摘要：针对煤矿多类型冲击地压地音监测预警问题,基于冲击地压启动理论和现场地音监测数据,分析了不同类型冲击地压的失稳启动机制,得出冲击地压发生前煤岩体应力变化主要分为持续加载型、动静加载型和循环加卸载型3种;结合实验室煤岩体全应力-应变曲线与声发射监测数据,对煤岩体试件破坏前发生3种类型应力变化的地音前兆特征进行了细化研究,并通过现场实测数据,对3种不同类型冲击地压失稳破坏前地音活动演化规律进行了分析。结果表明:现场冲击地压发生前地音活动演化规律与实验室煤岩体试件破坏前地音前兆特征具有一致性。因此,基于地音监测技术的多类型冲击地压前兆特征研究可以对相应类型冲击地压灾害的防控实现不同程度的指导作用,为煤矿现场防控冲击地压灾害提供一定的理论支撑。

摘要：《智能化示范煤矿验收管理办法(试行)》中规定I类煤矿无轨胶轮车运输须具有车辆运行状态参数监测(超速、路径偏离报警、运动轨迹等)功能。为了满足验收标准中关于路径偏离报警的硬性要求,设计了一种基于UWB定位技术的无轨胶轮车路径偏离报警方法。基于图论理论,实现井下巷道路网信息结构化;对UWB定位基站输出的车辆定位数据执行滑动窗口滤波,提高方法的鲁棒性;采用A*搜索算法对运输路径进行规划,并在搜索算法的估价函数中新增权重函数和判断因子,提高规划的智能性;最后,对车辆当前位置的偏离情况进行实时判断。在新疆伊犁一矿的试验结果表明:各项功能运行正常,逻辑响应时间约为25 ms,现场应用状况良好。

摘要：针对薄煤层采煤机摇臂行星传动齿轮优化设计问题,以优化设计理论为基础,以渐开线圆柱齿轮设计原则、齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度、行星传动齿轮配齿要求等为约束条件,以行星传动齿轮体积最小为优化设计目标。从具体问题抽象出5个变量,7类边界约束条件和3个关联条件组成的复杂数学模型,分别运用fmincon非线性规划方法和遗传算法,在MATLAB软件上实现问题求解。结果表明,非线性规划和遗传算法两种优化方法都能够达到减小行星减速器体积,提高功率密度的设计目标;遗传算法相比非线性规划方法在寻找全局最优解方面,更有优势。

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：蒙陕矿区矿井多采用留宽煤柱双巷掘进工艺,造成工作面沿空巷道受多次采掘扰动,受采空区顶板、煤柱尺寸等影响,回采巷道围岩应力演化过程中出现多次集中现象,甚至诱发冲击显现,严重制约了工作面的安全高效生产。以蒙陕矿区葫芦素煤矿21103工作面为例,通过对沿空巷道冲击显现特征分析,采用数值模拟对巷道形成之后在上区段21102工作面回采时、回采后及本工作面回采时的3次高强度开采扰动进行分析,研究了沿空巷道围岩应力的演化过程;利用现场微震监测和采动应力监测,对煤柱内应力变化情况和开采扰动下的围岩活动特征进行了研究;提出了基于厚硬顶板、宽煤柱条件下沿空巷道冲击地压防治技术方案。研究结果表明:(1)在上区段工作面及本工作面回采扰动下,宽煤柱内应力逐次升高,形成应力集中,具有较高的静载荷水平;(2)采空区上覆顶板弯曲下沉、滞后垮冒等对沿空巷道带来强烈扰动,造成沿空巷道冲击危险性急剧增加;(3)煤柱内布置的联络巷加剧了巷道围岩形成的高应力集中,在顶板断裂等强动载作用下,易达到冲击载荷并诱发冲击;(4)采取厚硬顶板“钻-切-压”措施能够降低顶板带来的集中静载并弱化其动载作用,对煤柱内高应力区实施大直径钻孔降低高应力区的应力集中程度。通过防冲方案的实施,现场工程显示沿空巷道围岩应力增加值得到控制,易诱发冲击的大能量事件大幅减少,为指导多次扰动条件下的宽煤柱沿空巷道冲击地压防治提供借鉴。

摘要：《煤矿安全规程》中对于煤矿采用无轨胶轮车运输时,应遵守同向行进车辆必须保持不小于50 m安全运行距离的硬性规定。设计了一种基于UWB技术的无轨胶轮车行车安全距离检测预警方法;该方法在初始化阶段完成巷道拓扑网络构建;在运行阶段,首先借助UWB精确定位基站获知车辆实时位置,计算车辆行进方向;其次,在空间和路网双重安全距离检索下获得可疑车辆;再次,依据车辆行进方向匹配结果,确定需预警对象;最后,通过车载交互终端发出语音预警信息。在模拟巷道对该方法进行的实验结果表明:逻辑代码运行正常,逻辑响应时间约为140 ms。在环境复杂的新疆伊犁四矿现场的应用结果表明:方法具有安全距离灵活可配,管控精细化、低成本、实用性的特点,现场应用状况良好。

摘要：针对晋北黄土沟壑区煤层埋深浅、厚土层、薄基岩以及综放开采强扰动的问题,综合数值计算与现场实测2种方法探究采动覆岩破坏特征。模拟结果得出:强开采扰动条件下,采动破坏性影响将逐深向浅次第传递,随着工作面回采距离增加,采动岩层位移变形具有累积效应,采动破坏性影响存在纵向快速发展—纵向停滞横向扩展—纵向快速突破的发展过程,裂采比约为19.7。现场实测得到:10108工作面采动破坏性影响已突破基岩与土层的临界面,采动裂缝上下贯通,采空区上覆岩层已不具备阻隔水性能,采动覆岩破坏特征以高角度纵向裂隙为主,采动覆岩破坏高度将不小于198.2 m,裂采比将不小于22。综合研究结果表明:厚煤层综放开采造成上覆岩层破坏程度更加剧烈,导水断裂带较为发育,塑性强的黏性红土虽对采动裂隙的纵向发育具有抑制效应,但在工作面回采后一定时期无法自然弥合而丧失阻隔浅部松散层水和地表水,实测裂采比较之数值模拟结果与经验公式分别相差10.5%和9.5%,水体下采煤应及时制定合理的防治水技术措施。

摘要：针对煤矿通信系统存在系统独立、缺乏联动互通、统一调度等现象,研究建设煤矿5G融合通信系统的架构设计要求,满足井下联动调度、远程(无人)操控、巡检机器人的典型应用场景;分析该系统在承载采集类、控制类、双向交互类等多数据业务,对低时延/高可靠、数据安全、大带宽的技术要求;提出了采用NGN网络架构、SIP软交换协议及开放接口技术的煤矿5G融合通信平台架构的网络拓结构、安全运行机制、API多层次架构,以及网络动态控制策略的设计需求;探讨了建设基于5G通信的无线承载网的接口类型、业务需求、建设方式,并分析了3种典型联动应用的结论。研究结果表明:基于5G的煤矿融合通信系统的架构设计及联动应用测试,对解决智能矿山多系统建设中面临的接口兼容、远程控制、统一调度等问题具有重要意义。

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：为了解决煤矿综采工作面热成像监控设备分辨率较低的问题,提出了一种双光谱融合摄像仪的设计,实现热成像图像与可见光高清图像的优势互补。首先,由于井下环境对设备的安全性要求较高,对Hi3519V101的硬件电路进行本安化设计;其次,根据双光谱图像的特点,采用SURF算法进行特征点的提取,使用最近邻与次近邻算法实现特征点的匹配,由于匹配过程中存在部分错配点,设计采用RANSAC算法进行错配点的消除,利用提升小波算法实现双光谱图像融合,输出近似热成像图像的伪彩化图像;最后,对矿用本安型双光谱融合摄像仪样机进行测试。试验结果表明:该摄像仪可以有效增强井下图像的细节,满足对井下设备进行监测的要求。