基于工业互联网架构的煤矿瓦斯智能抽采管控系统设计 被引量：7

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作者 尹建辉 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第2期28-34,共7页

目前煤矿瓦斯智能抽采管控系统存在以下问题:①系统功能局限于某一段流程管控,导致瓦斯抽采业务管理覆盖不全、措施落实不到位。②基于传统的“烟囱式”IT架构,导致子系统分散、数据利用率低、协同能力差,后期子系统融合代价大、系统扩... 目前煤矿瓦斯智能抽采管控系统存在以下问题:①系统功能局限于某一段流程管控,导致瓦斯抽采业务管理覆盖不全、措施落实不到位。②基于传统的“烟囱式”IT架构,导致子系统分散、数据利用率低、协同能力差,后期子系统融合代价大、系统扩展不便。③瓦斯抽采过程仍存在较多的人工环节,系统智能化、自动化能力还有待进一步提升。针对上述问题,设计了一种基于工业互联网架构的煤矿瓦斯智能抽采管控系统。基于发布/订阅模式开发了瓦斯抽采多源异构数据采集流程,促进了数据的解耦和共享,降低了系统复杂度,实现了瓦斯抽采管网数据、钻孔作业及轨迹数据、设备工况数据、达标评判数据等多源异构数据的统一采集。基于数字孪生技术,构建了三维抽采系统模型,达到了井上下抽采系统的立体化展示。基于规则引擎技术,根据订阅的Topic对经过消息中心处理后的传感器数据进行判断,可进行告警消息的推送,并将处理后的传感器数据存入数据库中,以实现瓦斯抽采达标评判的自动化、流程化运行。利用机器视觉视频分析技术识别钻杆根数,从而实现钻孔过程的钻杆根数(钻孔深度)的自动计数和钻孔工程的信息化管理,结合钻孔测量仪器,实现了钻孔轨迹左右、上下偏差分析及可视化。现场应用结果表明:瓦斯抽采相关管理人员通过查看瓦斯智能抽采管控系统软件,可实时快速地了解各抽采面抽采情况、抽采评判情况、钻孔工程施工情况、系统故障情况,提高了瓦斯抽采信息化和智能化管理水平。 展开更多

关键词 工业互联网 煤矿瓦斯抽采 智能管控软件 机器视觉技术 数字孪生技术

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特厚煤层沿空掘巷煤柱塑性区宽度研究 被引量：7

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作者 赵腾飞 种阳 马国伟 《中国矿业》 2023年第1期107-111,共5页

为了解决特厚煤层条件下沿空掘巷围岩稳定性及掘巷煤柱留设合理宽度问题,本文以建新煤矿4203特厚煤层工作面为工程背景,建立极限平衡区应力方程,得到不同煤柱宽度条件下,煤柱体两侧向支承应力的分布特征,通过分析采空区侧煤柱和巷道侧... 为了解决特厚煤层条件下沿空掘巷围岩稳定性及掘巷煤柱留设合理宽度问题,本文以建新煤矿4203特厚煤层工作面为工程背景,建立极限平衡区应力方程,得到不同煤柱宽度条件下,煤柱体两侧向支承应力的分布特征,通过分析采空区侧煤柱和巷道侧煤柱塑性区宽度,得到沿空掘巷在特厚煤层条件下煤柱的合理留设宽度。试验结果表明:采空区侧塑性区宽度为2.58 m,煤柱侧塑性区宽度为2.61 m,煤柱核心承载区在不同煤柱宽度条件下,随着留设煤柱宽度的增大而不断扩大,集中应力区域也随之增大,最终确定特厚煤层条件下沿空掘巷煤柱合理宽度为10 m。由此可知,煤体完整性较好,巷道围岩稳定性得以控制,取得了较好的支护效果。 展开更多

关键词 特厚煤层 塑性区 数值模拟 围岩控制

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综掘工作面风流调控下风速及瓦斯粉尘浓度融合预测模型研究

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作者 龚晓燕 邹浩 +6 位作者 刘壮壮 陈龙 付浩然 孙育恒 李昊 王新雨 牛虎明 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第10期136-146,共11页

针对综掘工作面传统的通风总量控制管理模式不能根据实际需求进行风流调控,造成瓦斯及粉尘聚集和污染隐患等问题,对风流调控下的风速及瓦斯粉尘浓度多源数据融合神经网络预测模型进行了研究。采用欧拉-拉格朗日法建立了风流调控下的瓦... 针对综掘工作面传统的通风总量控制管理模式不能根据实际需求进行风流调控,造成瓦斯及粉尘聚集和污染隐患等问题,对风流调控下的风速及瓦斯粉尘浓度多源数据融合神经网络预测模型进行了研究。采用欧拉-拉格朗日法建立了风流调控下的瓦斯及粉尘气固耦合模型并进行了测试验证,模拟分析瓦斯和粉尘颗粒在综掘巷道的分布情况,获取大量不同风流调控方案下的风速及瓦斯粉尘浓度样本数据。采用多层感知器神经网络技术建立预测模型结构,选取对瓦斯及粉尘浓度具有较大影响的风流调控等参数作为输入层,根据风速及瓦斯粉尘的隐患位置确定输出层,对样本数据进行预处理,通过引入差分进化算法搜索最佳隐藏层节点数和学习率,利用TensorFlow框架搭建多源数据融合神经网络预测模型。以陕北某矿综掘工作面为研究对象,对不同风流调控方案进行预测和井下实测验证。结果表明:该模型相对误差最大值为9.7%,具有较高的准确性;选取出风口距端头最短距离5 m和最远距离10 m这2种工况下的最佳调控方案,与调控前相比,风速符合规范要求,端头死角区瓦斯体积分数分别降低34%和35%,回风侧人行处平均粉尘质量浓度分别降低40%和41%,司机处粉尘质量浓度分别降低38%和36%,研究可为风流调控提供参考。 展开更多

关键词 综掘工作面 风流调控 风速 瓦斯及粉尘浓度 多源数据融合 神经网络预测 差分进化算法

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基于超声C扫图像反卷积的棒材缺陷定量方法

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作者 董明 田辉 +3 位作者 马宏伟 陈渊 苏成明 韩磊 《声学技术》 CSCD 北大核心 2024年第6期797-802,共6页

缺陷定量评价一直是无损检测领域研究的重点,超声波的扩散会导致C扫描图像边缘模糊,影响缺陷定量的准确性。为了提高棒材缺陷定量的准确性,提出了一种棒材超声C扫描图像反卷积方法。基于多元高斯声束模型(multi-gaussian beam model, MG... 缺陷定量评价一直是无损检测领域研究的重点,超声波的扩散会导致C扫描图像边缘模糊,影响缺陷定量的准确性。为了提高棒材缺陷定量的准确性,提出了一种棒材超声C扫描图像反卷积方法。基于多元高斯声束模型(multi-gaussian beam model, MGB),根据超声波在曲面界面的传播规律,推导了棒材水浸超声成像系统的点扩散函数(point spread function, PSF)。利用四轴超声水浸检测系统对含有平底孔的尼龙棒进行了检测,得到了C扫描图像,然后用Richardson-Lucy(RL)迭代算法对C扫描图像进行反卷积处理。使用6 dB下降法分别对原始图像和反卷积处理后的图像进行定量分析。结果表明,反卷积处理后定量误差更小,特别是将直径1.5 mm平底孔的误差由88%降低到了18.7%。 展开更多

关键词 点扩散函数 多元高斯声束模型 Richardson-Lucy(RL)迭代算法 棒材工件

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大采高工作面回撤通道破碎顶板注浆改性控制技术研究 被引量：3

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作者 席义苗 司建锋 +2 位作者 常毛毛 乔懿麟 李昊城 《中国矿业》 北大核心 2024年第S01期284-289,共6页

为解决强采动大断面回撤通道破碎顶板稳定控制难题,以小保当一号煤矿112203工作面回撤通道为工程背景,综合采用现场调研、数值计算和工业性试验的方法,分析了初始渗透系数、注浆压力、注浆时间对注浆浆液扩散半径的影响规律,确定了11220... 为解决强采动大断面回撤通道破碎顶板稳定控制难题,以小保当一号煤矿112203工作面回撤通道为工程背景,综合采用现场调研、数值计算和工业性试验的方法,分析了初始渗透系数、注浆压力、注浆时间对注浆浆液扩散半径的影响规律,确定了112203工作面回撤通道注浆改性关键参数:注浆材料选择煤矿加固煤岩体用硅酸盐改性聚氨酯材料、注浆压力15 MPa、注浆时间20~30 min,给出了包括工作面端头、回风顺槽和主回撤通道三部分的分区域注浆改性技术方案。现场监测结果表明:注浆改性后各区域顶板完整性较好、未发生冒顶,112203主回撤通道顶板下沉得到有效控制。 展开更多

关键词 大采高工作面 回撤通道 破碎顶板 注浆改性 围岩控制

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综采工作面大断面切眼围岩稳定控制研究 被引量：1

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作者 席义苗 司建锋 +2 位作者 常毛毛 乔懿麟 李昊城 《中国矿业》 北大核心 2024年第S02期239-244,共6页

综采工作面大断面切眼围岩的稳定性是影响综采工作面正常设备安装与回采的关键因素,以小保当一号煤矿112203综采工作面大断面切眼为研究对象,通过理论分析研究了112203综采工作面大断面切眼顶板变形机理及理论支护参数。采用离散元数值... 综采工作面大断面切眼围岩的稳定性是影响综采工作面正常设备安装与回采的关键因素,以小保当一号煤矿112203综采工作面大断面切眼为研究对象,通过理论分析研究了112203综采工作面大断面切眼顶板变形机理及理论支护参数。采用离散元数值模拟软件建立了UDEC Trigon模型,研究了支护强度对二次成巷顶板裂隙演化规律、破坏模式和损伤程度的影响规律。数值模拟结果表明:合理的支护技术能够控制顶板微裂纹的扩展降低宏观裂隙的发育高度。长短锚索联合支护后顶板岩层中存在的岩石桥能够有效的限制宏观裂缝的形成以及它们之间的相互作用,特别是对交界面区域的重点支护能够降低二次成巷顶板裂隙的发育高度,减弱深部大断面切眼顶板岩层的损伤程度。现场试验表明,采用加长锚索以及单体液压支柱的补强支护后,112203综采工作面大断面切眼两帮移近量稳定在350 mm左右,顶底板移近量稳定在550 mm左右,顶板未出现明显离层,最大顶板离层量为2.4 mm。本文的理论分析及数值模拟有助于理解综采工作面大断面切眼顶板破坏模式,同时为其控制技术参数的设计提供了方法。 展开更多

关键词 大断面切眼 顶板变形 Trigon模型 联合支护 围岩控制

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掘进面风流远程智能监控虚拟现实系统设计 被引量：2

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作者 龚晓燕 康瑞金 +5 位作者 李宇杰 付浩然 刘壮壮 陈龙 张红兵 李昊 《煤炭工程》 北大核心 2023年第8期17-22,共6页

针对掘进面局部通风系统无法实时监测及智能调控风筒出风口风流状态而导致风场分配不合理,造成瓦斯超限和粉尘聚积等安全隐患问题,在课题组对掘进面风流智能调控装置的基础上,利用虚拟现实和远程监控技术对该物理装置虚拟映射远程监控... 针对掘进面局部通风系统无法实时监测及智能调控风筒出风口风流状态而导致风场分配不合理,造成瓦斯超限和粉尘聚积等安全隐患问题,在课题组对掘进面风流智能调控装置的基础上,利用虚拟现实和远程监控技术对该物理装置虚拟映射远程监控系统进行设计。采用Unity3D对系统的虚拟场景模型构建;基于Sugar BI云平台对PC/Android端远程监控软件开发,包括了三维虚拟场景预览、实时数据及视频监控、预测预警机制、智能控制模块及支持信息子系统。以实验室模拟实验测试平台,对系统进行测试,结果表明系统运行可靠,各预期功能均可实现,从而提高了掘进面通风智能可视化程度。 展开更多

关键词 掘进面 风流智能调控 远程监控 虚拟现实 UNITY3D

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液压支架缸体环焊缝缺陷超声相控阵检测方法研究 被引量：3

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作者 董明 万回回 +3 位作者 孙思雅 苏成明 王昕 韩磊 《煤炭工程》 北大核心 2023年第11期154-159,共6页

针对液压缸长期在重载和交变载荷下运行,极易产生各种疲劳损伤,严重时引起缸体焊缝开裂,甚至引发爆缸的问题,对液压支架缸体焊缝检测方法进行了研究。由于焊缝表面不平整,声波垂直入射耦合效果差,将换能器安装在楔块上使得声波斜入射对... 针对液压缸长期在重载和交变载荷下运行,极易产生各种疲劳损伤,严重时引起缸体焊缝开裂,甚至引发爆缸的问题,对液压支架缸体焊缝检测方法进行了研究。由于焊缝表面不平整,声波垂直入射耦合效果差,将换能器安装在楔块上使得声波斜入射对焊缝进行检测。根据射线声学理论和Snell原理,确定超声波在楔块和工件中的传播路径,得到了楔块条件下超声相控阵延时法则计算公式。对楔块条件下单阵元空间脉冲响应进行延时叠加,得到了超声相控阵的空间声压模型,仿真得到了不同偏转角度时的声轴线声压,分析了在不同偏转角度下超声相控阵换能器辐射声场的特性。对含人工缺陷的焊缝试块进行相控阵实验,能发现不同位置的缺陷,对ZY9200/25/50D型液压支架缸体环焊缝进行现场检测,从相控阵图像上可以直接得到缺陷的位置和尺寸,通过声场仿真可为制定相控阵检测工艺参数提供指导。 展开更多

关键词 液压支架 超声相控阵检测 声场仿真 空间脉冲响应

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空心杆电加热系统加热效果影响因素分析 被引量：1

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作者 薛继军 杨文波 +1 位作者 白哲 上官丰收 《石油机械》 北大核心 2022年第4期118-123,共6页

如何提高电加热系统加热效果是空心杆电加热技术推广应用的关键。以空心杆电加热系统为研究对象,仿真分析了集肤效应和邻近效应,介绍了空心杆电加热系统的工作原理,利用ANSYS Maxwell软件对空心杆和加热电缆所处电磁场进行模拟分析,得... 如何提高电加热系统加热效果是空心杆电加热技术推广应用的关键。以空心杆电加热系统为研究对象,仿真分析了集肤效应和邻近效应,介绍了空心杆电加热系统的工作原理,利用ANSYS Maxwell软件对空心杆和加热电缆所处电磁场进行模拟分析,得出空心杆上电流密度受频率、壁厚、电缆偏置的影响规律。研究结果表明:随着电流频率不断增加,电流密度逐渐增大;壁厚越小,空心杆上加热效果越明显;当电缆处于中心位置时,可以实现对周围稠油的有效加热;选择规格为KG36的空心杆,当电流频率为1 000 Hz,空心杆壁厚为5.5 mm时,加热效果最为明显。研究结果可为空心杆电加热系统工艺设计及工艺参数选择提供参考。 展开更多

关键词 稠油降黏 空心杆 电加热系统 集肤效应 电流密度

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基于复合注浆材料的断层破碎区巷道锚注支护 被引量：21

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作者 耿耀强 索永录 +3 位作者 赵腾飞 张红卫 胡国和 马小辉 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2021年第4期616-623,共8页

彬长矿区孟村煤矿中央一号回风大巷因高地应力、DF29大断层和强采动等多因素耦合作用,使得原有锚网索喷支护失效,导致围岩呈现变形大、破坏严重的问题。为此,利用钻孔勘探、地应力原位测量和实验室试验等技术获得断层区域内的地质构造... 彬长矿区孟村煤矿中央一号回风大巷因高地应力、DF29大断层和强采动等多因素耦合作用,使得原有锚网索喷支护失效,导致围岩呈现变形大、破坏严重的问题。为此,利用钻孔勘探、地应力原位测量和实验室试验等技术获得断层区域内的地质构造和地应力赋存环境,探明了巷道围岩的变形破坏机理,研发了一种可注性好的反应温度低于95℃、抗压强度大于40 MPa的矿用复合注浆加固材料。并结合数值模拟所得围岩塑性破坏范围和分布特征,提出了一种以中空注浆锚索为核心的锚注补强支护技术,对其支护参数进行了优化。结果表明:该锚注补强支护技术在浅部围岩内形成厚度为4.5 m的注浆加固环,且通过注浆锚索与深部围岩形成一个整体,有效维持巷道围岩的稳定,为新型复合注浆加固材料在断层破碎区巷道围岩的锚注加固工程实践提供参考和技术支持。 展开更多

关键词 高地应力 断层破碎区 锚注支护 中空注浆锚索 复合注浆材料

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触变性及触变剂研究进展 被引量：4

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作者 胡国和 虎晓东 +2 位作者 徐自冲 张音 张轲 《应用化工》 CAS CSCD 北大核心 2023年第10期2940-2944,共5页

首先综述了国内外触变性研究现状,包括触变性分类、触变模型以及触变性测量等。触变性是指一定温度下非牛顿流体粘度随剪切时间而变化的行为,触变机理和触变模型的研究有助于人们更加深刻认识材料的触变性,利于触变材料的推广应用;其次... 首先综述了国内外触变性研究现状,包括触变性分类、触变模型以及触变性测量等。触变性是指一定温度下非牛顿流体粘度随剪切时间而变化的行为,触变机理和触变模型的研究有助于人们更加深刻认识材料的触变性,利于触变材料的推广应用;其次概述了气相二氧化硅、有机膨润土、氢化蓖麻油、聚酰胺蜡等常用触变剂,对触变剂在体系中的流变改性原理及其在高分子材料中的应用作了简单介绍。随着研究和发展的不断深入,触变剂已被广泛用来改善涂料、油漆、胶粘剂等高分子材料的流变性,有效提升材料贮存稳定性、施工性等;最后总结和展望了触变性和触变剂的研究及发展趋势,触变性应用领域不断拓宽,触变剂持续多样化、高效化发展。 展开更多

关键词 触变性 粘度 触变剂 反应型触变剂

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矿用新型复合注浆材料的力学特性及破坏特征 被引量：4

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作者 耿耀强 徐文全 +2 位作者 黄耀光 胡国和 赵腾飞 《西安科技大学学报》 CAS 北大核心 2022年第5期884-893,共10页

为研究新型复合注浆材料(SCPJG-2)的变形和破坏机理,以提高注浆加固效果,并为指导破碎煤岩体注浆设计提供依据,采用CT扫描、常规压拉剪试验和VIC-3D观测相结合的方法,重点探究具有不同浆液体积配比的新型复合注浆固结体的微观结构、力... 为研究新型复合注浆材料(SCPJG-2)的变形和破坏机理,以提高注浆加固效果,并为指导破碎煤岩体注浆设计提供依据,采用CT扫描、常规压拉剪试验和VIC-3D观测相结合的方法,重点探究具有不同浆液体积配比的新型复合注浆固结体的微观结构、力学强度和破坏特征。结果表明:随着浆液体积配比的增大,固结试样的内部缺陷呈现先减小后增大再减小的趋势,导致试样的抗压强度、抗拉强度与抗剪强度均呈现先快速增大后急剧减小再缓慢增大的趋势。并且体积配比为1∶1时,其拉压剪强度皆为最大,宜被作为复合注浆加固材料。不同配比下的固结试样在单轴压缩下呈现出塑性破坏、劈裂破坏和剪切破坏等不同的破坏特征。但在巴西劈裂下皆为起裂于中心且沿纵向扩展贯通的劈裂破坏。随着浆液体积配比的增加,试样沿中心且沿剪倾角方向的剪切破坏越明显;而随着剪倾角的增大,试样发生剪切主破坏时伴生的次生裂纹也增多。其可为预测和评估新型复合注浆材料对破裂围岩的强化效果和稳定性奠定基础。 展开更多

关键词 复合注浆材料 CT扫描 单轴抗压强度 抗拉强度 抗剪强度 破坏特征

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