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煤矿巷道智能掘进关键共性技术 被引量:55
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作者 马宏伟 王世斌 +7 位作者 毛清华 石增武 张旭辉 杨征 曹现刚 薛旭升 夏晶 王川伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第1期310-320,共11页
依据我国煤矿智能化发展战略,深入分析了国内外智能掘进研究现状,结合我国煤炭赋存条件复杂,巷道掘进问题突出,智能掘进挑战严峻等实际,提出了直接影响和制约我国煤矿巷道智能掘进加快发展的智能截割、智能导航、智能协同控制和远程智... 依据我国煤矿智能化发展战略,深入分析了国内外智能掘进研究现状,结合我国煤炭赋存条件复杂,巷道掘进问题突出,智能掘进挑战严峻等实际,提出了直接影响和制约我国煤矿巷道智能掘进加快发展的智能截割、智能导航、智能协同控制和远程智能测控四大关键共性技术并给出了解决思路和方法。针对掘进系统智能截割问题,提出了基于视觉伺服的掘进系统智能定形截割控制方法和基于遗传算法优化的BP(GA-BP)神经网络的自适应截割控制方法,旨在提高巷道截割成形质量和效率;针对掘进系统智能导航问题,提出了基于惯导与视觉信息融合的履带式掘进系统智能导航控制方法和基于惯导、数字全站仪与油缸行程信息融合的液压推移式掘进系统智能导航控制方法,旨在提高掘进定位定向精度,实现智能导航;针对掘进系统中掘进、支护、钻锚、运输等多系统协同控制和多任务并行控制问题,提出了基于强化学习的并行作业控制方法和基于Agent的并行控制方法,以及leader-follower法和基于行为法的智能协同控制方法,旨在实现多机器人系统或智能设备的智能协同控制和并行作业,提高掘进效率;针对掘进系统智能测控问题,创建了本地控制层、近程集控层和远程监控层的智能测控系统架构,提出了数字孪生驱动的虚拟远程智能控制方法,旨在保证掘进系统安全、可靠、高效运行,实现身临其境的虚拟远程智能测控。 展开更多
关键词 煤矿巷道 智能掘进 精确定位定向 协同控制 并行控制 虚拟现实
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巷道内强主动支护与弱结构卸压防冲协调机制 被引量:33
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作者 高明仕 贺永亮 +2 位作者 陆菜平 邵轩 杨征 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第8期2749-2759,共11页
为探索深部冲击地压巷道稳定性控制技术,解决冲击地压巷道支护与卸压之间的矛盾,以义马矿区常村煤矿21170运输巷为研究对象,依据冲击地压巷道的强弱强结构模型,采用理论分析、数值模拟、现场试验相结合,分析了强弱强结构消波吸能特性以... 为探索深部冲击地压巷道稳定性控制技术,解决冲击地压巷道支护与卸压之间的矛盾,以义马矿区常村煤矿21170运输巷为研究对象,依据冲击地压巷道的强弱强结构模型,采用理论分析、数值模拟、现场试验相结合,分析了强弱强结构消波吸能特性以及内强小结构破坏能量准则和弱结构吸能效应。根据钻孔破碎区力学特征理论推导了多次反复致裂中间弱结构卸压区影响因素,多次反复致裂半径与钻孔半径、初始应力、内摩擦角、弹性模量、降模量、峰值强度和致裂半径修正系数有关。通过数值模拟分析了内强小结构内置钢管支撑护壁技术对巷道围岩的强度和支护体结构完整性控制效果以及周围煤岩体的应力、位移的破坏规律。研究了内强小结构主动支护强化技术,中间卸压防冲弱结构的内置套管反复掏裂致裂方法,并通过微震能量监测验证了弱结构防冲吸能效应。研究结果表明:内置钢管支撑护壁技术在保护内强小结构不受破坏的作用下可以多次进行弱结构致裂,既防内强小结构松动圈裂隙扩展,又防止巷道支护层的整体失稳。工程实践表明:锚杆索主动支护+液压抬棚减跨强力支护+卸压防冲弱结构组成的“内支-外卸”组合技术,微震监测显示震动能量减少了50%,巷道两帮位移和顶板下沉显著较小,有效维护了巷道围岩稳定性,保证了工作面顺利安全回采。 展开更多
关键词 内强支护 外卸防冲 协调机制 强弱强结构 冲击地压
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中深部煤层开采对地表生态环境的影响及修复提升途径研究 被引量:22
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作者 王双明 侯恩科 +7 位作者 谢晓深 杨帆 刘英 肖绪才 石增武 黄永安 杨征 谢永利 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期19-31,共13页
随着陕北侏罗系煤田持续开发,中深部煤层开采已成为当前和今后的重点,但目前对中深部煤层开采引发的地表生态环境损害尚不明确,且缺乏相应的生态环境修复提升途径研究。以榆神矿区为研究区,以中深部煤层开采典型矿井为研究对象,采用现... 随着陕北侏罗系煤田持续开发,中深部煤层开采已成为当前和今后的重点,但目前对中深部煤层开采引发的地表生态环境损害尚不明确,且缺乏相应的生态环境修复提升途径研究。以榆神矿区为研究区,以中深部煤层开采典型矿井为研究对象,采用现场调查、理论分析等方法研究了中深部煤层对地表生态环境的影响。研究表明:(1)中深部煤层开采诱发的地表裂缝发育程度整体较弱,对地表的损害较小,面内裂缝会随着回采以"C"字型向前扩展,且具有"先开后合"的单峰活动特征,边界裂缝具有"只开不合"的单趋向活动特征;第四系沙土层中地表裂缝发育深度小于2.5 m,单位长度的深度差异在5~142cm/m;(2)地表裂缝是影响地表生态环境的主要途径,裂缝不但会增加近地表水资源的下渗量,也会改变土壤水分的分布,减小20cm以浅表土层的水分含量,增加40~60 cm深度区间的土壤水分,同时增加浅部表土层的有机质,使浅部土层由中性变为弱碱性,局部宽大裂缝会造成植被根系断裂、枯萎死亡,而短小裂缝则会增加禾本科植物(羊草)的丰富度;(3)提出了采前"一评两预"、采中"一追一减"、采后"三定一提"的生态环境修复提升体系架构,阐述了其内涵、内容和技术途径;在生态环境修复提升体系的指导下,给出了以自然修复为主的榆神矿区中深部煤层开采地表生态环境修复途径;结合榆神矿区中部生态环境现状,提出了"湿地建造"、"生态农业建设"以及"观赏园林建设"的生态环境提升途径。研究成果对中深部煤层采动影响区生态修复提升具有参考价值。 展开更多
关键词 煤炭开采 采动损害 生态修复 中深部煤层
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煤矿掘进机器人系统智能并行协同控制方法 被引量:21
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作者 马宏伟 王鹏 +6 位作者 王世斌 毛清华 石增武 夏晶 杨征 薛旭升 王川伟 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第7期2057-2067,共11页
煤矿巷道掘进长期存在的“采快掘慢”“掘快支慢”顽症,尤其是掘进工作面装备成套化、自动化、智能化程度偏低、顺序作业工艺技术落后等问题,严重影响生产接续和安全高效开采。对此,研发了护盾推移式煤矿巷道掘进机器人系统成套装备,提... 煤矿巷道掘进长期存在的“采快掘慢”“掘快支慢”顽症,尤其是掘进工作面装备成套化、自动化、智能化程度偏低、顺序作业工艺技术落后等问题,严重影响生产接续和安全高效开采。对此,研发了护盾推移式煤矿巷道掘进机器人系统成套装备,提出了一种煤矿巷道掘进机器人系统智能并行协同控制方法。首先,结合掘进机器人系统与巷道的耦合关系,分析了掘进机器人系统中各个子系统之间的相关性以及多任务之间的相互影响机理,得出了决定掘进效率的关键因素在于截割机器人和钻锚机器人的并行协同控制;其次,针对钻锚机器人各钻机之间的时空关系,构建了多钻机多任务协同钻锚作业数学模型,获得了钻机布置排距、排数及其各排钻锚任务数,同时使用优化组合的方法进行求解,并对计算结果通过安全距离最大原则进行优化,获得了钻锚机器人各排钻机最佳时空匹配策略;最后,通过钻锚机器人系统并行协同控制仿真和实验,证明了该方法的有效性;通过对掘进机器人工作时截割机器人与钻锚机器人的时序分析,得出优化后的钻锚机器人工作时间能够与截割机器人工作时间有效匹配,2者能够并行协同的完成截割和钻锚任务。该方法已经应用在团队研发的煤矿智能掘进机器人系统上,实现了多机器人系统的智能并行协同控制。具有智能并行协同控制的掘进机器人系统已经在大断面(6.50 m×4.25 m)、夹矸与片帮共存的巷道运行近10个月,经受了夹矸厚度达2.1 m、硬度f=5-7的严酷考验,日进尺突破50 m。 展开更多
关键词 掘进机器人 协同控制 煤矿巷道 钻锚机器人 优化组合 时序分析
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中深埋厚煤层开采地下水位动态变化规律及形成机制 被引量:21
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作者 侯恩科 谢晓深 +10 位作者 王双明 龙天文 石增武 杨征 黄永安 谢永利 陈真 白坤 马越 郭亮亮 王岗 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期1404-1416,共13页
煤炭开采对风化基岩含水层和潜水含水层的影响是榆神矿区“保水采煤”研究的重点。为揭示榆神矿区风沙滩地区中深埋厚煤层开采条件下地下水动态变化规律和机理,以榆神矿区中部某矿首采工作面(01工作面)为研究区,采用钻探、地下水位观测... 煤炭开采对风化基岩含水层和潜水含水层的影响是榆神矿区“保水采煤”研究的重点。为揭示榆神矿区风沙滩地区中深埋厚煤层开采条件下地下水动态变化规律和机理,以榆神矿区中部某矿首采工作面(01工作面)为研究区,采用钻探、地下水位观测、野外实地探查和综合分析等方法,研究了采动地下水动态变化规律及其与覆岩损害和地表下沉之间的耦合关系。结果表明:①风化基岩含水层水位随回采表现出“先下降后回升”并恢复至初始水位的动态变化过程,中间可分为“快速下降”、“回升恢复”和“稳定波动”3个阶段,平均持续时间为102 d。在水位快速下降阶段,水位最大降深、平均下降速率均呈正态分布,且与距工作面中心距离呈指数函数关系;水位回升恢复阶段,持续时间和平均回升速率与距工作面中心距离呈负相关关系;②当潜水含水层分布局限、侧向补给缺乏时,潜水含水层水位出现“先下降后回升”和“持续下降”至稳定2种动态变化规律,且均未恢复至初始水位;③面内风化基岩含水层水位动态变化过程与风化基岩层的剧烈下沉密切相关,风化基岩层下沉速度的增大和减小过程分别对应水位的下降和回升过程,水位下降则与其下沉、临时性裂隙和离层发育有关,水位回升则是下沉减缓、临时性裂隙和离层的闭合以及含水层侧向补给因素有关;面外风化基岩含水层水位的动态变化则与其侧向补给有关;④面内潜水位的动态变化过程与地表下沉密切相关,其水位下降与地表活跃阶段早期剧烈下沉具有同时性和一致性,地表下沉造成的潜水水头差和潜水的渗流出露是造成水位下降的主要原因;水位回升则是地表进入活跃阶段后期和衰退阶段,高位潜水侧向补给和大气降水补给造成的;面外潜水位持续下降则是潜水侧向渗流和补给不足造成的;⑤中深埋� 展开更多
关键词 中深埋厚煤层 地下水 水位变化 保水采煤 榆神矿区
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超大采高智能化综采成套装备及系统集成 被引量:20
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作者 何春光 李明忠 《煤矿机械》 北大核心 2018年第2期132-134,共3页
研发了工作阻力为20 MN的超大采高液压支架及电液控制系统,提出了智能化大功率采煤机系统的参数要求,研发了基于变频控制的智能刮板输送机系统,并利用智能化集成供液系统保证了超大采高工作面液压支架快速跟机移架,为单一工作面实现产量... 研发了工作阻力为20 MN的超大采高液压支架及电液控制系统,提出了智能化大功率采煤机系统的参数要求,研发了基于变频控制的智能刮板输送机系统,并利用智能化集成供液系统保证了超大采高工作面液压支架快速跟机移架,为单一工作面实现产量15 Mt/a奠定了基础。通过视频监控系统、三机语音通讯系统及高可靠性工作面高速网络平台,实现了以工作面顺槽监控中心为基础的综采设备智能化集成设计,推动了我国煤矿厚煤层智能化开采技术的发展。 展开更多
关键词 超大采高综采 智能化 设备选型配套 系统集成
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基于改进Faster R-CNN的综放煤矸混合放出状态识别方法 被引量:15
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作者 单鹏飞 孙浩强 +3 位作者 来兴平 朱兴攀 杨建辉 高健铭 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期1382-1394,共13页
放煤量的智能监测技术是智能化综放开采发展的方向之一。针对厚煤层综放开采混合介质下落过程煤矸智能识别现有方法存在适用范围窄、误判率高等问题,提出一种基于实时区域卷积神经网络(Faster R-CNN)改进的CBAM Faster R-CNN煤矸混合放... 放煤量的智能监测技术是智能化综放开采发展的方向之一。针对厚煤层综放开采混合介质下落过程煤矸智能识别现有方法存在适用范围窄、误判率高等问题,提出一种基于实时区域卷积神经网络(Faster R-CNN)改进的CBAM Faster R-CNN煤矸混合放出状态分析识别方法。该方法以综放开采工作面煤矸石下落状态为背景,将注意力机制算法(CBAM)融入ResNet50特征提取网络,研究了注意力机制融合于ResNet50主干特征提取网络的融合优化方法,确定了以煤矸石下落状态检测为目标的最佳融合位置,增加了提取煤与矸石权重信息的能力,使得特征提取过程重点关注煤矸运动状态参量;构建了粉尘环境下综放开采煤矸混合放出状态试验平台,对高速摄像机所采集的煤矸原始运动图像进行暗通道去雾与模糊集增强预处理操作,分析识别不同工况下静态图像,定量研究了模型权重优化以及粉尘环境预处理对煤矸混合放出状态识别的影响。研究结果表明:基于CBAM Faster R-CNN模型的预处理图像识别精确率较原始图像提升了8.84%,召回率提升了6.68%;模型优化效果方面,CBAM Faster R-CNN模型平均查准率和召回率分别为82.63%,86.53%,高于经典模型的74.69%,79.93%;F_(1)-score值较经典模型提升了7%。因此,基于“预处理+CBAM Faster R-CNN”的图像识别方法为实现粉尘环境下综放开采放煤量的精准辨识提供了可靠的理论支撑。 展开更多
关键词 综放开采 煤矸混合放出 粉尘环境 图像识别 检测算法
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动载诱发近直立煤层水平分段开采冲击矿压的数值模拟研究 被引量:15
8
作者 李安宁 窦林名 +3 位作者 王正义 曹晋荣 王崧玮 山长昊 《煤炭工程》 北大核心 2018年第9期83-87,共5页
针对近直立煤层特殊的赋存条件和水平分段开采的技术条件,建立顶底板夹持梁的力学模型,对诱发冲击的动静载力源进行简要分析。基于分析结果采用FLAC3D数值模拟方法分析了动载作用下近直立特厚煤层工作面煤体应力、位移等的动态响应特征... 针对近直立煤层特殊的赋存条件和水平分段开采的技术条件,建立顶底板夹持梁的力学模型,对诱发冲击的动静载力源进行简要分析。基于分析结果采用FLAC3D数值模拟方法分析了动载作用下近直立特厚煤层工作面煤体应力、位移等的动态响应特征,进而揭示了冲击显现机制。结果表明:在顶底板围岩破裂产生震动效应传播而来的冲击载荷扰动下,近直立煤层工作面底煤水平应力先升高后瞬间大幅降低,垂直位移也突然增大,煤体自身平衡状态被打破,易诱发冲击显现。基于近直立煤层冲击诱发机制,提出了煤体卸压爆破和顶、底板预裂爆破等解危措施并在现场实施,解危效果显著。 展开更多
关键词 近直立特厚煤层 水平分段开采 数值模拟 冲击矿压
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曹家滩煤矿122109综放工作面综合降尘技术研究与应用 被引量:12
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作者 刘江斌 管隆刚 +2 位作者 莫金明 赵振 康中山 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2022年第1期147-151,共5页
针对榆北曹家滩煤矿大采高综放工作面粉尘污染严重问题,通过开展联合科技攻关,提出综放面尘源分区治理思路并设计了系列新装备。利用对各分区尘源"抑尘、控尘、降尘"措施,实现全工作面环境净化。通过对现场实施"采煤机喷... 针对榆北曹家滩煤矿大采高综放工作面粉尘污染严重问题,通过开展联合科技攻关,提出综放面尘源分区治理思路并设计了系列新装备。利用对各分区尘源"抑尘、控尘、降尘"措施,实现全工作面环境净化。通过对现场实施"采煤机喷雾+支架封闭控尘装置+放煤口喷雾+转载点喷雾"综合降尘措施考察发现,采用上述技术措施后,正常生产时,工作面呼吸性粉尘浓度降低78%以上,全尘粉尘浓度降低85%以上,极大改善了工作面环境。同时针对运输巷带式输送机运煤过程中的持续产尘问题,设计了局部密闭喷雾抑尘装置、回程输送带清洁装置、巷道断面风流净化及除雾装置以及湿润剂喷洒保湿抑尘装置综合降尘系统。 展开更多
关键词 综放工作面 运输巷 粉尘污染 尘源分区 综合降尘措施
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近直立煤层水平分段开采夹持煤体型冲击机理及防治 被引量:14
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作者 李安宁 窦林名 +2 位作者 王正义 解嘉豪 王永忠 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第12期3302-3308,共7页
针对目前近直立特厚煤层水平分段开采条件下动力灾害发生的现状,综合运用理论分析、数值模拟等研究方法,分析了顶底板和煤体3者形成的结构并建立力学模型,认为近直立煤层在顶底板两侧均受到支承压力的夹持挤压,正是这种夹持力构成了冲... 针对目前近直立特厚煤层水平分段开采条件下动力灾害发生的现状,综合运用理论分析、数值模拟等研究方法,分析了顶底板和煤体3者形成的结构并建立力学模型,认为近直立煤层在顶底板两侧均受到支承压力的夹持挤压,正是这种夹持力构成了冲击力源,经过力学推导,得出表征力源集中程度和发展趋势的关系式。采用数值模拟方法分析了开采后夹持煤体的应力分布特征,对理论分析进行了验证。结果表明:从工作面水平直至下方约70 m深度的煤体出现了应力集中现象,夹持煤体的增压区才是发生动力灾害的直接危险源。基于分析结果,在工作面巷道进行顶底板预裂和煤体卸压爆破等原有卸压措施的基础上,提出在夹持煤体中掘进爆破卸压巷的防治方案,为近直立特厚煤层水平分段开采冲击灾害防控提供借鉴。 展开更多
关键词 近直立特厚煤层 水平分段开采 夹持煤体 冲击矿压
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基于模糊控制的带式输送机节能控制系统设计 被引量:14
11
作者 赵炳文 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2021年第8期181-183,共3页
针对带式输送机的能耗问题进行分析,其中空载怠速与电机启停是能耗损失严重的原因。在引入电子皮带秤反馈和电机电流反馈的基础上,通过对二者进行模糊化,并根据经验设计模糊规则,最后基于Mamdani型算法进行模糊推理与解模糊,完成电机控... 针对带式输送机的能耗问题进行分析,其中空载怠速与电机启停是能耗损失严重的原因。在引入电子皮带秤反馈和电机电流反馈的基础上,通过对二者进行模糊化,并根据经验设计模糊规则,最后基于Mamdani型算法进行模糊推理与解模糊,完成电机控制的模糊闭环控制。最后通过实验证明设计的模糊控制算法每小时能减少140 kWh电量,节能效果明显。 展开更多
关键词 带式输送机 模糊控制 闭环控制 节能控制
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浅埋深大采高工作面矿压规律与影响因素分析 被引量:9
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作者 曹健 师世图 +4 位作者 闫祎炜 高斌 段军 王汉元 管隆刚 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2023年第2期34-38,共5页
为研究浅埋深大采高工作面矿压规律,分析其主要影响因素,以大柳塔煤矿1-2上煤层开采为背景,结合统计分析、物理模拟、数值计算与工程实践的方法,掌握了工作面初次来压与周期来压的矿压显现规律,揭示了煤层采高、埋深对来压规律的影响。... 为研究浅埋深大采高工作面矿压规律,分析其主要影响因素,以大柳塔煤矿1-2上煤层开采为背景,结合统计分析、物理模拟、数值计算与工程实践的方法,掌握了工作面初次来压与周期来压的矿压显现规律,揭示了煤层采高、埋深对来压规律的影响。研究表明,来压期间支架工作阻力随采高的增大而增大,动载系数、周期来压步距与采高没有直接的关系。来压期间支架平均工作阻力、动载系数随埋深的增大而增大,周期来压步距与埋深没有直接的关系。1-2上煤层工作面开采的初次来压步距为60 m,平均周期来压步距为12 m,来压期间支架工作阻力一般在6500~8500 k N,少数支架工作阻力会升到9300 kN左右,工作面支护效果良好。 展开更多
关键词 浅埋深大采高 矿压显现 影响因素 支架载荷 来压步距
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高压电力廊道巡检机器人控制系统研究 被引量:9
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作者 王凯丰 王忠强 +1 位作者 谢丽蓉 杨欢 《电子技术应用》 2019年第8期87-90,94,共5页
定期巡检是保障高压电力廊道正常生产、安全运行的重要工作。针对电力廊道空间大、内部环境复杂、空气湿度大以及含可燃性气体的问题,设计了一种多传感器、可远程操控的智能巡检机器人,克服了时间和环境的约束,保障了巡检结果的准确性... 定期巡检是保障高压电力廊道正常生产、安全运行的重要工作。针对电力廊道空间大、内部环境复杂、空气湿度大以及含可燃性气体的问题,设计了一种多传感器、可远程操控的智能巡检机器人,克服了时间和环境的约束,保障了巡检结果的准确性。经测试表明,该巡检机器人既可以完成巡检任务,还具有适应性强、可靠性高、控制灵活且抗干扰性高等优点。 展开更多
关键词 巡检机器人 电力廊道 远程监控
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特大断面切眼受载变形特征与支护技术研究 被引量:7
14
作者 杨建辉 石蒙 +1 位作者 蒋威 丁维波 《煤炭工程》 北大核心 2020年第9期42-46,共5页
为了解决特大断面切眼巷道支护难题,以曹家滩煤矿122106切眼为工程背景,结合理论分析与离散元数值模拟研究了不同顶板跨度条件下巷道受载变形特征,提出了“二次成巷+单体液压支柱+高强锚网索+W钢护板”的大断面煤巷高强度、高预紧力、... 为了解决特大断面切眼巷道支护难题,以曹家滩煤矿122106切眼为工程背景,结合理论分析与离散元数值模拟研究了不同顶板跨度条件下巷道受载变形特征,提出了“二次成巷+单体液压支柱+高强锚网索+W钢护板”的大断面煤巷高强度、高预紧力、低密度减跨支护技术,提高了支护效率,显著加快了巷道掘进速度。研究表明,当顶板跨度超过9m后其稳定性大幅下降,极易出现表层煤体破坏垮冒的现象;随着顶板跨度的增加,两帮破坏范围变化较小,顶板破坏范围显著增加;通过现场实测对研究成果进行了验证,巷道未出现明显变形,支护体受载始终稳定。 展开更多
关键词 特大断面切眼 大跨度顶板 二次成巷 巷道支护
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气/水两相驱替煤粉引起的煤裂缝导流衰减特征实验研究 被引量:8
15
作者 赵政 倪小明 +1 位作者 刘泽东 吴翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第11期3853-3863,共11页
查明气/水两相驱替不同粒径煤粉引起的煤中裂缝导流衰减特征对煤层气井排采时气/水两相流阶段防煤粉措施的制定意义重大。采用自制的气-液-固三相驱替煤粉模拟装置,进行了气/水两相驱替不同粒径(40~60,60~80,80~100,100~150,150~200,>... 查明气/水两相驱替不同粒径煤粉引起的煤中裂缝导流衰减特征对煤层气井排采时气/水两相流阶段防煤粉措施的制定意义重大。采用自制的气-液-固三相驱替煤粉模拟装置,进行了气/水两相驱替不同粒径(40~60,60~80,80~100,100~150,150~200,>200目)煤粉在树脂-煤芯柱样裂缝中的运移实验,通过对比无煤粉气/水两相驱替的空白实验,分析了驱替不同粒径煤粉时气、水的渗流规律差异。基于气/水两相驱替不同粒径煤粉的渗流模型,结合平板理论、拟合得到的气相渗透率与裂缝缝宽的关系,定量描述了驱替过程中气体流动、液体流动、煤粉封堵所占据的裂缝缝宽随驱替时间的变化规律,并以气体、液体流动所占裂缝缝宽之和的变化规律表征了树脂-煤芯柱样裂缝导流能力的衰减特征。结果表明:在几乎相同初始驱替压力下,气、水两相通过树脂-煤芯柱样时会相互争抢柱样内裂缝空间,且气相渗透率、液相渗透率随时间变化呈三角函数分布;不同粒径煤粉驱替前期,柱样气相渗透率、液相渗透率仍会表现出管弦状波动特征,但在煤粉堵塞一定程度后,二者开始同时减小;气/水驱替不同粒径煤粉时产出液内煤粉质量浓度、裂缝完全堵塞时间随煤粉粒径减小而增大;气/水驱替不同粒径煤粉时裂缝导流能力变化可分为液体产出前的裂缝快速封堵、气/液携粉产出的裂缝缝宽小幅增加、液体流动能力骤减的裂缝快速闭合、气体流动能力缓慢降低的裂缝完全封堵等4个阶段。 展开更多
关键词 气/水两相 煤粉 不同粒径 导流能力 堵塞
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智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置仿真与试验分析 被引量:5
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作者 毛少军 李明哲 +1 位作者 李茂庆 李盟洁 《煤矿机械》 2022年第10期122-125,共4页
针对煤矿斜巷无轨胶轮车失速现象,提出了一种智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置,可以实时监测车辆和失速拦截装置运行状态。当失速车辆碰撞在柔性阻拦装置上,缓冲吸能装置吸收车辆行驶过程中产生的动能,对失控车辆进行柔性制动,实现车辆... 针对煤矿斜巷无轨胶轮车失速现象,提出了一种智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置,可以实时监测车辆和失速拦截装置运行状态。当失速车辆碰撞在柔性阻拦装置上,缓冲吸能装置吸收车辆行驶过程中产生的动能,对失控车辆进行柔性制动,实现车辆的成功拦截。通过有限元仿真技术研究了智能无轨胶轮车失速拦截装置的阻车效果,以及拦车网材料对阻车效果的影响,并通过实车碰撞试验对该装置的智能柔性阻车效果进行了验证。结果表明,智能柔性无轨胶轮车失速拦截装置能将失速车辆拦截减速至平稳停车,车辆碰撞后能保持正常的行驶方向,不翻车,响应迅速,可实现智能柔性阻车。该成果对井下行车安全防护设施的合理设计及运输安全管理具有现实的参考意义。 展开更多
关键词 无轨运输 无轨胶轮车 智能柔性拦截 仿真计算 实车碰撞试验
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煤矿井下智能化辅助运输系统设计 被引量:3
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作者 陈科 唐永岗 周李兵 《陕西煤炭》 2023年第5期82-85,共4页
煤矿井下驾驶环境复杂,车辆运输频率高,驾驶人员易出现疲劳等不安全因素,极大影响了井下辅助运输工作的安全。针对这一难题,提出一套井下智能化辅助运输系统设计方案,包括冗余组合定位、井下环境感知、高精度地图、路径规划、车辆控制... 煤矿井下驾驶环境复杂,车辆运输频率高,驾驶人员易出现疲劳等不安全因素,极大影响了井下辅助运输工作的安全。针对这一难题,提出一套井下智能化辅助运输系统设计方案,包括冗余组合定位、井下环境感知、高精度地图、路径规划、车辆控制和远程启停,解决煤矿井下人员和物料运输过程中的无人化问题。通过减少矿井运输司机和操作人员的数量以及提高运输车辆智能化,推动煤矿开采的智能化发展,实现安全高效的无人化运输,起到煤矿无人化运输应用的示范作用。 展开更多
关键词 煤矿辅助运输 无人驾驶 多传感器融合 无人化运输
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大采高强采动工作面区段煤柱尺寸优化研究 被引量:6
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作者 管隆刚 徐东 +3 位作者 陈真 刘超 高明仕 张东昕 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2022年第9期29-34,共6页
针对大采高强采动工作面回采巷道围岩动压显现问题,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了不同宽度区段煤柱掘采阶段的巷道围岩应力分布规律及变形破坏特征,分析了强动载巷道围岩变形破坏机理,确定了小保当一号煤矿112203工作面的合理区... 针对大采高强采动工作面回采巷道围岩动压显现问题,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了不同宽度区段煤柱掘采阶段的巷道围岩应力分布规律及变形破坏特征,分析了强动载巷道围岩变形破坏机理,确定了小保当一号煤矿112203工作面的合理区段煤柱留设尺寸。研究表明:工作面区段煤柱弹性核和底板弹性区为煤柱应力传递有效路径,合理的煤柱留设尺寸,可增大煤柱应力传递路径上的能量损失,减小巷道围岩变形量;随着工作面区段煤柱尺寸的减小,煤柱应力将由马鞍形转化为凸形分布,不同采动影响阶段,煤柱应力呈现非对称应力分布状态;为维护回采巷道围岩稳定性,工作面留设宽度为15 m小煤柱或者宽度为35 m的大煤柱,可减小巷道围岩变形量和返修次数,增长巷道服务年限。 展开更多
关键词 大采高工作面 强采动巷道 区段煤柱 弹性区 应力传递路径
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小保当一号煤矿采空区垂直漏风规律研究 被引量:3
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作者 管隆刚 马会云 +5 位作者 罗肖 贺圣林 张林江 郭军 王栋 樊世星 《陕西煤炭》 2023年第2期91-94,119,共5页
小保当一号煤矿112207工作面埋藏浅、易自燃,受采动影响极易形成裂隙与地表沟通,给工作面煤自燃防治带来了压力。为保障煤矿安全生产,更好地开展小保当一号煤矿112207工作面自燃的防治工作,利用SF_(6)示踪气体检漏技术,对112207工作面... 小保当一号煤矿112207工作面埋藏浅、易自燃,受采动影响极易形成裂隙与地表沟通,给工作面煤自燃防治带来了压力。为保障煤矿安全生产,更好地开展小保当一号煤矿112207工作面自燃的防治工作,利用SF_(6)示踪气体检漏技术,对112207工作面进行现场漏风观测,分析得出其地表垂直漏风规律,采空区对应地表漏风范围工作面后240~466 m;通过计算得到,采空区对应地表位置沿工作面倾向距回风巷越近,漏风程度越大;沿工作面走向距工作面越远,漏风程度越小;相邻采空区之间存在内部水平漏风,根据所得规律提出相应的漏风控制措施,降低采空区外部漏风的可能性。 展开更多
关键词 垂直漏风 煤自燃 近地表煤层 示踪气体 地表裂隙
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不同季节条件下浅埋煤层采空区地表垂直漏风规律研究 被引量:2
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作者 朱兴攀 王洋 +5 位作者 任晓伟 晏立 张林江 刘文永 金永飞 陈玉良 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2023年第10期104-109,共6页
在采动影响下浅埋煤层综放工作面上覆岩层垮落形成与地表贯通的裂隙,这些裂隙导致的地表垂直漏风对采空区煤自燃有重要影响。为研究不同季节条件下浅埋煤层采空区地表垂直漏风规律,分别在冬、春、夏、秋4个季节利用SF_(6)气体示踪法对... 在采动影响下浅埋煤层综放工作面上覆岩层垮落形成与地表贯通的裂隙,这些裂隙导致的地表垂直漏风对采空区煤自燃有重要影响。为研究不同季节条件下浅埋煤层采空区地表垂直漏风规律,分别在冬、春、夏、秋4个季节利用SF_(6)气体示踪法对陕西陕煤曹家滩矿业有限公司122108工作面进行地表垂直漏风测定,分析了不同季节地表和井下采空区的温度、大气压强及漏风速率变化规律。结果表明:①冬季工作面地表和井下采空区之间的温差相对较大,最大温差可达37.7℃,夏季工作面地表和井下采空区之间的温差相对较小,最小温差仅为0.9℃;冬季工作面地表和井下采空区之间的最大气压差达40.37hPa,夏季工作面地表和井下采空区之间的最大气压差为22.47hPa;春季和秋季工作面地表和井下采空区之间的温差、气压差则相差不大。②冬季漏风速率相对较大,平均最大漏风速率达8.364m/min;夏季漏风速率相对较小,平均最大漏风速率为6.918m/min;春季与秋季的漏风速率相差不大。③距工作面较近时,漏风速率较大。根据地表垂直漏风规律,可采取井下均压、进回风隅角封堵及地表裂隙覆盖等措施,以保证122108工作面安全开采。 展开更多
关键词 浅埋煤层采空区 地表垂直漏风 煤自燃 SF_(6)气体示踪法 漏风速率
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