趋势,深入剖析了冲击地压矿井面临的主要开采难题。从区域地应力监测反演、矿井开拓布局优化、煤柱尺寸优化、井上下联合卸压、置换充填开采、高层位离层注浆等方面,全面阐述了冲击地压矿井全生命周期防控技术发展现状。针对巷道冲击地压防治难题,研发了冲击地压巷道全巷协同智能自适应抗冲击支护技术与装备,利用吸能防冲液压支架实现了正常状态对巷道围岩进行强支护、冲击过程迅速让位吸能的效果,结合支架智能运移装置、支架监测预警系统及全巷协同自适应抗冲击支护智能设计方法,构建了冲击地压巷道智能化吸能支护防控体系。分析了采煤工作面智能开采系统防冲原理,提出通过对围岩采动应力、覆岩断裂结构等进行监测分析,基于三维地质模型、大数据算法等对冲击地压发生位置、概率进行预测预警,并通过智能开采系统对液压支架的支护姿态与支护力、采煤机割煤速度等进行智能联动控制,实现采煤工作面智能开采与冲击地压智能防治。从采场应力与覆岩结构智能监测、冲击地压灾害数据库构建、冲击地压灾害分类预测预警等方面,分析了冲击地压智能防控技术的研发重点,提出了煤矿冲击地压监测预警系统组成及总体架构。从顶层设计、关键技术、智能精准解危与效果评价等方面提出了我国煤矿冲击地压煤层实现安全高效智能开采的技术路径与研发方向。 展开更多
关键词 冲击地压 采动应力 防冲技术 智能开采系统 吸能防冲液压支架 监测预警系统
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超高与超长工作面高效综采关键技术及装备发展现状与展望 被引量：9
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作者 李明忠 赵文革 +8 位作者 闫汝瑜 王家臣 雷亚军 杨征 韩会军 张金虎 冯彦军 张德生 黄志增 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期199-209,共11页
煤炭作为我国经济发展的重要能源支撑,未来一段时间内,其在能源消费中仍将保持主导地位,随着相关技术装备的不断发展,我国部分矿井已实现单井单面产量突破千万吨,煤炭资源安全高效开发是我国未来科技发展的重要方向。依托国家重点研发... 煤炭作为我国经济发展的重要能源支撑,未来一段时间内,其在能源消费中仍将保持主导地位,随着相关技术装备的不断发展,我国部分矿井已实现单井单面产量突破千万吨,煤炭资源安全高效开发是我国未来科技发展的重要方向。依托国家重点研发计划项目“煤矿超高与超长工作面高效综采关键技术及装备”,以超高与超长工作面高效开采为核心,介绍了国内外超高与超长高效综采工作面的岩层控制理论、技术与综采装备发展现状,围绕“超大开采空间全覆岩三维动态破断规律与超高煤壁失稳破坏机理”“超大开采空间强矿压覆岩结构改造及其应力调控机理”“多重动载作用下超高与超长综采装备群动态响应及高效智能协同作业机制”三大科学问题,开展“超大开采空间全覆岩破断运移机理及围岩协同控制理论”“超大开采空间强矿压区域压裂卸压技术与装备”“超高与超长工作面智能开采成套装备”“超高与超长工作面装备群智能协同控制技术与装备”“超高与超长工作面高效综采工程示范”5项技术攻关。实践表明,我国部分超高与超长采煤工作面已形成成套技术及装备体系,为我国地质条件较为简单的厚煤层及中厚煤层矿区煤炭资源的安全、高效、绿色开采提供了可靠保障。指出了我国超高与超长高效综采工作面理论技术与装备及其控制的发展方向。 展开更多
关键词 超大采高工作面 超长工作面 矿山压力与岩层控制 水力压裂 智能开采成套装备
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煤炭新质生产力培育与高质量发展 被引量：8
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作者 王国法 庞义辉 王丹丹 《中国煤炭》 北大核心 2024年第12期1-10,共10页
煤炭产业向高端化、智能化、绿色化方向发展成为必然趋势,发展煤炭新质生产力是煤炭行业应对挑战、实现高质量发展的根本途径,对保障国家能源安全、推动经济社会高质量发展具有重要意义。概述了世界能源消费趋势和我国能源安全现状及挑... 煤炭产业向高端化、智能化、绿色化方向发展成为必然趋势,发展煤炭新质生产力是煤炭行业应对挑战、实现高质量发展的根本途径,对保障国家能源安全、推动经济社会高质量发展具有重要意义。概述了世界能源消费趋势和我国能源安全现状及挑战:全球能源格局正历经深刻变革,地缘政治因素深刻影响世界能源布局;我国能源需求持续攀升,能源进口来源集中且中东地区保障存忧,新能源发展受技术经济瓶颈制约,我国能源安全面临严峻挑战。为应对挑战,给出了煤炭新质生产力内涵与发展要求,以创新驱动产业转型,通过技术革命达成高质量发展。简要总结了煤炭智能开采技术取得的重要进展,聚焦煤炭智能高效开发、绿色及清洁低碳利用、智能开采技术、科技人才培养及创新发展等关键点,详细阐述了煤炭新质生产力培育和发展路径。基于我国煤炭产业发展基础现状,对煤炭产业智能绿色高质量发展趋势进行了展望,提出了煤矿智能化、绿色化、低碳化协同共进,智能化筑牢深部矿井安全生产防线,逐步实现危险和繁重岗位作业无人化,煤基产品高端化转型加速,煤炭企业生产组织与管理模式深度变革,煤矿系统智能与人的智慧深度融合等具体方向,以推动煤炭产业朝高端化、智能化、绿色化发展,适应我国能源发展新形势与新要求,保障我国能源安全与可持续性。 展开更多
关键词 煤炭新质生产力 高质量发展 能源安全 煤炭产业 煤炭智能开采 煤炭清洁高效利用
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电液伺服控制柱塞泵转速干扰及控制策略研究 被引量：3
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作者 符鹏 王剑强 +1 位作者 王大龙 秦怀新 《控制工程》 CSCD 北大核心 2024年第5期891-900,共10页
为克服电机转速对电液伺服控制变量轴向柱塞泵输出特性产生的干扰问题,建立电液伺服控制轴向柱塞泵系统的Simulink-AMESim仿真模型,以恒流量为评价指标研究电机转速干扰条件下电液伺服控制变量柱塞泵恒流量控制的输出特性,分别利用传统... 为克服电机转速对电液伺服控制变量轴向柱塞泵输出特性产生的干扰问题,建立电液伺服控制轴向柱塞泵系统的Simulink-AMESim仿真模型,以恒流量为评价指标研究电机转速干扰条件下电液伺服控制变量柱塞泵恒流量控制的输出特性,分别利用传统PID及模糊自适应PID控制策略对电液伺服控制变量柱塞泵进行抗干扰控制,获得不同类型干扰情况下电液伺服控制变量泵系统的输出特性曲线。仿真结果表明:恒流量控制下,电液伺服控制变量柱塞泵的流量波动为3.80 L/min,当电机转速分别存在正弦波、方波及三角波脉冲扰动工况时,流量波动分别上升至9.34 L/min、9.59 L/min、4.52 L/min。分别利用PID及模糊自适应PID对电液伺服控制变量柱塞泵进行抗干扰控制,流量波动分别降低了3.41 L/min和5.90 L/min。 展开更多
关键词 转速干扰 轴向柱塞泵 联合仿真 恒流量 模糊PID
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