摘要：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。

摘要：复杂软弱煤层的钻孔成孔效果对矿井瓦斯抽采具有重要意义。针对王坡煤矿复杂软弱煤层钻孔施工排渣难、事故率高、成孔难等问题;设计了一种具有高转速、大功率、大扭矩性能的ZDY6000LR型高转速履带式钻机,其最大扭矩6 000 N·m,最大转速400 r/min;通过对钻机的布局、动力头、调角机构、给进机身及液压系统的优化设计,确保在施工过程中能够有效地解决在钻进过程中出现的卡钻、塌孔等问题;开发具有强度高、不易崩齿等优点的Ø95/Ø60.3 mm宽翼片插接密封螺旋钻杆,以及具有强度高、断齿风险低等优点的Ø113 mm、Ø120 mm、Ø133mm三角梯齿PDC钻头。在王坡煤矿3 206工作面现场工业性试验表明:该套钻探装备及钻具组合有效解决了施工过程中存在的排渣难、喷孔顶钻等问题,提高了钻孔成孔率,百米以上钻孔成孔率超过70%,为矿井本煤层瓦斯抽采提供了重要支撑。

摘要：注浆加固是保障煤层带压安全开采、预防深部煤炭开采底板突水的主要技术手段。针对注浆效果检测缺乏高效评价方法的问题,基于钻孔瞬变电磁法基本原理与方法,设计了一套高抗压的孔中瞬变电磁探测试验装置。通过对比注浆前后钻孔瞬变电磁探测数据,获取地层视电阻率差异特征进而分析浆液扩散情况,达到注浆效果检测评价的目的。现场试验数据处理结果表明,钻孔瞬变电磁探测技术作为一种新的可靠的技术手段用于注浆效果检测是可行的。

摘要：由于煤矿井下的恶劣工作环境和钻臂动力学特性的复杂性,传统的固定参数控制方法难以确保稳定且精确的控制。特别是在控制信号传输过程中,抖振现象的出现不仅影响控制精度,还可能导致系统的不稳定。为此,提出一种煤矿井下液压锚杆钻机钻臂定位控制方法。通过建立液压锚杆钻机钻臂位移系统模型,设计死区预补偿器减少控制信号抖振,并结合自适应滑模控制器与金豺优化算法优化控制参数,实现液压锚杆钻机钻臂的定位控制。实验验证,该方法显著提升了钻臂定位精度,特别是在水平和转角控制上,即使在干扰环境下也能保持低稳态误差。

摘要：针对带式输送机巡检机器人在煤矿井下的环境适应性、自主快速安全充电、基于音视频分析的带式输送机异常工况智能识别等关键技术问题,阐述了煤矿带式输送机巡检机器人系统总体设计;设计了一种模块化、两节车厢挂载式巡检机器人本体及吊挂单轨式、滚轮与链轮链条混合驱动的巡检机器人行走机构,可适应煤矿井下输送带运输复杂环境;提出了煤矿井下电—机—电能量转换充电方法,设计了基于鼓形齿的充电自动对接机构,可实现巡检机器人在煤矿井下自主快速安全充电,满足井下远距离巡检需求;提出了基于托辊运转的声压1/3倍频程谱及声品质尖锐度特征指标的托辊故障识别方法,针对井下多粉尘、浓雾气、低照度场景下视频质量差导致视频识别难的问题,提出了自适应图像增强算法框架,增强图像质量,在此基础上,基于目标轮廓先验知识,构建深度神经网络模型,实现煤矿井下人员、煤流、带面异物、带面损伤等特征不显著目标的视频智能识别,提高带式输送机巡检机器人智能化水平。对带式输送机巡检机器人样机及带式输送机异常工况音视频样本进行了验证测试,结果表明:巡检机器人最小转弯半径1 m,在负重220 kg、巡检速度0.4 m/s的情况下,可在角度为20°的坡道上平稳运行;在充电站端的电动机额定功率2.2 kW情况下,机器人本体端的发电机能稳定输出功率800 W;基于音视频分析的带式输送机异常工况智能识别方法具有应用可行性。煤矿带式输送机巡检机器人关键技术的突破,将加速带式输送机巡检机器人的推广应用,有力促进智能化矿井建设。

摘要：矿井水力压裂技术在坚硬顶板卸压和瓦斯高效抽采领域得到的广泛应用,但对于长钻孔水力压裂效果的检测评价一直缺乏较为理想的物探方法,传统探测方法存在成本高、效率低与探测距离短的不足。为实现坚硬顶板定向长钻孔水力压裂效果高效直观地检测这一目标,采用一种煤矿井下在压裂孔内施工的动源动接收瞬变电磁探测方法,探测装置天线是由收发间距固定的极小发射线圈和三分量接收探头组成,在钻孔内沿钻孔逐点移动进行三分量接收。为了弥补有缆装置探测距离的不足,采用孔外定时同步、孔内发射接收的探测装置,采用钻机推送的方式对神东某矿井2号压裂钻孔40~315 m段进行压裂前、压裂后分别探测。首先对垂直分量数据进行预处理,采用水平分量数据实现探头姿态变化影响校正,并提取纯异常场进行分析,最终实现充水裂缝三维成像技术。试验结果表明:纯异常场等值线图中有明显条带状低阻异常分布,综合分析压裂前、后视电阻率分布情况认为该条带状低阻异常即为压裂形成裂缝所致,异常走向即为裂缝延伸方向,异常延伸范围即为裂缝延伸范围。三分量瞬变电磁探测技术是矿井物探、钻探和水力压裂技术的有机结合与相互补充,对裂缝走向和延展范围进行有效圈定,能够有效应用于坚硬顶板定向长钻孔水力压裂效果评价。

摘要：针对中大型矸石的分拣,为了解决单一串联或并联机械臂存在无法兼顾分拣载荷、分拣效率与分拣精度的问题,设计了一种基于串并联变换的多机械臂矸石分拣系统。采用双目立体相机配合机械臂手眼系统,实现对矸石的识别与动态跟踪;通过多功能机械手爪,实现抓取与拨离的形态变换,配合机械臂实现串并联变换的矸石分拣方式;通过串并联变换控制策略,有效降低了机械臂的体积与功率;采用KM算法对多机械臂矸石组进行任务分配,获得最佳任务匹配实现多机械臂分拣系统的高效协同;采用贪心算法对多机械臂进行路径规划,快速得到最优路径;通过多机械臂协同分拣控制策略,实现对矸石快速准确分拣。

摘要：电磁先导阀是综采工作面实现无人化开采的核心元部件之一,目前矿用电磁先导阀测试方法多采用乳化液泵作为液源,功耗较大,此外,系统压力调节多采用手动调节方式,效率低。针对上述问题,设计了一种矿用电磁先导阀换向特性低功耗测试平台。该平台包括液压系统和测控系统2个部分。液压系统主要包括电气比例阀、气液增压泵、被试阀、蓄能器等部件,采用双头气液增压泵作为液源,以降低能耗;采用电气比例阀调节气液增压泵入口气压,将被试阀入口压力调节至所需值,实现系统压力自动调节。测控系统包括上位机、采集卡、程控电源、电气比例阀控制器(PID控制器)、多种传感器等,根据传感器安装和精度要求,选用激光位移传感器测试电磁铁顶杆位移,并采用PID控制器调节电磁先导阀进液口的压力。该平台可实现电磁先导阀换向过程中各项性能指标的实时动态监测和数据存储,包括电压、电流、进出口压力、顶杆位移、动态响应时间和实时功耗等,最大功率仅为800 W,提升了测试安全性和效率,大幅度降低了系统能耗,为研究人员提供了高效、可靠的测试和验证手段。

摘要：设计了一种新型井下动态成像瞬变电磁仪。瞬变电磁仪发射机采用6个场效应管组成快速关断桥路,在发射电流关断期间,场长效应管内部寄生二极管构建快速放电回路,缩减了发射线圈电感效应,大幅减少探测盲区;瞬变电磁接收机采用双通道信号处理电路,双AD同时采集,通过数据拼接处理,信号接收范围可达160 db以上;Linux操作系统的嵌入式工控机能快速进行数据分析处理,2 s内完成数据采集到最终视电阻率快速成像。

摘要：煤矿井下越界开采扰乱煤炭资源开发秩序,同时存在巨大的安全隐患,准确探测越界开采采空区及其边界对安全采掘极为重要。常规的矿井瞬变电磁探测方法容易受到巷道中的金属和电磁信号干扰,探测精度有限,难以满足采空区边界精准解释的需求。为了解决这一问题,提出一种钻孔中收发信号的钻孔瞬变电磁方法和施工工艺,利用其远离巷道和靠近异常体的特点,提高异常信号在实测数据中的占比;并研究可行域约束的OCCAM反演算法,进一步减小体积效应影响,实现了对越界开采采空区的电阻率精细成像。结合山西某煤矿的工程实践,对该方法精准探测邻矿越界开采采空区规模、性质的实用性和有效性进行了检验。结果表明,钻孔瞬变电磁方法是矿井地球物理技术与钻探工艺技术的高效结合和有益补充,基于可行域约束的OCCAM反演算法能够有效应用于越界开采采空区的边界精确成像解释。