巷道掘进截割钻进先进技术研究现状及展望 被引量：19

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作者 毛君 董钰峰 +7 位作者 卢进南 李玉岐 张鸿宇 谢苗 吴霞 刘治翔 王贺 田博 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2084-2099,共16页

为响应智能化煤矿发展需要,同时为改善综掘工作面智能化无人化发展较综采工作面滞后现状,提出了掘进装备自主定型定向截割、掘进装备自主巡航、掘进机健康管理技术及多机多工序智能协同控制技术四大截割钻进装备先进技术并给出研究方向... 为响应智能化煤矿发展需要,同时为改善综掘工作面智能化无人化发展较综采工作面滞后现状,提出了掘进装备自主定型定向截割、掘进装备自主巡航、掘进机健康管理技术及多机多工序智能协同控制技术四大截割钻进装备先进技术并给出研究方向。针对掘进装备自主定形定向截割技术,通过研究不同掘进装备的截割轨迹规划、机身振动特征对截割头轨迹误差的影响规律及不同掘进速度下掘进巷道顶板稳定性分析方法进行掘进装备截割路径及截割速度规划研究;通过研究位姿监测技术、恒功率截割技术、记忆截割技术实现掘进装备自主定形定向截割控制;通过数字采集系统构建掘进巷道数字孪生虚拟模型,采用掘进机虚拟操纵平台实现掘进机远程自动截割控制。通过掘进巷道环境感知技术,构建掘进巷道的三维模型并标明巷道的安全情况;利用激光扫描及多种算法,形成巷道三维点云模型;对激光、通信、视觉及惯性等传感器等进行技术互补性融合,利用多种融合算法,实现高精度巷道感知;采用随钻测量系统进行瓦斯监测和超前探水作业;将视觉感知技术、激光测距技术、全站仪、超宽带定位技术等融入井下巷道的设备定位系统中,实时监测巷道内的掘进机位姿。通过结合掘进机健康管理技术发展现状,梳理出掘进机健康管理技术在故障预警技术、故障诊断技术、寿命评估技术3个方面存在的不足,并针对所面临的挑战提出了跨时空域度的监测信息多源数据融合技术、掘进机与断面岩层耦合作用机理、突发事件风险识别模型、自学习健康管理系统4项拟解决的科学问题。通过多传感器信息融合技术,研究掘进系统截割单元及临时支护单元的控制方法,分析多源信息分析处理及优化策略,以自动截割系统和超前临时支架移架系统为例,阐明了多传感器信息融合的运行机制,提出多工序协同控制技术难点及实现这一目标需要解决的2个关键点。 展开更多

关键词 巷道掘进 环境感知 定形定向截割 自主巡航 健康管理系统 多工序协同控制

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基于弹-塑-断裂理论的镐型截齿截割机理研究与实验验证 被引量：6

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作者 王鑫 徐兰欣 +2 位作者 陈洪月 白杨溪 陈洪岩 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第3期165-171,194,共8页

为研究镐型截齿在截割煤岩过程中的截割机理,建立镐型截齿外轮廓的数学模型,基于弹性力学、塑性力学和断裂力学等理论,提出了煤岩截齿截割力作用下发生弹-塑-断裂失稳理论模型,以此来描述截齿截割煤岩机理,并依据理论模型分别推导出煤... 为研究镐型截齿在截割煤岩过程中的截割机理,建立镐型截齿外轮廓的数学模型,基于弹性力学、塑性力学和断裂力学等理论,提出了煤岩截齿截割力作用下发生弹-塑-断裂失稳理论模型,以此来描述截齿截割煤岩机理,并依据理论模型分别推导出煤岩在弹性变形、塑性变形和断裂失稳状态下截齿截割力以及煤岩应力表达式。最后采用自主搭建实验设备进行不同截割倾角的镐型截齿截割煤岩实验,实验结果表明:煤岩在截齿截割力作用过程中,随着截齿截割深度的增加,截齿与煤岩的接触面积逐步增大,煤岩存在弹性变形阶段、塑性变形阶段以及断裂失稳阶段并与理论模型相符;截割倾角为90°、75°、60°时,截齿截割阻力理论值与实验值的均方根误差分别为0.082 kN、0.199 kN、0.204 kN,理论值与实验值相差较小,验证理论模型的正确性。 展开更多

关键词 截齿 截割机理 弹塑性力学 断裂力学

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基于气流动力学的溜槽粉尘逸散规律研究 被引量：3

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作者 贾兰 曹兰柱 《露天采矿技术》 CAS 2020年第1期15-18,共4页

为解决露天矿大高差溜槽系统粉尘污染问题,基于气流动力学理论,揭示大高差溜槽系统运输过程中粉尘的产生机理和运移规律;根据相似理论,建立溜槽相似实验模型;通过单因素实验,分别研究物料粉岩质量分数、物料含水率、溜槽溜放高度和物料... 为解决露天矿大高差溜槽系统粉尘污染问题,基于气流动力学理论,揭示大高差溜槽系统运输过程中粉尘的产生机理和运移规律;根据相似理论,建立溜槽相似实验模型;通过单因素实验,分别研究物料粉岩质量分数、物料含水率、溜槽溜放高度和物料质量流量对溜槽运行过程中产生的诱导气流及粉尘浓度的影响。实验结果表明:随着物料粉岩分数、溜槽溜放高度、物料质量流量的增大诱导气流逐渐增大;随着含水率的增大,诱导气流逐渐减小后趋于平稳;溜槽产生粉尘浓度随诱导气流成指数变化,诱导气流是产生粉尘的主导因素;因而,通过控制诱导气流的大小能大幅度降低溜槽系统的粉尘浓度。 展开更多

关键词 露天矿 大高差溜槽 粉尘 逸散规律 气流动力学 相似实验

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煤矿井下迈步自移式超前支护装备转弯特性分析 被引量：3

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作者 刘少杰 郭俊生 +4 位作者 刘治翔 王振福 李玉岐 谢苗 王帅 《煤炭工程》 北大核心 2023年第1期168-174,共7页

为避免超前支护装备移动时与巷道两帮碰撞,分析了超前支护装备“推移—转向—拉架—推移”和“转向—推移—拉架—转向”两种转弯工况,根据两种转弯模式的几何关系,建立了转弯工况超前支护装备外轮廓运动轨迹数学模型,推导了转弯半径计... 为避免超前支护装备移动时与巷道两帮碰撞,分析了超前支护装备“推移—转向—拉架—推移”和“转向—推移—拉架—转向”两种转弯工况,根据两种转弯模式的几何关系,建立了转弯工况超前支护装备外轮廓运动轨迹数学模型,推导了转弯半径计算方法。以转弯半径和外轮廓宽度为评价指标,分别研究推移步长、转动角度步长、转动中心位置以及设备长度和设备宽度等不同参数以及两种转弯模式对转弯特性的影响规律。研究表明:推移步长越大、转动角度步长越小、转动中心距离越小、设备越长、设备宽度越宽,其转弯半径越大。同时推移步长越小、转动角度步长越大、转动中心距离越小、设备越长、设备宽度越宽,其外轮廓宽度越大。为进一步综合分析多个因素对超前支护装备的转弯特性的影响,采用正交试验方法分析各因素对转弯特性的影响程度,实现对超前支护装备参数的优化。 展开更多

关键词 超前支护装备 迈步自移 转弯特性 正交试验

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弛张筛筛分效率与筛面磨损的匹配优化研究

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作者 周永利 毛君 +3 位作者 谢苗 毋龙飞 朱昀 孟庆爽 《煤炭科学技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第11期202-213,共12页

为提高煤炭分选过程的生产效率,增加分选设备的使用寿命,最大限度地发挥选煤厂筛分设备潜在的生产能力,提高筛分工艺的合理性,以全面提升弛张筛筛分系统的筛分效率降低筛面磨损率,提出通过调节弛张筛性能参数的措施,使筛分效率达到最优... 为提高煤炭分选过程的生产效率,增加分选设备的使用寿命,最大限度地发挥选煤厂筛分设备潜在的生产能力,提高筛分工艺的合理性,以全面提升弛张筛筛分系统的筛分效率降低筛面磨损率,提出通过调节弛张筛性能参数的措施,使筛分效率达到最优,同时减小筛面的磨损。将柔性筛板离散化处理以降低柔性筛板仿真过程的复杂性,采用多体动力学仿真和离散元法耦合的方式,对筛面的筛分过程进行数值模拟,获得了弛张筛性能参数:弛张频率、筛面倾角、弛张量对筛分效率的影响规律,并综合考虑相关系数法和显著性检验方法,确定了弛张量为影响筛分效率的非关键因素。在总结了弛张筛筛分过程的磨损规律的基础上,通过Relative Wear和Archard Wear模型获得了仿真过程中筛面弛张量对磨损深度的影响规律。基于弛张量对筛分效率与磨损深度的双重影响,选用线性加权法进行筛面性能的多目标优化,获得了保证筛分效率最高磨损深度最小的筛面性能参数,并进行仿真验证。研究结果表明:筛分效率随筛面倾角的增大而减小,弛张量与弛张频率越大呈现先增大后减小的变化规律;筛面磨损与筛面弛张量同样呈先增大后减少趋势,综合考虑筛分效率与筛面磨损,获得了最优的筛面性能参数,即当筛面弛张量选择5 mm时,筛分效率可达到80.85%,而筛面磨损深度仅为0.0516 mm,相较于最优筛分效率时筛面磨损量减少了26.5%,而筛分效率仅降低0.48%,能够在对筛分效率影响较小的条件下显著降低筛面磨损程度。表明经过优化后的弛张筛筛分性能具有了明显的改善。采用上述技术方案能够有效提高分选过程中筛分环节的性能参数,提升设备生产能力,同时为选煤厂分选系统的智能化提供了技术支撑。 展开更多

关键词 煤炭分选 弛张筛 离散元仿真 筛分效率 筛面磨损

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卡链工况下刮板输送机扭摆振动特性分析 被引量：11

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作者 谢春雪 刘治翔 +2 位作者 毛君 谢苗 卢进南 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第8期2348-2354,共7页

考虑到常规研究刮板输送机卡链工况时仅考虑双侧同样载荷卡链工况,主要研究单侧卡链工况及其对刮板链条体系扭摆振动特性的影响。对卡链故障的产生原因以及卡链载荷的模拟施加方式进行了分析。研究了刮板输送机卡链工况的力学模型,选用V... 考虑到常规研究刮板输送机卡链工况时仅考虑双侧同样载荷卡链工况,主要研究单侧卡链工况及其对刮板链条体系扭摆振动特性的影响。对卡链故障的产生原因以及卡链载荷的模拟施加方式进行了分析。研究了刮板输送机卡链工况的力学模型,选用Voigt模型建立刮板输送机扭摆振动动力学模型,使用Matlab软件建立动力学方程和状态方程,对建立的动力学方程构造出函数子程序,实现动力分析的前处理。通过仿真分析得到卡链位置前后物料不同的4种工况下刮板链条体系扭摆振动速度、加速度以及张力情况,并进行了实验验证。研究结果可知,卡链过程会引起刮板链条体系强烈的扭摆振动,并且初始时候无物料情况下,扭摆振动更明显。前后方均有物料情况下,扭摆振动稍有减弱。 展开更多

关键词 刮板输送机 扭摆振动 卡链工况 单侧卡链 偏置载荷

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基于物料分布特征的刮板输送机运行阻力分析 被引量：10

7

作者 刘治翔 谢春雪 +2 位作者 毛君 谢苗 卢进南 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第4期1155-1161,共7页

考虑到常规的链条安全系数是按照两个链条共同承受外界载荷来计算的,而实际情况是两根链条载荷是不均匀的,因此研究了基于考虑物料分布特征的刮板输送机运行阻力计算方法。对煤块物料与中部槽底板的摩擦阻力、煤块物料与挡煤板摩擦阻力... 考虑到常规的链条安全系数是按照两个链条共同承受外界载荷来计算的,而实际情况是两根链条载荷是不均匀的,因此研究了基于考虑物料分布特征的刮板输送机运行阻力计算方法。对煤块物料与中部槽底板的摩擦阻力、煤块物料与挡煤板摩擦阻力以及移动的煤块物料与煤壁侧静止物料的摩擦阻力进行理论推导。得到刮板和链条在运行时,不同负载情况下的运行阻力计算公式。依托国家能源局研发(实验)中心建设的综采成套装备模拟实验台对基于物料分布特征的运行阻力计算方法进行实验研究。研究结果表明:本计算方法与实验数据误差在允许范围内。基于考虑物料分布特征的刮板输送机运行阻力计算方法可为后续进行偏置载荷影响下的链条寿命预测、安全系数计算等提供依据。 展开更多

关键词 刮板输送机 运行阻力 物料分布特征 偏置载荷

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黑岱沟露天煤矿断陷带区域抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺参数优化 被引量：7

8

作者 赵景昌 孙健东 +4 位作者 白润才 王东 刘喜顺 徐钟馗 唐晓骞 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3453-3461,共9页

黑岱沟露天煤矿二采区煤层断陷带的存在使抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺无法按正常区域设计与施工,影响原煤生产接续。通过分析断陷带断层对抛掷爆破高台阶稳定性、钻机倾斜穿孔有效深度、抛掷爆破有效抛掷率等方面的影响,确定了断陷带影响... 黑岱沟露天煤矿二采区煤层断陷带的存在使抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺无法按正常区域设计与施工,影响原煤生产接续。通过分析断陷带断层对抛掷爆破高台阶稳定性、钻机倾斜穿孔有效深度、抛掷爆破有效抛掷率等方面的影响,确定了断陷带影响范围。按倒堆与采煤工作线推进度一致原则,建立了抛掷爆破台阶高度、原煤厚度与倒堆系统生产能力之间的函数关系,并结合倒堆系统作业能力分析、有效抛掷率与抛掷爆破台阶高度之间的关系曲线方程、煤层厚度变化情况等,初步确定了断陷带影响区域各采掘带抛掷爆破台阶高度,在此基础上,根据穿孔设备纵、横向作业坡度限制对抛掷爆破台阶顶盘面进行调整,优化确定了断陷带影响区域各采掘带合理的抛掷爆破台阶高度。根据不同抛掷爆破台阶高度条件下爆堆曲线拟合结果,对拉斗铲站立水平高度与倒堆系统各环节作业量进行分析,建立了拉斗铲站立水平高度与原煤生产能力、原煤平均厚度之间的函数关系,并根据各采掘带煤层平均厚度、拉斗铲倒堆作业量等,确定了断陷带影响区域各采掘带拉斗铲站立水平高度。根据断陷带区域地质条件变化,优化确定的抛掷爆破-拉斗铲倒堆工艺参数,可指导黑岱沟露天煤矿实现过断陷带期间安全、高效生产,确保原煤生产接续。 展开更多

关键词 断陷带 抛掷爆破 拉斗铲 倒堆工艺 参数优化

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截割机构延迟特性对巷道断面成型精度影响分析 被引量：6

9

作者 刘治翔 谢苗 +1 位作者 谢春雪 毛君 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期1195-1202,共8页

由于执行元件响应时间差、负载干扰以及液压油液的压缩性等多因素的干扰,使得手动换向阀或电磁换向阀控制掘进机截割煤岩时存在较大延迟,断面成型精度较低。考虑截割部执行机构延迟特性对截割误差的影响,根据掘支锚机组截割部系统硬件... 由于执行元件响应时间差、负载干扰以及液压油液的压缩性等多因素的干扰,使得手动换向阀或电磁换向阀控制掘进机截割煤岩时存在较大延迟,断面成型精度较低。考虑截割部执行机构延迟特性对截割误差的影响,根据掘支锚机组截割部系统硬件组成和基本参数,使用D-H方法建立了截割机构的运动学模型。分析了机构动作延迟对截割控制方程的影响,建立了横摆和纵摆截割动作延时情况下的截割头中心在巷道断面坐标系上的运动误差模型。通过MATLAB数值计算软件进行截割控制误差的仿真研究,研究结果表明:本文仿真工况下,在横摆速度恒定的情况下,当延迟时间分别为50,100和200 ms时,横摆截割的截割轨迹误差分别为10,20,40 mm。当横摆速度分别为50,100和200 mm/s时,横摆截割的截割轨迹误差分别为5,10,20 mm。随着截割部横摆速度和动作延迟的增大,截割轨迹误差随之增大。由于普通的开关电磁换向阀不易于进行流量实时调控,因此无法做到对截割部横摆速度的缓冲控制。需要充分掌握截割执行机构的延迟特性,在控制系统中做好提前量,消除动作延迟带来的截割误差。通过课题组自行研制的掘支锚机组实验平台进行实验研究,研究结果表明,本实验台截割部执行机构存在53 ms的延迟,通过对控制系统进行提前量控制,即截割部位移传感器在到达指定位移之前的53 ms乘以横摆速度后的位置下达停止指令,可削减动作延迟带来的截割误差。 展开更多

关键词 掘支锚机组 截割误差 延迟特性 运动学

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基于碰撞安全性的泡沫铝填充矿用救生舱优化及性能分析 被引量：6

10

作者 沈佳兴 徐平 于英华 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2020年第9期248-253,共6页

为提高矿用救生舱的碰撞安全性,设计一种泡沫铝填充矿用救生舱。利用ANSYS Workbench的参数优化模块,以舱体的加速度、变形及吸能大小为优化目标,对舱体的结构参数和泡沫铝的材料性能参数进行优化。对优化后的泡沫铝救生舱的碰撞安全性... 为提高矿用救生舱的碰撞安全性,设计一种泡沫铝填充矿用救生舱。利用ANSYS Workbench的参数优化模块,以舱体的加速度、变形及吸能大小为优化目标,对舱体的结构参数和泡沫铝的材料性能参数进行优化。对优化后的泡沫铝救生舱的碰撞安全性进行分析,结果表明泡沫铝救生舱在质量和最大等效应力均有所降低的前提下,泡沫铝救生舱碰撞时的最大变形和最大加速度得到显著降低并且舱体吸收的能量得到大幅提升,证明泡沫铝填充救生舱具有更佳的碰撞性能可以提高其安全性。 展开更多

关键词 矿用救生舱 泡沫铝 碰撞 安全性

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露天矿低碳型运输工艺的选择方法 被引量：1

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作者 金磊 杜勇志 +4 位作者 李雪健 于洪洋 周志伟 李建刚 王永军 《露天采矿技术》 CAS 2021年第6期32-36,共5页

提出一种基于运输作业环节的露天矿碳排放量快速测算模型,分析了其生产运输环节的碳排放源主要是由卡车运输的耗油设备和带式输送机运输的耗电设备产生的;根据各种设备的做功计算公式及功密度计算公式,推导出计算不同露天开采工艺的能... 提出一种基于运输作业环节的露天矿碳排放量快速测算模型,分析了其生产运输环节的碳排放源主要是由卡车运输的耗油设备和带式输送机运输的耗电设备产生的;根据各种设备的做功计算公式及功密度计算公式,推导出计算不同露天开采工艺的能源利用率的方法;建立了基于运输作业环节的耗电设备和耗油设备的碳排放计算模型,并通过内蒙古某露天矿能源消耗实例分析验证模型的正确性,给出相应的低碳发展方法。结果表明:该方法能为绿色智慧露天矿建设提供了有效的决策数据和低碳策略。 展开更多

关键词 碳排放量 测算模型 生产运输环节 低碳方法选择 减排策略

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电气石对牛粪厌氧发酵特性的影响

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作者 贾兰 高世松 +1 位作者 蔡雪婷 周帅 《中国沼气》 2021年第1期26-31,共6页

为了提高牛粪厌氧发酵效率,增加产气率,笔者提出在牛粪厌氧发酵过程中加入电气石粉末的方法。通过构建试验装置,进行添加电气石的牛粪厌氧发酵试验,监测各反应器发酵过程中挥发性脂肪酸VFA浓度,COD,氨氮浓度,pH值,细菌的数量及产气量的... 为了提高牛粪厌氧发酵效率,增加产气率,笔者提出在牛粪厌氧发酵过程中加入电气石粉末的方法。通过构建试验装置,进行添加电气石的牛粪厌氧发酵试验,监测各反应器发酵过程中挥发性脂肪酸VFA浓度,COD,氨氮浓度,pH值,细菌的数量及产气量的变化情况,分析电气石的加入量对牛粪厌氧发酵特性的影响。实验结果表明,各反应装置在产酸阶段COD,VFA,氨氮浓度均迅速上升,且增大程度随着电气石加入量的增加而增大,在进入产气阶段之后COD,VFA,氨氮的浓度逐渐减小,且减小程度随着电气石加入量的增加而增大,在第15~20天甲烷菌种数量出现峰值;产气量在各反应器运行第15~20天左右出现峰值,且峰值大小随着电气石加入量的增加而增大;产酸阶段pH值迅速降低,且减小幅度随着电气石加入量的增加而增大;随着电气石加入量的增加细菌数量明显增加。从而证明了电气石对牛粪厌氧发酵过程起到了明显的促进作用,能够刺激微生物的生长,在相同条件下加入电气石能加快反应的运行速度、缩短反应周期,提高产气速率。 展开更多

关键词 牛粪 电气石 厌氧发酵 产气量

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露天煤矿半连续工艺系统关键设备选型设计方法 被引量：10

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作者 鞠兴军 张周爱 +4 位作者 智晓峰 田羽 李新鹏 李建刚 王永军 《煤炭工程》 北大核心 2021年第11期21-25,共5页

针对破碎机选型设计的方法和计算公式以经验为主、理论依据缺乏,半连续工艺系统生产能力计算方法与实际不符等问题,分析重型板式给料机选型参数和生产能力计算方法、物料最大尺寸与破碎机滚筒直径的关系式、物料含水率、作业温度与设备... 针对破碎机选型设计的方法和计算公式以经验为主、理论依据缺乏,半连续工艺系统生产能力计算方法与实际不符等问题,分析重型板式给料机选型参数和生产能力计算方法、物料最大尺寸与破碎机滚筒直径的关系式、物料含水率、作业温度与设备技术生产能力的关系、半连续工艺系统利用率和有效作业时间的确定方法等关键技术,完善了双齿辊破碎机主要技术参数的选型设计方法。基于同步系数,修正了系统利用率计算公式,提出符合实际工况的半连续开采工艺系统生产能力计算的方法。以内蒙古某露天矿半连续工艺系统为实例,验证方法的正确性,为解决半连续工艺设计和实际应用中面临的问题提出思路和方法。 展开更多

关键词 露天煤矿 半连续工艺 破碎站 设备选型 生产能力计算

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