摘要：井下无线传感节点能量有限,可利用能量收集技术将井下环境能量转换为电能为传感节点供电,从而延长无线传感节点生命周期。测试并分析了井下巷道弱光环境下光照强度,结果表明距光源1~2 m范围内,光照强度为50~170 Lux,符合非晶硅、钙钛矿等光电材料工作范围,因此将井下弱光能量转换为电能具有可行性。采用30 cm×40 cm非晶硅光伏电池板、BQ25505型电源管理芯片和锂电池设计了一种井下微能量收集装置,可将井下弱光能量转换为电能并存储。针对井下环境能量不连续的特点,设计了能量缓存机制,即采用容量较小的可充电锂电池为能量缓存电池,选用较大固定容量的锂电池为备用电池,当可充电锂电池电压达到设计值时由其供电,当电压不足时切换备用电池供电,确保无线传感节点正常工作。对微能量收集装置进行了实验室及井下测试,结果表明:装置在50 Lux以上光照强度条件下即可输出毫瓦级电能;当井下光照强度达到170 Lux以上时,装置能够利用转换的能量为低功耗无线传感节点供电,无需启用后备电池;当光照强度未达到170 Lux时,能量缓存机制协调可充电锂电池和备用电池为无线传感节点供电,有效提高了节点生命周期。

摘要：针对煤矿井下区域内所有测点与区域控制设备之间实现异地控制逻辑难,或控制执行不及时等缺点,提出了基于与地面中心站全网络通信的区域控制设备的系统平台,实现可任意配置异地控制逻辑的设计方案;设计方案是由传输控制协议作为控制逻辑条件和控制执行命令的通信,将由地面中心站异地控制功能块进行配置下发,区域控制设备存储异地控制逻辑序列,通过用户数据报协议广播测点数据控制状态,区域控制设备完成异地控制执行命令下发执行器;同时,设计方案异地控制逻辑判断不在依赖于地面中心站,将独立于煤矿井下区域控制设备进行预设逻辑判断,并发起执行命令。

摘要：综采工作面放顶煤开采方式是工作面回采和放顶煤开采方式的高效结合,其智能开采水平的提高对于提升煤炭生产企业的生产效率和安全系数有很大的帮助。根据智能放煤控制器的功能和实现原理,设计开发了针对智能放煤控制系统的测试平台。该平台采用集中分布式架构,构建了独立的数字化仿真测试网络,实现了放煤过程中智能放煤控制所需的视频、煤矸识别、振动、声波、油缸行程、角度等信号的模拟,以及放煤控制器输出信号的实时采集。测试平台实现对放煤控制系统工作过程的复现、各种工况适应性的测试、控制模型的训练和验证,同时也为进一步优化采煤工艺、放煤工序调整等提供了研究和验证平台。

摘要：为了掌握特厚煤层综放开采煤矸互层复合顶煤体冒落特征,保证放煤工艺合理性和高顶煤回收率,以特厚煤层复合顶煤体综放开采为现场实际条件,采用实验室试验、数值模拟、现场观测等方法,分析了复合煤岩体变形破坏和强度特征,揭示了含矸顶煤体放出过程架间成拱、煤矸分界、放出规律,获得了煤矸块度体积与重量分布特征,结果表明:煤岩比例变化对煤岩整体破坏形态影响明显,复合煤岩体的破坏比单一介质块度小,单架顺序放煤量与放出率低值区和高值区之比约为1∶3,复合煤岩体放出块度体积与重量符合正态分布,煤矸块体长度小于40cm的占比为66%,但其重量占比小于15%,特厚煤层含矸顶煤体提高顶煤回收率的主要方向为提高长度为40~100cm块体的放出效率。

摘要：部分冲击地压矿井由于受水、火、瓦斯等灾害影响,均留设了较宽的区段煤柱,并由此带来冲击地压威胁。采用顶板侧向预裂能够有效降低煤柱内集中应力,保护沿空巷道的安全。以崔木煤矿留设的35 m区段煤柱为研究对象,分析了采空区侧向顶板悬顶对煤柱应力分布的影响,并利用数值模拟和微震监测对不同顶板预裂位置的预裂效果进行了对比分析。研究表明:当预裂位置向采空区煤壁內错4~5 m时,沿空巷道围岩应力峰值最小,在该位置实施顶板预裂能够充分利用矿山压力,从而达到更好的预裂效果,该预裂方式在崔木矿22305工作面进行了试验,并在下区段22307工作面回采时进行了验证,顶板实施侧向预裂之后的冲击显现情况得到了显著降低。

摘要：反井钻井具有机械化程度高、施工速度快、安全性好等特点,采用反井钻井建设接替采区通风立井时能够充分利用矿井井下已有巷道和生产系统,机械破岩相较于凿岩爆破岩石扰动程度低且井帮稳定性好,以及有利于矿山开采和闭坑后的保护环境的优势。地层条件是决定大直径反井钻井施工是否顺利进行的重要影响因素之一。根据拟建采区风井的地质条件和井筒设计要求,确定了具体的反井钻井装备及相关参数,提出了反井钻井穿越特殊地层施工的技术难点;给出了反井钻井基础平台修筑和采用预注浆技术加固不稳定地层的具体关键技术;通过通风和降温技术的实施,实现了反井钻井成功穿越含瓦斯煤层,为反井钻井建设接替采区通风立井提供了借鉴。

摘要：针对红庆河煤矿深部双煤柱工作面临空巷道冲击地压显现强烈、破坏范围大、影响因素复杂的特征,采用地表观测、煤体应力监测、微震监测的方法,分析了影响静载荷的埋深、双宽煤柱留设和采动影响,以及影响动载的厚层顶板岩层结构和垮冒不充分的相邻采空区,研究了冲击地压发生的静载荷、动载荷演化过程,揭示了深部双煤柱巷道冲击地压发生机制。研究表明:深部双煤柱引起3-1103新辅运静载荷的组成包括基础载荷、采动应力及煤柱的侧向应力,叠加后的静载荷达到垂直应力的1.4~4.5倍,静载荷达到24.9~80.1 MPa,接近或超过煤体发生冲击地压的临界载荷;煤柱上方岩层结构向煤柱深部破坏失稳,释放弯曲下沉过程积聚的弹性能,引起煤柱的煤体应力升高,煤岩体的应力向深部转移,破坏位置距离3-1103工作面越来越近,从而诱发具有高应力集中的煤岩体失稳。

摘要：根据国家出台和发布的一系列能源装备制造、煤矿机器人和煤矿智能化发展等政策和标准的方向性要求,结合煤炭行业智能化开采的发展趋势,在研究我国钻探施工过程中钻探电液参数、钻机姿态参数、钻孔几何参数、钻孔地质参数、工况环境参数测量和控制现状的基础上,针对钻探施工过程中操作、安全和决策控制等实际需求,提出了智能开采"孔-井-地"一体化智能钻进系统的定义和总体框架,介绍了框架的详细组成及节点测量参数,搭建了基于几何-地质-机械-环境全面感知的钻探数据融合的软硬件平台。研究了组成智能钻进系统的关键技术与装备:钻孔测斜技术的测量原理、组成框架和设计方案,伽马参数测量的原理、组成和设计方案,孔中工况参数的组成和采集方案;无线电磁波传输技术的组成框图、传输原理、基于偶极子天线的激励方式以及机械结构;一体化钻机工况参数测量的组成和实现方案;钻场环境感知参数测量与网络摄像头相结合的监测监控技术;基于目视化管理技术的地面可视化大屏电子看板软件系统。技术实现结果表明,系统利用矿井成熟的工业环网系统作为传输介质并结合多种传感器的采集、控制、传输和展示手段,实现"孔-井-地"一体化地面智能控制钻孔体系的思路在技术上是可行的,能为智能化钻进测量体系完善及技术发展提供参考。

摘要：为防止南山煤矿18~#煤层北三段工作面穿越上覆遗留煤柱区时发生冲击地压灾害,基于应力来源和表现形式,分析了冲击地压致灾力源因素,制定了静载荷卸压降载-动载荷减震消能的分源防控措施。实践表明,近距离遗留煤柱区动、静力源相互叠加,冲击危险性高,基于冲击力源分源防治思想,采用综放开采、爆破卸压降低巷道围岩静载荷水平,顶板爆破预裂、煤柱水力压裂降低动载荷扰动,巷道补强支护增强围岩抗冲能力,保证了巷道围岩处于低应力,微震能量以低能级、多频次形式释放,降低冲击显现程度,有效避免了遗留煤柱区冲击地压的发生。

摘要：基于辽宁某煤矿1201工作面完全沿空掘巷地质条件,针对巷旁支护体在动压作用下容易破坏的特点,采用巷旁支护体顶部施加柔性垫层及侧向施加预应力钢筋的措施。沿空巷道巷内支护采用高强度预应力锚杆锚索支护系统,并进行巷道煤壁侧帮W型钢带以及贴帮支设木支柱加强支护,以消除巷道内不均衡载荷。FLAC3D数值模拟结果表明:巷旁支护体切顶能力强、沿空巷道支护效果良好。现场试验巷道位移量观测表明:沿空巷道稳定性好,完全沿空掘巷支护方案可以应用到现场。