摘要：针对煤矿智能化快速发展,煤矿掘进面临新的机遇和挑战,笔者对我国煤矿快速掘进20 a的发展进行全面综述,以期理清掘进工艺、关键工序的技术及装备、成套装备的发展脉络及趋势,以便更好地推动掘进智能化的高速健康发展。在掘进工艺方面,双巷掘进开辟了截割、支护在不同巷道同时作业的新途径;掘锚同步工艺,时间-空间多维同步快速掘进工艺打破了先掘后支、及时全部支护的传统,创立了掘锚同步、迎头必要支护与多维空间永久支护动态匹配的分区支护方法。在掘进装备方面,形成了以纵轴、全宽横轴截割滚筒为主,全断面截割滚筒为辅的截割滚筒结构形式,并且在高功率密度减速器及整机设计理念不断突破的基础上,成功研制纵轴截割功率达315 kW、全宽横轴截割功率达560 kW的系列高效截割系统。在锚护装备方面,由传统的单体锚杆钻机发展出锚杆钻机、一键操作流程化钻机、钻机集群等,在有限空间内钻机的数量和作业安全性得到大幅提升,作业流程得到大幅简化,锚孔识别、锚护路径自动规划等智能化技术已进入工业性试验阶段。柔性运输系统的发明解决了掘进面短距离高效转载难题。在成套装备配置上,形成了以连续采煤机、掘锚一体机、掘锚机(掘进机+机载锚杆钻机)、煤矿全断面掘进机为龙头的四大类快速掘进系统,在四大快速掘进系统下,又分别形成了不同的作业线,实现了对不同地质条件巷道快速掘进的全覆盖。掘进工程系统层级上实现了具有成套装备的远程控制、集中控制、视频监测、闭锁联动、人员接近预警等智能化功能。回顾快速掘进的发展历程,提出完善时间-空间多维同步快速掘进理论、以智能掘进搜集透明地质的基础大数据、加强掘进巷道辅助作业工艺及设备研究、加强装备的智能化核心技术研发等智能掘进的发展方向。

摘要：为解决回采巷道超前支护效率低、支护强度不均、支护装置-围岩适应性差等问题,以塔山矿5222回风巷为研究背景,通过理论分析、数值模拟、工程类比和现场实测等方法对超前支护问题进行系统的研究,提出一种新型超前无反复协同支护技术。在分析支护装置与巷道围岩相互作用的基础上,提出采动影响区全覆盖主动支护、无反复快速支护和协同支护的超前支护理念,研制由单跨门式支护装置与多功能运载装备组成的超前支护运载成套装备,研究长距离间隔布置、由后向前交替循环移架的超前支护方式,提出由锚网索支护系统主动支护+顶板全覆盖、高工阻、可让压加强支护的协同支护原理,实现不同支护的协同互补,在超前支护区域内形成一种由锚网索主动支护系统为主、以长距离超前加强支护系统为辅的协同支护系统。建立基于支护装置-锚杆(索)协同作用的超前支护力学模型,理论分析确定初始协同支护强度为225.00 kPa,采用数值模拟和工程类比综合分析确定超前超前支护距离不低于45 m,通过理论计算和对比分析确定超前支护排距为1 800 mm,设计ZLQ2826/24.5/41.5型临时支护装置,确定交替循环协同支护方案。实践表明,在超前协同支护作用下巷道围岩变形合理,顶板离层得到有效控制,锚杆(索)支护系统得到有效维护,巷道整体支护效果良好,实现了回采巷道长距离安全、高效超前支护。最后,根据超前支护中存在的问题,提出相应改进措施。

摘要：边角残煤一直是影响我国矿井资源采出率的关键因素,尤其是一些资源整合兼并矿井,普遍存在能整装布置的综采工作面少,而三角块段、不规则块段、残留煤柱等边角残煤资源量大难以回收的问题,特别是边角残煤若属于特殊和稀缺煤种等优质资源,其解放开采意义重大。以盛平煤矿为例,针对其作为资源整合小矿井拥有优质稀缺资源却由于边角残煤太多难以开采的现状和难题,提出在条件适合的边角块段采用连续采煤机开采,将传统的旺格维利采煤法改进后形成全风压通风的开采系统,详细介绍了不规则块段短壁巷道布置设计、采掘工艺设计以及岩层控制矿压监测,采用数值模拟分析了采场不同宽度采硐间煤柱、隔离保护煤柱在开采时的应力场、塑性区分布以及变化规律,选取出采硐间煤柱宽度1.25 m、隔离保护煤柱8.0 m的较优方案并应用于现场实践,最后通过矿压实测,验证了模拟分析的正确性,得出了工作面岩层垮落与煤柱变形的初步相互关系。研究表明,提出的“连续采煤机+梭车+连运一号车+履带行走支架”的设备配置,较好解决了矿井浅埋深、近水平、低瓦斯、顶板中等稳定等煤层地质条件下的边角块段开采难题,采硐间煤柱宽度在1.25 m时既可以在开采期间支撑顶板又不影响采后直接顶的及时垮落,8 m隔离保护煤柱破坏极限发生的时间控制在间隔一个采空区后的回采区回采时,回采区受采空区顶板垮落影响较小,连续采煤机有效解决了盛平煤矿优质残煤资源的开采,示范效应明显。

摘要：针对隔爆电控箱粗糙笨重的结构布局,为最大限度的减轻其重量,结合节能减排的绿色开发思想,提出了轻量化设计理念。在满足隔爆要求的条件下,从改变箱体材质、合理布置肋板分布、优化结构3方面提出了轻量化设计方法,并据此详细介绍了具体实施措施,最终通过强度计算、受力分析,验证设计的正确性。

摘要：在总结隔爆电控箱设计经验的基础上,依据GB 3836—2010相关标准规定,分析电缆引入装置的结构特点,本着结构简单、操作方便快捷的原则,设计出螺纹结构的联通节及封堵件,并应用于生产,解决了狭窄空间中电缆走线方向不易变更的问题,顺利实现了空间的合理分配。螺纹结构联通节及封堵件的使用,在保证箱体隔爆性能的同时,兼顾了整机的格局,更好地满足了设备的走线需求,达到了节约空间、降低生产成本,提高装配效率的目的。

摘要：为解决智慧矿区作业人员分段式血糖测量方式时段覆盖性差、预警性不足、与矿井工作特性不协同等问题,提出一种采用分布式节点采集的血糖监护系统。基于多通道实时采集电路设计方式完成数据的同步性采集;基于面向过程的可扩展协议栈完成分布式自组网络,实现地面与井下之间数据交互及预警功能;经测试系统所采集动态数据传输稳定可靠,无丢帧现象发生。研究结果表明:该系统通过采用监护节点分布式设计,可完成系统的实时预警功能,通过对各功能模块的优化设计,能够实现数据的高精度采集。

摘要：针对现有开槽装备的技术不足,提出一种大折展比开槽机械臂构型,完成其结构设计,该机械臂最大作业高度为4280 mm,最大作业深度为2706 mm,最大作业宽度为4212.5 mm,针对矩形巷道,基于栅格法,开发了机械臂智能控制策略,在宽度5000 mm,高度4000 mm的巷道条件下,对控制策略仿真分析可得,顶板开槽过程中轨迹最大偏差为22 mm,侧帮开槽过程中轨迹最大偏差为53 mm,底板开槽过程中轨迹最大偏差为53 mm,满足巷道施工需求。

摘要：现根据双电机驱动运煤车的结构和工作原理,设计电子差速控制系统,建立了仿真模型,分析了直行工况和转向工况下两侧轮胎的转速、转速比、滑转率及整车的转弯半径,并将搭载电子差速控制系统的运煤车实际应用到榆林某矿,提高了轮胎使用寿命。

摘要：针对井下工作面复杂多变的温湿度环境及悬浮煤尘对矿井内CO气体监测精度的不利影响,提出了一种基于GA-PSO-BP混合优化算法的井下CO气体监测系统设计方案。该系统设计有9个样本采样节点,各节点感知端选用红外气体传感器,决策端通过基于遗传算法和粒子群算法混合优化的BP神经网络算法对感知端进行复杂多变条件下的温湿度补偿。多次实验结果表明:相比应用广泛的BP神经网络算法和粒子群优化BP神经网络算法,使用混合优化BP神经网络(GA-PSO-BP)算法后9个测试样本节点返回监测中心的CO气体浓度最大误差不超过1.30%,满足井下气体监测精度需求。

摘要：为了实现对煤矿井下供电系统的电能质量检测,设计了包括互感器、电能质量在线检测装置主机、矿用通讯基站、矿用网络交换机等的煤矿井下用电能质量在线检测系统。互感器设计为隔爆型,采用多抽头独立绕组电压互感器,可适用于3kV、6kV、10kV三个电压等级,电流互感器采用多量程电流互感器,一次侧最大电流2000A;检测主机设计为隔爆兼本质安全型,设计了基于数字信号处理器DSP与微控制器MCU的硬件电路,采用C++语言设计了参数测量分析软件、设计了基于电能质量时间组合计算的评估方法及评估流程,设计了基于Python语言的检测管理平台上位机软件。应用表明该检测系统能够将采集的数据转换成标准的电能质量数据交换格式PQDIF,上传至供电网络检测管理平台,实现数据存储、调用、显示并生成报告。系统可便捷的在井下各供电设施设置监测点,实现对煤矿井下供电系统电能质量在线检测,达到煤矿电网电能质量检测全覆盖,全面反映煤矿井下电网运行水平,为科学评估电能质量并有针对性地开展治理、保证煤矿企业安全生产提供数据支撑。