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无煤柱开采围岩控制技术发展方向 被引量：3
1
作者 康红普 王东攀 刘跃东 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第1期1-5,共5页
1研究现状无煤柱开采是通过合理的开拓部署、采煤工作面和巷道布置及采掘顺序,取消护巷煤柱的采煤方法,符合绿色开采的发展理念。其优势主要体现在:减少掘进工程量,降低掘进率,缓解采掘接续的矛盾;减少煤柱损失,提高煤炭资源回收率;消... 1研究现状无煤柱开采是通过合理的开拓部署、采煤工作面和巷道布置及采掘顺序,取消护巷煤柱的采煤方法,符合绿色开采的发展理念。其优势主要体现在:减少掘进工程量,降低掘进率,缓解采掘接续的矛盾;减少煤柱损失,提高煤炭资源回收率;消除煤柱应力集中引起的巷道大变形、煤与瓦斯突出、冲击地压等灾害;改善采煤工作面通风系统,有利于解决瓦斯问题。国外对无煤柱开采技术的研究已近一个世纪,而我国也有70年左右的时间。通过国内外学者持续不断的研究,获得大量研究成果,并在煤矿生产中得到应用,取得较好的效果。无煤柱开采工艺与方法很多,适用于不同条件。 展开更多
关键词 无煤柱开采 煤与瓦斯突出 采煤工作面 巷道布置 绿色开采 通风系统 采掘接续 采煤方法
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智能开采透明工作面系统研发与应用
2
作者 安林 韩保山 +2 位作者 王少龙 王战锋 刘强 《中国煤炭》 北大核心 2025年第10期70-79,共10页
随着煤矿智能化建设的深入发展,透明工作面在智能开采中的重要性日益凸显。系统梳理了智能开采透明工作面系统技术体系、关键技术及应用功能,通过理论研究、数据分析等方法,构建了智能开采透明工作面系统,实现地质模型与设备模型的坐标... 随着煤矿智能化建设的深入发展,透明工作面在智能开采中的重要性日益凸显。系统梳理了智能开采透明工作面系统技术体系、关键技术及应用功能,通过理论研究、数据分析等方法,构建了智能开采透明工作面系统,实现地质模型与设备模型的坐标统一,打破“地质探测数据-三维地质模型-综采三机设备”间的壁垒。借助自动更新算法和“CT”截割算法为综采设备提供精准截割参数,实现工作面数字孪生、采煤机滚筒自动调高、开采条件模拟等功能。经实际应用验证,地质模型动态更新后精度显著提升,能够满足智能开采需求;地质模型与人工开采的控制误差在10 cm以内,且通过地质模型获取的滚筒高度更平滑,更有利于保护采煤机设备,有效提高开采效率和安全性,为煤矿智能化开采提供技术支撑。 展开更多
关键词 智能开采 透明工作面系统 地质模型 数字孪生
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煤炭开采等地下工程问题的数字岩石力学解决方案 被引量：4
3
作者 李海涛 齐庆新 +10 位作者 杜伟升 张海宽 杨冠宇 王守光 石晓闪 李春元 崔春阳 郑伟钰 郑建伟 何团 朱维 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第9期150-161,共12页
煤炭开采等地下工程的可观测性极为有限,导致很多复杂的工程问题难以获得可靠的事前分析依据,尤其在面临深部作业和高强度开采所带来的全新工程环境时,现有理论体系和技术方案的适用性面临着严峻的挑战。基于数字化时代的技术发展特点,... 煤炭开采等地下工程的可观测性极为有限,导致很多复杂的工程问题难以获得可靠的事前分析依据,尤其在面临深部作业和高强度开采所带来的全新工程环境时,现有理论体系和技术方案的适用性面临着严峻的挑战。基于数字化时代的技术发展特点,提出了融合数据规律、力学逻辑和工程经验的数字岩石力学解决方案;充分利用工程数据中包含着真实工程规律的客观特点,建立了理论成果、工程经验与数据规律挖掘进行底层融合的具体模式;借助煤岩物理力学参数无损推断场景,验证了上述技术路径的可行性,实现了兼具可靠性和可解释性的数据挖掘利用。进一步构建了以煤岩物性、矿井结构和空间应力为基本要素的数字岩石力学理论体系,提出了以“工程素描—物理嵌入—业务融合—决策生成”为步骤的数字岩石力学地下工程通用作业模式,并通过在复杂工程现场的应用检验了数字岩石力学解决方案的可靠性,为煤炭开采等地下工程的数字化转型、智能化升级提供了切实可行的实现路径。 展开更多
关键词 数字岩石力学 煤炭开采 地下工程 广义“三因素” 冲击地压
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厚硬岩层结构调控低损开采方法及机理研究 被引量：4
4
作者 张玉军 肖杰 +1 位作者 李嘉伟 李友伟 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第3期30-42,共13页
为探究厚硬岩层采动结构对上覆岩层下沉破坏影响及新的低损开采方法,采用相似模拟、离散元数值模拟方法分析了厚硬基本顶采动破坏结构演化和堆积特征对覆岩下沉破坏的影响。相似模拟及数值模拟结果均表明,随采随垮的直接顶岩层和周期性... 为探究厚硬岩层采动结构对上覆岩层下沉破坏影响及新的低损开采方法,采用相似模拟、离散元数值模拟方法分析了厚硬基本顶采动破坏结构演化和堆积特征对覆岩下沉破坏的影响。相似模拟及数值模拟结果均表明,随采随垮的直接顶岩层和周期性破断的厚硬基本顶分别呈现小块度破坏杂乱堆积和大块度破断整齐堆积;受采动结构特征影响,直接顶岩层采动破坏产生的体积膨胀显著大于厚硬基本顶。根据模拟得到的采动岩层破坏堆积特征构建了厚硬基本顶条件下采动覆岩下沉计算模型。根据采动作用下随采随垮直接顶岩层采动破坏膨胀量显著大于周期性破断厚硬基本顶的规律,提出对厚硬基本顶进行采前大规模水力压裂并借助采动超前支承压力进一步破坏厚硬基本顶,降低厚硬基本顶采动破坏块度,使其随采随垮、杂乱堆积并充分充填采空区以控制上覆岩层下沉破坏,实现低损开采。采用数值模拟验证了压裂弱化厚硬岩层调控其采动结构,增大采动破坏岩层体积膨胀量,降低上覆岩层下沉的有效性。提出的厚硬岩层结构调控低损开采方法可为煤矿绿色高效开采提供一定的参考。 展开更多
关键词 低损开采 岩层控制 水力压裂 覆岩结构调控 采动岩层膨胀
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基于改进人工蜂群算法的矿井风量按需调控智能决策 被引量：1
5
作者 张浪 雷爽 +1 位作者 李伟 刘彦青 《工矿自动化》 北大核心 2025年第3期131-137,共7页
针对现有元启发式算法求解矿井风量调控无约束优化数学模型存在收敛速度较慢的问题,提出了一种基于改进人工蜂群算法(ABC)的矿井风量按需调控智能决策方法。以矿井调节分支风阻为决策变量、各分支实际风量与需风量相符合为约束条件,以... 针对现有元启发式算法求解矿井风量调控无约束优化数学模型存在收敛速度较慢的问题,提出了一种基于改进人工蜂群算法(ABC)的矿井风量按需调控智能决策方法。以矿井调节分支风阻为决策变量、各分支实际风量与需风量相符合为约束条件,以目标用风分支风量与理想风量差距最小为目标,建立了矿井风量按需调控智能决策模型;运用拉格朗日松弛方法优化模型的约束条件,采用冲突数方法优化模型的目标函数,利用随机搜索方法和启发式算法优化模型的搜索策略。针对人工蜂群算法(ABC)利用能力不足的问题,提出了一种改进ABC算法,并将其用于求解矿井风量按需调控智能决策模型。该算法在采蜜蜂局部寻优时引入群体历史最优解引导采蜜行为,并利用一般反向学习策略保存侦查蜂的搜索经验,良好地平衡了算法的探索和利用能力。实验结果表明:与粒子群优化(PSO)算法、ABC算法、基于全局最优的人工蜂群(GABC)算法和基于一般反向学习的人工蜂群(GABC-GOBL)算法相比,改进ABC算法能更加快速、稳定地求解出矿井风量按需调控最优方案,且风量调控精度可达0.49 m^(3)/s。 展开更多
关键词 矿井通风 风量按需调控 风量智能决策 人工蜂群算法 风阻
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开采扰动与蠕变作用下煤岩体力学响应特征研究
6
作者 程守业 李民晟 高峰 《煤炭工程》 北大核心 2025年第5期171-177,共7页
在煤炭开采过程中,因循环载荷与蠕变导致的叠加损伤累积特征尚不清晰,从而造成动静载组合作用下覆岩卸压位置难以精准确定。为解决这一问题,利用MTS815试验机开展了围压为10 MPa条件下、循环加卸载后不同轴压的蠕变压缩试验。试验结果表... 在煤炭开采过程中,因循环载荷与蠕变导致的叠加损伤累积特征尚不清晰,从而造成动静载组合作用下覆岩卸压位置难以精准确定。为解决这一问题,利用MTS815试验机开展了围压为10 MPa条件下、循环加卸载后不同轴压的蠕变压缩试验。试验结果表明:在循环加载过程中,卸载时弹性模量高于加载过程,泊松比也呈现出相似的变化趋势,且弹性模量和泊松比在加卸载过程中的差距逐渐变小;应力-应变响应在恒定偏应力下具有硬化与软化效应,当偏应力较低时,以三轴抗压强度(TCS)为主的硬化效应十分显著,而当偏应力较高时,软化作用则更为突出;轴向应变率和体积应变率之间的演化特征能够通过负指数函数关系进行详细描述;采动卸压边界处的煤岩体承受着周期性破坏以及持续增加的蠕变应力作用。基于此,可依据煤岩体的蠕变演化规律,选择合适的时机来确定采动卸压边界,进而为应力演化主导的灾害防治工作提供量化参考依据。 展开更多
关键词 采动应力 蠕变速率 疲劳损伤 硬化作用 瓦斯抽采
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曹家滩煤矿10 m超大采高工作面采场围岩控制技术 被引量：2
7
作者 王锐 徐刚 +11 位作者 康红普 张震 雷亚军 冯彦军 马英 黄志增 刘前进 刘晓刚 蔺星宇 马镕山 赵振 李正杰 《煤炭学报》 北大核心 2025年第4期1935-1950,共16页
曹家滩煤矿10 m超大采高开采一次开采高度及开采强度为世界首创,采场围岩的有效控制为工作面能否安全高效开采的关键。在分析煤层赋存条件及已采工作面矿压显现特征的基础上,结合工作面超大开采空间、超高煤壁的特点,明确了10 m超大采... 曹家滩煤矿10 m超大采高开采一次开采高度及开采强度为世界首创,采场围岩的有效控制为工作面能否安全高效开采的关键。在分析煤层赋存条件及已采工作面矿压显现特征的基础上,结合工作面超大开采空间、超高煤壁的特点,明确了10 m超大采高开采围岩控制难点,建立了超大采高采场“叠合拱-梁”结构模型,提出了“主动支撑防护+区域卸压弱化+全方位监测预警”三位一体围岩控制策略,验证了10 m超大采高开采围岩控制效果。研究表明:多层厚硬顶板的赋存特征致使工作面矿压显现异常强烈,初采期间大面积悬顶,正常开采期间长悬顶顶板煤壁前方断裂及架后弯曲下沉造成工作面强动载来压明显。超大采高采场“叠合拱-梁”结构力学模型计算结果及已采工作面矿压数据表明,超大采高开采所需支架支护强度将达到2 MPa以上,现有支护装备难以有效实现工作面围岩控制,降低来压步距、弱化来压动载、防止煤壁片帮及防止工作面压架是10 m超大采高采场围岩控制的关键;液压支架“双层伸缩梁+三级护帮”结构实现了对架前空顶及超高煤壁防护的独立运行,解决了原有分体式护帮煤壁防护不全面的问题,高初撑力高工作阻力液压支架明显降低了工作面煤壁片帮冒顶概率,有效缓解了来压期间顶板下沉量;井下深孔5.0 m^(3)/min大流量定向压裂弱化技术实现了多层厚硬顶板弱化,有效降低了工作面来压强度,控制了来压期间煤壁片帮量及顶板大幅度下沉,防止工作面压架;全方位监测预警有效保障了工作面开采期间支架支撑效率,实现了顶板破断的实时跟踪及强矿压的实时分析;超大采高工作面初采期间大面积悬顶及小型飓风问题得以解决,初次来压步距为49.35 m,来压持续距离为5.75 m,支架立柱安全阀开启比例为24.81%,周期来压期间矿压显现程度得到了明显缓解,液压支架立柱平均下缩量均值由0.48 m降至0.32 m,降幅达33.3%,最大下缩量由1.88 m降至1.44 m,降幅达23.4%,工作面周期来压平均动载系数大于1.5的占比由39.6%降至14%,工作面正常生产期间煤壁片帮处于可控范围内,煤壁片帮量集中于0.2~0.5 m。该研究成果对超大采高开采围岩控制具有重要的指导意义。 展开更多
关键词 10 m超大采高 矿压显现 水力压裂 围岩控制 灾害防治
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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 被引量：3
8
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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典型煤矿区顶板含水体充水模式与控水开采技术研究及实践
9
作者 张玉军 宋业杰 +5 位作者 胡皓宇 张风达 张志巍 李友伟 肖杰 李嘉伟 《采矿与岩层控制工程学报》 北大核心 2025年第5期104-117,共14页
针对我国典型矿区顶板含水体下厚及特厚煤层开采水害防控与水资源保护问题,基于对典型矿区顶板含水体赋存特征以及与主采煤层的空间关系,提出了“弱固结水砂溃涌、高承压渐进充水、高位巨厚含水层渗透充水、上下行裂缝渐进导通式充水、... 针对我国典型矿区顶板含水体下厚及特厚煤层开采水害防控与水资源保护问题,基于对典型矿区顶板含水体赋存特征以及与主采煤层的空间关系,提出了“弱固结水砂溃涌、高承压渐进充水、高位巨厚含水层渗透充水、上下行裂缝渐进导通式充水、侧向大通道强补给充水”等5种顶板含水体充水模式;基于“扰动范围和充水量双重控制”的控水开采技术,构建了“含水体精细探测、覆岩破坏精准控制、充水量可控疏降、水情协同监测预警”为一体的煤矿顶板含水层控(保)水开采理论及技术体系;提出了考虑关断时间效应的瞬变电磁法精准探测、高厚及特厚煤层高强度采动导水裂缝带高度预计、基于排水能力约束的顶板含水层采前精准预疏降、预裂弱化坚硬主控覆岩控制导水裂缝带高度、.包括“含水层水位绝对值、变化速度以及变化趋势”三参量的水文监测预警等控水开采关键技术;针对我国部分典型矿区顶板含水层控水开采实践,提出了相应的控水开采模式,取得了不同顶板充水含水体下控水采煤成果,研究成果可为解放水体下压煤、实现安全高效绿色开采提供参考。 展开更多
关键词 顶板含水体 充水模式 控水开采 导水裂缝带 可控疏降
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超大采高土-基型覆岩采动导水裂缝发育规律及控水开采策略
10
作者 张玉军 华照来 +2 位作者 宋业杰 胡皓宇 李嘉伟 《煤田地质与勘探》 北大核心 2025年第7期112-127,共16页
【背景】导水裂缝带发育高度是煤矿顶板水害防控与水资源保护的关键,不同覆岩岩性及结构是导水裂缝带发育高度及特征差异性的主要控制因素。【方法】以陕西曹家滩煤矿10m超大采高工作面开采为工程背景,在实测土-基型覆岩采动导水裂缝发... 【背景】导水裂缝带发育高度是煤矿顶板水害防控与水资源保护的关键,不同覆岩岩性及结构是导水裂缝带发育高度及特征差异性的主要控制因素。【方法】以陕西曹家滩煤矿10m超大采高工作面开采为工程背景,在实测土-基型覆岩采动导水裂缝发育高度的基础上,采用应力-渗流耦合数值模拟方法研究土-基型覆岩采动响应差异性规律,并提出顶板复合含水体下控水开采策略,分析控水开采效果。【结果与结论】(1)曹家滩煤矿10m超大采高工作面顶板属于典型的土-基型覆岩结构,受红土层遇裂缝可弥合再生隔水特性与对采动裂缝抑制作用的影响,裂采比为22.56倍,采动裂隙基本发育至红土层下部,只有极少数裂隙扩展到红土层,但红土层的整体隔水性未受破坏,基岩和土层内显现传统导水裂缝带变异规律。(2)基于超大采高土-基采动破坏演化与顶板含水层充水规律分析的基础上,提出“静储量精准疏放+动补给增排分流+全空间流场监测+局部防切顶漏顶”的控水开采策略。(3)综合开采过程中长观孔水位、工作面涌水量及水化学等多因素,采动裂缝仅导通基岩裂隙及风化带含水层,第四系含水层未受采动影响,实现了超大采高工作面控水安全高效开采。研究成果可为国内超大采高高强度开采覆岩破坏、水害防控与水资源保护提供依据。 展开更多
关键词 超大采高 导水裂缝带 土-基型覆岩 耦合数值模拟 采动响应 控水开采
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基于智能矿山综合管控平台的生产协同调度应用 被引量：2
11
作者 邢震 《煤炭工程》 北大核心 2025年第3期89-95,共7页
为解决煤矿主生产系统人工调度滞后、无法从全局考虑等问题,提出采用智能矿山综合管控平台实现全矿井主生产过程的综合管控的思路。通过对包括采煤、掘进、采区胶带运输、采区煤仓、大巷胶带运输、井底煤仓、提升、地面原煤仓、洗选加... 为解决煤矿主生产系统人工调度滞后、无法从全局考虑等问题,提出采用智能矿山综合管控平台实现全矿井主生产过程的综合管控的思路。通过对包括采煤、掘进、采区胶带运输、采区煤仓、大巷胶带运输、井底煤仓、提升、地面原煤仓、洗选加工、产品仓等环节在内的主生产过程进行分析,提出现存的原煤生产能力和运输能力不均衡、设备兼容性与稳定性、生产环节中的暂存点与协调性等问题,依托管控平台数据整合与处理能力、跨设备与系统的协同能力、决策支持与优化功能,提出包含感知层、数据层、应用层的三层生产协同管控体系,并重点阐述生产协同所依赖的大数据及云计算、边缘计算、数字孪生、人工智能及决策算法等关键技术,分辅助决策及应急控制、智能决策及自主管控对生产协同管控应用路径进行了论述。 展开更多
关键词 智能矿山 综合管控平台 生产协同控制 煤仓
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基于准滑动模态的液压支架推移系统高精度位置控制
12
作者 高钰豪 孙星 +2 位作者 李洋 刘伟 李婧妍 《工矿自动化》 北大核心 2025年第6期105-112,共8页
液压支架推移系统的控制精度直接影响综采工作面直线度。目前液压支架推移系统位置控制算法普遍存在状态感知维度单一、动态扰动耦合复杂等问题,导致控制算法的实际效果受限,特别是移架过程中的非线性摩擦效应与未建模动态特性,进一步... 液压支架推移系统的控制精度直接影响综采工作面直线度。目前液压支架推移系统位置控制算法普遍存在状态感知维度单一、动态扰动耦合复杂等问题,导致控制算法的实际效果受限,特别是移架过程中的非线性摩擦效应与未建模动态特性,进一步加剧了系统控制偏差的累积效应。针对上述问题,提出了一种基于准滑动模态的液压支架推移系统高精度位置控制方法。首先,建立了融合液压缸动力学、流量特性及扰动耦合的非线性模型,提出了“双幂次趋近律−新型饱和函数”协同框架,解决传统滑模控制(SMC)中快速收敛与抖振抑制的矛盾。其次,设计了一种基于扩张状态观测器(ESO)的准滑动模态控制器(QSMC),该控制器引入ESO估计液压支架推移系统未建模动态和外部扰动,采用非线性反馈饱和函数加快系统状态收敛,有效抑制SMC固有的抖振现象。仿真结果表明:相比传统SMC,所提方法在阶跃响应中稳态时间缩短至1.1 s,降幅为47.6%,稳态误差趋近于零;在正弦响应中,0.2 s即可实现稳定跟踪,峰值误差为0.001 m,减小了94.7%,且具备更宽的频带特性;在方波输入下所提方法实现了平滑切换,鲁棒性更强。 展开更多
关键词 液压支架推移系统 工作面直线度控制 位置控制 滑模控制 准滑动模态 扩张状态观测器
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浅埋煤层智能均压防灭火系统设计
13
作者 姚海飞 赵尤信 +1 位作者 李佳慧 李璕 《工矿自动化》 北大核心 2025年第9期10-17,24,共9页
晋陕蒙地区浅埋煤层采空区遗煤自燃与有害气体涌出风险突出。针对现有正压通风、注氮、注浆技术在动态控氧与惰化效果上的局限性,以及传统均压通风技术依赖静态阈值和单参数反馈的问题,设计了一种浅埋煤层智能均压防灭火系统。提出了均... 晋陕蒙地区浅埋煤层采空区遗煤自燃与有害气体涌出风险突出。针对现有正压通风、注氮、注浆技术在动态控氧与惰化效果上的局限性,以及传统均压通风技术依赖静态阈值和单参数反馈的问题,设计了一种浅埋煤层智能均压防灭火系统。提出了均压工作面通风参数智能感知技术,在工作面采空区、密闭区等关键区域部署传感器网络,对静压差、漏风量、气体(O_(2),CO,CH_(4))浓度、温度等进行同步采集与融合分析;建立了多维度动态指标体系和基于均衡性能指数(EPI)的均压效果评估模型,基于评估结果实施分级预警;构建了百叶式风窗-变频式局部通风机联合调控体系,形成风窗精细微调+通风机大范围补偿的协同机制。工程实践表明,该系统运行后工作面压差由原来的120.9 Pa降至35.8 Pa,采空区漏风量由346.4 m^(3)/min降至98.5 m^(3)/min,上隅角O_(2)体积分数由16.0%增至18.5%,CO体积分数由93.8×10^(-6)降至14.8×10^(-6),有效抑制了煤自燃和有害气体涌出。 展开更多
关键词 浅埋煤层 采空区 遗煤自燃 均压防灭火 风窗-通风机联合调控 分级预警
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基于智能矿山综合管控平台的煤仓安全管理研究
14
作者 邢震 包建军 +2 位作者 陈晓晶 赵建军 顾义东 《中国煤炭》 北大核心 2025年第6期71-81,共11页
为应对煤仓存在的多种安全隐患,提出了智能矿山建设背景下的煤仓安全管理综合性解决方案。对煤仓存在的主要隐患进行了系统性的分析,包括自然发火、瓦斯、粉尘灾害以及堵仓、溃仓、人员坠落等问题,提出了一套全面的解决方案,该方案融合... 为应对煤仓存在的多种安全隐患,提出了智能矿山建设背景下的煤仓安全管理综合性解决方案。对煤仓存在的主要隐患进行了系统性的分析,包括自然发火、瓦斯、粉尘灾害以及堵仓、溃仓、人员坠落等问题,提出了一套全面的解决方案,该方案融合了单一煤仓的信息监视与综合管控,以及从全生产链协同角度实现的煤仓综合管控策略,深入探讨了智能感知及传输技术、灾害综合防控技术、数字孪生技术以及全生产链协同管控机制及算法等关键技术。方案通过整合多种先进技术和管理策略,能够实时监测煤仓的各项安全指标,及时发现并处理安全隐患,提高煤仓的安全管理水平,为智能矿山建设背景下的煤仓安全管理提供新的思路和方法。 展开更多
关键词 智能矿山 煤仓安全管理 煤仓灾害 综合管控系统
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煤矿岩层压裂技术与装备的发展方向 被引量：13
15
作者 康红普 冯彦军 赵凯凯 《采矿与岩层控制工程学报》 EI 北大核心 2024年第1期1-4,共4页
1研究现状我国煤矿分布地域较广,岩层赋存特征呈多样化,开采深度跨度范围较大,不同煤矿的采掘工艺及施工技术也差异显著。随着煤矿开采深度、强度和广度的增加,与岩层控制相关的难题也越来越多。我国坚硬顶板赋存煤层约占30%,覆盖50%以... 1研究现状我国煤矿分布地域较广,岩层赋存特征呈多样化,开采深度跨度范围较大,不同煤矿的采掘工艺及施工技术也差异显著。随着煤矿开采深度、强度和广度的增加,与岩层控制相关的难题也越来越多。我国坚硬顶板赋存煤层约占30%,覆盖50%以上的矿区。 展开更多
关键词 岩层控制 坚硬顶板 采掘工艺 我国煤矿 煤矿开采深度 赋存特征 压裂技术 研究现状
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基于神经网络补偿的液压支架群推移系统直线度控制方法 被引量：6
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作者 王云飞 赵继云 +2 位作者 张鹤 王浩 张阳 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期174-185,共12页
煤矿综采工作面的直线度控制是实现智能化开采的关键技术之一,液压支架推移油缸的位置控制性能直接影响着工作面直线度水平,但推移油缸电液系统的参数不确定性、建模误差和未知外部干扰等因素增加了液压支架推移系统的位置控制难度。针... 煤矿综采工作面的直线度控制是实现智能化开采的关键技术之一,液压支架推移油缸的位置控制性能直接影响着工作面直线度水平,但推移油缸电液系统的参数不确定性、建模误差和未知外部干扰等因素增加了液压支架推移系统的位置控制难度。针对此问题,首先,建立了液压支架推移油缸电液系统的数学模型,考虑到推移油缸仅有位置信息可测的实际工况,将其转化成Brunovsky标准型的形式。其次,设计了高阶滑模状态观测器利用可测的位置信息估计系统其他难以直接测量状态信息,同时,以系统状态信息为学习数据,设计了一种基于径向基神经网络的扰动观测器实时估计和补偿系统的未知扰动力。再次,结合反步设计原理,针对液压支架推移油缸拉架过程提出了一种鲁棒输出反馈控制器,并利用Lyapunov理论对整个闭环控制系统进行了稳定性验证。然后,基于ZY3200/08/18D液压支架推移油缸的实际物理参数建立了仿真模型,通过仿真测试发现所设计的鲁棒输出控制器的最终位置精度较传统比例积分控制器提高了77.19%,神经网络补偿器针对不同油缸载荷的估计精度分别为64.41%和75.38%。最后,为了进一步验证新型控制器的有效性,搭建了一个液压支架群多缸控制系统试验台,并开展了推移油缸拉架过程的模拟实验,实验结果表明:鲁棒输出反馈控制器较比例积分控制器的平均跟踪精度提高了47.23%,最终位置精度提高了75.00%,相邻推移油缸的平均同步误差提高了47.08%。研究结果为液压支架推移系统的动力学分析和直线度控制提供了一种思路。 展开更多
关键词 液压支架 综采工作面直线度 高阶滑模状态观测器 神经网络 位置控制
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立井施工智能化技术现状与展望 被引量：4
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作者 付文俊 贾振刚 罗应奇 《煤炭工程》 北大核心 2024年第11期68-75,共8页
立井井筒是矿井的咽喉要道,立井施工智能化是立井建设安全、高效的重要保障。文章介绍了煤矿立井建设时期钻爆法施工、机械掘进施工、特殊凿井施工等主要施工方法技术装备的发展历程,分析了立井施工智能化技术现状,阐述了立井施工智能... 立井井筒是矿井的咽喉要道,立井施工智能化是立井建设安全、高效的重要保障。文章介绍了煤矿立井建设时期钻爆法施工、机械掘进施工、特殊凿井施工等主要施工方法技术装备的发展历程,分析了立井施工智能化技术现状,阐述了立井施工智能化技术方面存在的不足,明确了立井施工工程实际需求,指明了立井施工方法的智能化技术路线和发展方向。 展开更多
关键词 立井施工 智能安监 智能化 机械掘进 特殊凿井
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透明回采工作面模型构建技术及智能化应用 被引量：2
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作者 王晓辉 刘再斌 +6 位作者 陈宝辉 马良 高耀全 张东亮 杜易明 雷晓荣 晏俊生 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第11期214-222,共9页
回采工作面模型是指导煤矿安全高效生产的重要前提,对实现煤炭精准开采和地质保障具有重要意义。特别是在复杂地质条件下,回采工作面模型若不能准确描述构造与地层之间的关系,将会影响煤矿生产过程中的采区规划、采掘工艺及生产效率等... 回采工作面模型是指导煤矿安全高效生产的重要前提,对实现煤炭精准开采和地质保障具有重要意义。特别是在复杂地质条件下,回采工作面模型若不能准确描述构造与地层之间的关系,将会影响煤矿生产过程中的采区规划、采掘工艺及生产效率等方面。以某复杂地质条件的矿井回采工作面为例,开展高精度回采工作面模型构建技术及智能化应用研究。首先,提出地层和断层的构建技术,成功解决了特殊地质现象及逆断层三维空间重值的难题。同时,引入动态更新技术实现了模型的局部动态修正,大幅提升了模型的准确性与实用性。其次,结合实时监测数据,提出智能规划截割与智能地质预测技术,能够有效提高生产决策的精准性与及时性。随后,构建了I030903回采工作面静态模型,并融入局部动态更新技术,将该动态模型应用于煤矿透明地质保障系统,取得了显著的应用效果。结果表明:该建模技术能够快速、准确地模拟任意复杂地质体,为处理地层不整合、地层尖灭、煤层分叉和断层切割等问题提供便利。经验证,模型误差值均处于0.2 m以下,且0~0.1 m范围内占整体97%。基于透明回采工作面模型的智能规划截割技术有效指导了采煤机的精准开采,而智能地质预测技术则能够在异常情况下自动生成预警信息并及时传达相关人员。该方法为煤矿智能化开采提供了技术支持和保障。 展开更多
关键词 回采工作面模型 动态更新 智能化 精准开采 地质保障
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采煤机智能化发展现状及关键技术展望 被引量：12
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作者 邱锦波 刘聪 +2 位作者 吴昊坤 庄德玉 朱胜强 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第7期64-78,共15页
介绍了国内外采煤机智能化发展的现状:采煤机目前正朝着智能机器人化的方向发展,处于智能化初级阶段。阐述了采煤机智能化发展历程及趋势:英国远程操作长壁工作面(ROLF)计划、采煤工作面自动化系统(MINOS)、美国航空航天局(NASA)长壁自... 介绍了国内外采煤机智能化发展的现状:采煤机目前正朝着智能机器人化的方向发展,处于智能化初级阶段。阐述了采煤机智能化发展历程及趋势:英国远程操作长壁工作面(ROLF)计划、采煤工作面自动化系统(MINOS)、美国航空航天局(NASA)长壁自动化合作项目、澳大利亚煤炭工业研究计划(ACARP)、澳大利亚联邦科学与工业研究组织(CSIRO)项目、欧盟长壁钻井设备新型机械化与自动化(NEMAEQ)等6项科研项目在采煤机智能化发展中扮演了重要角色;采煤机发展趋势在于利用不断发展的监测传感及远程控制技术代替人工干预及操作,不断提高工作面设备的生产效率及可靠性,朝信息化、一体化、无人化、智能化的方向发展。从采煤机智能感知、智能控制和智能通信3个方面介绍了采煤机智能化关键技术,指出基于煤岩识别的智能截割技术、智能滚筒调速技术、采煤机精确定位技术和基于三维地质模型的采煤机规划开采技术是亟待突破的关键技术。从采煤机降尘和降噪2个方面对采煤机智能化发展过程中不可忽视的人机关系进行了论述。 展开更多
关键词 采煤机智能化 智能感知 智能控制 智能通信 智能截割 智能滚筒调速 精确定位 规划开采
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面向智能矿山的数字孪生技术研究进展 被引量：12
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作者 邢震 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第3期22-34,41,共14页
智能矿山领域数字孪生技术的应用需面对较多复杂性、特殊性的技术突破。阐述了数字孪生在智能矿山领域的适用性,归纳梳理了数字孪生技术在煤矿安全、生产及运营管理等方面的研究及应用现状:在煤矿安全管理方面,数字孪生技术主要应用于... 智能矿山领域数字孪生技术的应用需面对较多复杂性、特殊性的技术突破。阐述了数字孪生在智能矿山领域的适用性,归纳梳理了数字孪生技术在煤矿安全、生产及运营管理等方面的研究及应用现状:在煤矿安全管理方面,数字孪生技术主要应用于灾害预警、风险管控、灾害救援等;在煤矿生产方面,数字孪生技术主要应用于采掘工作面区域整体、单机机械装备状态监测及控制、机械装备预测性维护。从物理实体、虚拟实体、连接交互、数字孪生数据及功能服务5个维度入手探讨了智能矿山领域数字孪生亟待解决的关键共性问题:物理实体维度需重点突破全面感知及控制装备的研发,虚拟实体维度需深入进行物理、行为、规则模型的研究,连接交互维度需攻关煤矿井下5G网络传输关键技术,数字孪生数据维度需解决高性能计算等问题,功能服务维度需研发仿真软件及人工智能算法,以便更好地适应现场环境。从矿井规划设计、开发、建设阶段的灾害预防性设计、生产系统设计、地质环境预测,矿井生产运营阶段的灾害预警及防控、生产调度决策优化、生产设备全生命周期管理等方面展望了数字孪生技术在智能矿山领域的发展趋势,认为宜针对关键部件或装备,核心环节,重要或危险场所、区域等进行精细化孪生。 展开更多
关键词 数字孪生 智能矿山 灾害预测及防控 生产调度优化
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