摘要：为了提高电液伺服系统(EHSSs)控制性能,考虑外部干扰力、摩擦力、参数变动、结构振动及未建模特性等系统不确定性,构建系统状态空间模型.为了应对系统不确定性,提出新型扩张滑模观测器(ESMO),用于同时估计系统全状态和系统不确定性,并结合等值注入原理及饱和函数进行合理优化.利用系统不确定性的估计值,在反步控制设计中引入障碍Lyapunov函数,将系统的跟踪误差约束在一定范围内,结合参数自适应律,提高系统控制性能.为了验证所提控制方法的性能,在MATLAB/Simulink软件平台构建仿真模型,进一步地,搭建电液伺服系统实验台及实时控制系统,进行仿真和实验验证.结果表明所提方法的性能优于基于障碍Lyapunov函数的反步控制器及传统的反步控制器.

摘要：电法监测技术因其对煤岩电阻率变化的高灵敏特点而逐步在突水风险较高的矿井进行推广应用,然而由于井下工作面两巷工况环境复杂,不同场源发射监测电极间的接地条件差异较大且随时间变化,难以在整个监测周期内提供稳定的场源信号。设计了一种基于STM32F407的负反馈式本安型电法监测场源信号发射装置,该装置可自适应调节不同发射电极间的接入电阻,具备双重可靠本安保护电路,实现了本安限制条件下场源信号的最大功率稳定发射,既而使场源能量最大化加载至目标监测地质体来获得尽可能强的场源响应信号,提升电法监测系统数据采集质量,提高反演解释的准确性。

摘要：随着煤矿开采深度向千米级发展以及大采高特大采高技术的研发应用,大空间远场坚硬顶板问题突出,其结构失稳显著影响工作面矿压以及工作面临空侧巷道变形。地面钻井水力压裂是治理远场坚硬顶板的防治措施之一,但是水压裂缝形貌受地应力控制、形态单一,难以达到顶板“横切纵断”目标,限制了其弱化远场坚硬顶板的效能。因此,基于试验和理论分析开展了含径向水力割缝钻孔导向压裂形成“横切纵断”裂缝的研究,揭示了水力压裂裂缝和导向裂缝的竞争扩展规律,建立了基于Iwrin等效模型的割缝导向起裂扩展模型、钻孔裸眼起裂扩展模型以及钻孔割缝压裂裂缝起裂模式判定准则,探究了塑性区临界特征长度、割缝半径、钻孔半径、埋深对于裂缝起裂模式的影响。研究结果表明:含径向水力割缝钻孔导向压裂存在3种裂缝形貌:“横切”型单一主裂缝、“纵断”型单一主裂缝、“横切纵断”复合型裂缝网络;割缝塑性区特征长度和钻孔塑性区特征长度与流体压力均呈正相关关系,形成“横切纵断”复合型裂缝网络对应的塑性区临界特征长度随割缝半径的增大而增大,但是随钻孔半径的增大而减小;储层埋深对含径向水力割缝钻孔导向压裂裂缝形貌存在显著影响,随着埋深增加,裂缝形貌逐渐由“横切”型单一主裂缝向“横切纵断”复合型裂缝网络和“纵断”型单一主裂缝演变。特定埋深下,可以通过设计调整钻孔半径和割缝半径以使得钻孔塑性区长度和割缝塑性区长度同时达到塑性区临界长度,形成“横切纵断”复合型裂缝模式。

摘要：当前,煤矿智能化建设正处于初级向中高级智能化过渡探索期,现有智能装备自主创新能力尚需加强,核心技术“卡脖子”,井下复杂赋存条件下可靠性问题突出,如何利用新一代信息技术,纵深推动煤矿装备数智化转型升级,以数字化、智能化推动煤炭安全高效绿色开采具有重要意义。回顾了我国煤炭开采技术与装备智能化发展的演进过程,分析了煤炭开采各阶段的生产特征,认为煤矿智能化彻底改变了煤炭生产方式,生产要素以智能装备、智能化系统和复合型技术人才为主,从本质上提升了煤矿安全高效生产水平,助推煤矿实现减人增安提效。其中智能煤矿装备是煤矿智能化的核心要素,面对未来煤矿装备数智化转型发展的需求,探索了新一代信息技术与煤矿装备融合发展的路径,即以装备为智能化载体,通过新一代信息技术赋予装备智能感知与分析、智能判断与推理、智能决策与控制、智能诊断与学习的类人化智能化能力,并构建了物联网、5G、大数据、云计算、人工智能技术赋能煤矿装备智能感知、智能传输、智能分析、智能计算和智能决策的系统架构。深入分析了煤矿装备数智化发展过程中存在的理论、技术和人才难题,提出了煤矿装备数智化发展的建议:夯实基础是第一要务,须构建煤矿装备智能化顶层设计理论体系,加强关键核心技术攻关,加快新型基础设施建设,夯实煤矿智能化发展根基;煤矿装备智能化技术与煤矿特殊应用场景协同耦合发展,贴近煤矿井下现场需求,形成煤矿专用场景智能化技术,探索装备数智融合创新模式;智能技术与绿色开采技术相互融合促进,打造数字化、智能化、绿色化装备,开发煤炭智能高效低碳开采新模式,促进煤炭生产节能降耗;建立健全煤矿智能化人才培养体系,培养多学科交叉复合型人才,为煤矿智能化建设增强人才储备力量。

摘要：为攻克煤矿开采重复扰动地层导致地面井变形破坏的技术难题,深入分析了重复扰动下地层的移动规律、地面井的变形破坏力学机理、失效方式与特征,发现地面井破坏的直接原因是发生了过量的位移变形,据此总结分析出地面井破坏失效的判识条件:①套管剪切位移量超过其管内直径;②套管的最小拉伸安全系数小于阈值“1”。在此认识基础上提出了“避、抗、让、疏、护”五大地面井防护技术理念,能够从井位选择、井身结构、钻完井工艺、安全防护装置等方面有效减少重复扰动地面井的破坏性位移量。应用技术成果在岳城煤矿设计5口地面井,实现了“采动-采空”地面井持续抽采,累计抽采标况纯瓦斯量约5240万m^(3),保障煤矿安全生产的同时提高了瓦斯抽采利用量。进一步分析地面井抽采数据发现,采动区地面井经过5 a持续运行后的抽采影响半径超过800 m。