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：根据七元煤矿强矿压、立井开拓特点,通过多种方法确定了工作面合理的支护强度。考虑液压支架重量和运输尺寸限制,优化了液压支架结构和工作面选型配套。采用智能化工作面设计提高了环境感知能力、缩短了数据获取和控制决策响应时间、提高了支护质量、减小了同时在岗人员数量、实现了综采工作面压力的精准检测和智能预警,满足了七元煤矿开采、设备管理和通风管理的要求。

摘要：工业噪声造成的职业性噪声聋已位列我国职业病第二位。目前煤炭行业职业健康重点关注粉尘治理,对噪声治理和监测预警的研究较少。为了探索煤炭生产过程噪声治理及监测方案,以西湾煤矿筛分破碎车间噪声污染治理为例,基于振动筛、刮板输送机和溜槽等噪声产生原因分析,从声源降噪和传播途径降噪等方面提出了多种噪声治理方案:将振动筛筛板更换为全聚氨酯筛板,将弹簧更换为橡胶空气弹簧;在溜槽内表面的耐磨衬板与溜槽钢板之间铺设缓冲橡胶板;将刮板输送机预警方式改为机电方式;在高噪声设备外安装隔声罩;溜槽敷设约束阻尼层。同时,为实现噪声实时监测及预警,基于深度学习声音识别技术,设计了噪声智能监测预警系统。研究结果表明:经过噪声综合治理,筛分破碎车间的噪声可达到国家标准规定,即不超过职业接触噪声限值97dB(A);噪声智能监测预警系统可对噪声进行智能监测,并根据分区分级原则对噪声进行实时预警。对筛分破碎车间进行噪声治理及智能监测,不仅能保证生产人员的职业健康,还能对设备健康实现预警,延长设备使用寿命。

摘要：峰峰矿区九龙矿4号煤层顶板为厚3.5 m的坚硬野青灰岩,煤层底板岩层组合为“厚隔水层夹薄层灰岩+奥陶系灰岩”,九龙矿开采4号野青煤以来,发生多起底板奥灰突水事故。针对煤层底板存在厚隔水层且传统井下底板加固甚至区域治理仍无法完全消除奥灰突水的现状,笔者基于零位破坏理论,建立了考虑顶板压力传递的煤层底板采动破坏力学模型,分析了顶板压力传递和承压导升作用下的底板突水致灾机理,提出底板水害“采前−采中−采后”全周期治理技术并通过井下底板验证孔−工作面涌水量−奥灰水位动态变化“三位一体”立体化监测对治理效果进行评价。研究结果表明:①坚硬顶板条件下,采空区悬露面积大,周期来压强烈,导致底板破坏深度增加,在煤层底板导水构造阶梯式导升作用下容易发生滞后突水;②通过采前区域治理对煤层底板进行全面加固消除致灾因素,采中对煤层底板微震事件多发、构造发育区域进行重点加固达到减水开采,采后补强加固实现保水开采,创建了工作面底板奥灰水害全周期治理模式;③治理后,工作面底板薄层灰岩与奥灰无水力联系,奥灰水位与工作面底板涌水量随工作面来压发生变化,但变化幅度较小,工作面涌水量仅为0.46~1.12 m^(3)/min,治理效果较好。研究结果对华北型煤田坚硬顶板厚隔水层条件下煤层开采底板奥灰水害防治具有一定借鉴意义。

摘要：具有厚硬顶板的矿井在采掘期间将面临矿震、矿压显现强烈的风险,易导致矿井发生动力灾害事故。为对此类风险隐患进行预控和防范,需要对矿井的厚硬顶板进行预控处理。采用现场调研、工程类比、理论分析、实验室试验和数值模拟的方法,对矿井岩层赋存特征、潜在矿震风险、厚硬顶板可压裂性和地面压裂预控矿震风险机理进行研究。理论分析得到具有厚硬顶板的矿井不仅存在单一工作面低位、高位厚硬顶板初次破断诱发矿震风险,也存在随矿井开采空间增大加剧高位厚硬顶板诱发矿震的风险性;蒙陕地区类似条件工程案例类比表明,具有厚硬顶板赋存条件、开采条件的矿井,自第2个工作面开采始具有发生较高的矿震风险的可能;通过厚硬顶板可压裂性试验研究得到岩石脆性系数为59%~143%,平均脆性矿物含量约68%,综合表明所研究矿井的厚硬顶板可压裂特性较好;模拟对比分析得到在厚硬顶板预裂后,工作面超前支承压力集中程度和超前影响距离均明显降低。基于厚硬顶板的研究结果,提出了矿井地面压裂区域卸压矿震风险预控技术,即通过地面实施“L”型钻孔至厚硬顶板进行压裂,以降低厚硬顶板完整性和致密性。工程应用表明,在实施地面压裂区段中,井下压裂区域微震事件的最高频次降低了52.2%,微震事件的最大能量释放降低了56%,由此说明厚硬顶板的地面压裂预控技术成功降低了矿震风险,保障了工作面的安全顺利回采。

摘要：针对煤层大巷冲击地压频发的实际问题,采用数值模拟、现场实测、监测分析等方法,对采动影响下强冲击煤层大巷致冲机理开展研究,并提出了防治方法。结果表明,坚硬顶板下特厚煤层开采,单采空区超前应力影响范围约为180 m,同侧双采空区叠加应力影响范围约为240 m,且双采空区叠加影响程度明显大于单采空区。工作面末采期间,受到双采空区叠加影响,煤层大巷区微震能量和频次均呈指数型升高,尤其是当工作面至煤层大巷的距离小于180 m后,升高幅度迅速增大,每15 d释放的能量总和为前15 d的43倍。相邻采空区上覆坚硬顶板形成的悬臂、巷道交叉密集是煤层大巷区静载荷的源头,而回采期间产生的扰动效应以及坚硬顶板突然垮断是煤层大巷区动载荷的源头;由上述因素产生的静、动载荷及其之间的“互馈”效应是导致采动影响下煤层大巷区冲击地压发生的显在原因。而采动影响下煤层大巷围岩内复杂力学系统基本机制的不稳定性,及其对周边环境扰动的敏感性,是其冲击显现的潜在原因。由此,将保护煤柱宽度优化、顶板深孔预裂爆破与煤层解危等方法相结合,开展有针对性的协同防控。现场实践表明,协同防控效果较好,尤其是优化保护煤柱宽度,使其大于双采空区叠加影响范围,能够大幅提升防控效果。

摘要：8.8 m超大采高综采工作面一次开采高度及开采强度大,采场围岩控制困难。采用立柱压力传感器、位移传感器对工作面回采期间支架工作阻力、顶板下沉量进行了全程系统监测,对工作面矿压显现规律、支架工作阻力循环曲线、顶板下沉量及割煤循环内下沉曲线进行了分析,对支架工作阻力、初撑力、支架刚度与顶板下沉关系进行了研究。研究结果表明:超大采高工作面开采具有来压区域性明显、来压急增阻、非来压恒阻、大小周期来压的宏观特征;工作面顶板下沉具有明显的时空差异性,空间上呈现工作面“两端小-中部大”的特征,时间上呈现来压期间大、非来压期间小的特点;工作面支架ΔF-T和顶板下沉ΔS-T均化循环曲线具有高度的一致性,来压期间2者均呈对数-大斜率线性复合增长,非来压期间呈现近常数或小斜率线性增长;顶板下沉与支架工作阻力呈线性对应关系,随支架工作阻力的增加而增大,安全阀开启后,顶板下沉速度明显增大,最大下沉速度为安全阀开启前的4.3倍,安全阀长时开启时顶板下沉速度由急增逐渐过渡至缓增状态,ZY26000/40/88液压支架在来压期间一定时间内可以将顶板下沉控制在一定的范围内,但并不能阻止其继续下沉;初撑力及支架刚度大小对顶板控制影响较为明显,随着初撑力的不断增大,顶板下沉及下沉速度显著降低并趋于稳定,临界点为15 MN,顶板下沉与支架刚度呈现类双曲线关系,支架刚度达到14 MPa/m以上时,支架刚度对顶板下沉的抑制作用减弱,顶板下沉趋于平稳状态。

摘要：在新国际单位制下,功率天平是复现质量单位千克最重要的实验装置之一。功率天平实验装置的核心部件是提供测量磁场的磁体系统,它在线圈位置处产生的磁通密度沿线圈导线积分形成磁几何因子,构建出电磁功率与机械功率之间的等价关系,继而可确定被测质量的量值。因此,磁体系统产生磁场的性能,对千克量值复现的准确性具有重要影响。文章梳理了功率天平磁体系统对千克复现准确性的影响,盘点了多种功率天平磁体系统设计的特点,分析和评估了不同磁体设计方案的性能。比较发现,以BIPM型磁体系统为代表的基于磁轭的径向磁体系统,在产生磁场的效率、磁屏蔽性能和设计对称性等方面均具有优势,是目前性能最优的功率天平磁体系统之一。

摘要：采煤机摇臂产生的振动能可通过能量收集技术转化为电能为无线传感器节点供电,但目前普通的压电发电装置固有频率高,输出电功率低。为提高采煤机摇臂振动能量收集效率,对典型悬臂梁压电发电装置建模分析,找到影响输出电压及功率的参数,设计出多层排列型压电结构,并利用COMSOL软件仿真验证。结果表明改变悬臂梁长度及质量可降低固有频率,且设计的压电发电装置在625Hz以下频率范围内的谐振点数增加为4个,在相同外界条件下对比典型压电发电装置的输出电压和输出功率分别增加了65%和172.4%。

摘要：针对瓦斯储量评估精度低、抽采钻孔设计不合理、钻孔施工过程监管不到位等引起瓦斯抽采效率低,进而造成瓦斯动力灾害的问题,提出了一种基于数据驱动的瓦斯抽采钻孔精细化管控模式。首先,通过瓦斯储量的精准评估和抽采钻孔差异化设计,为瓦斯精准抽采奠定基础;然后,采用钻孔轨迹测量和打钻视频监控实现抽采钻孔的精准施工;再利用高精度流量传感器和瓦斯抽采管道参数测定仪实现抽采钻孔和抽采管网的精准监测,并通过建立抽采数据校正模型和钻孔失效判识模型进一步提升瓦斯抽采数据的质量;最后,以瓦斯抽采管控平台为基础,实现瓦斯抽采全周期的信息化集约管控。这种“工艺+管理”的瓦斯抽采钻孔管控模式,可实现瓦斯抽采钻孔设计、施工、计量、管理全周期的精细化管控,显著提升了瓦斯抽采钻孔“过程化”管控的科学性,也可为瓦斯高效、智能抽采提供新思路。