摘要：针对卸压钻孔施工中钻探效率不高,易出现断钻、埋钻、压钻等事故的问题,对卸压钻孔中使用的大直径螺旋钻杆进行系统的优化设计分析,通过对钻杆的材料、结构参数(包括杆体直径、螺旋角度及螺距等)、排渣方式进行优化,同时结合模拟、现场测试验证理论分析的准确性和实用性。研究结果表明,通过合理设计钻杆的关键参数及排渣工艺,采用高转速小扭矩双螺旋组合方式,可以显著提升其结构强度和作业效率,效率提高2~3倍,试验中未出现断钻、压钻等事故,有效减少钻进过程中的故障率,具有实际应用价值和较高的推广前景。

摘要：针对深井冲击倾向性煤层中沿空掘巷窄煤柱的尺寸优化问题,通过综合运用数值模拟方法与现场监测数据,旨在探索优化窄煤柱的设计尺寸,以提高煤矿安全生产水平。煤柱宽度6、7、9 m的方案对比结果表明,适宜的煤柱宽度不仅能有效控制围岩的变形,还能显著降低冲击地压的发生概率,对唐口矿6304轨道顺槽,选择优化后9 m煤柱宽度,经济性、稳定性最优。这一成果为深井冲击倾向性煤层的煤柱设计提供理论与实践指导,也可为类似地质条件下的煤柱留设提供一定的参考。

摘要：为了有效地解决现有综采面采煤机截煤跟踪降尘系统各设备间由于有线连接的安装难度大、线路易扯断、维护繁琐等问题,设计了一种基于无线通信的采煤机截煤跟踪喷雾系统。阐述了系统的总体结构,介绍了采煤机定位发射器和定位接收器的设计原理,重点介绍了喷雾控制箱的硬件设计、软件设计以及低功耗设计过程。通过在实验室搭建模拟系统,进行了喷雾功能实验,结果表明:该系统各设备之间采用无线通信,减少了中间的线路连接,安装及维护简单,系统能够按照设定的系统喷雾参数,控制电动球阀的开启和关闭,实现采煤机滚筒附近的喷雾降尘。

摘要：【目的】为了模拟钻杆在煤矿井下瓦斯抽采钻孔过程中的真实受力情况,满足实物钻杆的疲劳试验需求。【方法】设计了一种矿用全尺寸钻杆动态加载系统,整个系统由钻杆加载平台、功率回收型液压泵站和测控系统3大部分组成,能够对不同规格的钻杆进行动态扭矩、轴向力和径向位移的复合加载。扭矩加载采用液压功率回收方式,由两个完全相同的液压马达和钻杆进行机械连接,主动马达带动钻杆和加载马达旋转,两者互为负载,加载马达将输出的流量反馈给主动马达,从而实现扭矩加载和功率回收,该闭环系统的能量损失由两个液压补偿泵进行弥补;轴向力和径向位移加载采用电液比例控制方式,由传感器采集各变量参数,可编辑逻辑控制器(programmable logic controller,PLC)对加载油缸的力和位移进行闭环调节,从而实现精确控制;试验过程中的各项运行参数和功率回收效率由测控系统进行数据采集并实时显示在上位机中。最后,采用φ127 mm×3 000 mm型外圆钻杆对系统的加载能力进行了试验验证。【结果和结论】结果表明:(1)加载系统的扭矩和转速可通过改变液压补偿泵的流量或压力,主动马达与加载马达的排量关系,变速箱档位等多种方式进行调节,能满足各种不同的试验工况。(2)当主动马达和加载马达的排量一致时,功率回收效率取得理论最大值77%。(3)在低速大扭矩工况下,实测的钻杆扭矩加载最大值为35 080 N·m,对应的转速为28 r/min,电机功率为50.7 kW,功率回收效率为66.2%,有效降低了加载系统的装机功率。研制的钻杆动态加载系统成功解决了现有矿用钻杆疲劳试验装置加载能力不足及耗能大的问题,为钻杆的测试研究工作提供了有力的设备支撑,具有显著的应用价值。

摘要：为研究爆炸冲击波在矿井巷道等复杂地下密闭空间内的传播过程及衰减规律,提出了一种基于数据流的分块续算方法.该方法解决了计算资源的大量浪费问题,实现了大尺寸复杂地下密闭空间内冲击波传播的大规模、高效率、高精度数值模拟.方形坑道内爆过程的数值结果与实验结果基本一致,证明了该计算方法的准确性.标准模型算例全尺寸计算与分块续算数值模拟结果的误差在0.33%以内,且续算方法在给定算例下相比普通全尺寸计算节约了88.68%的计算核时,证明该方法不仅能保证计算过程的准确性,而且还极大地提高了计算效率.同时,对一个包含长方体型工房和圆柱形分叉泄压洞的大尺寸复杂结构内的爆炸问题进行了数值模拟,结果表明:冲击波超压在泄压洞内是以波动衰减的趋势逐渐减小的,且其衰减速度比在自由场的小;T型分流时管道间采用直角交汇或缩小管道直径在一定程度上有利于冲击波超压的衰减.数值模拟结果表明,基于数据流的分块续算方法可用于地下空间等大尺度复杂结构防爆抗爆设计的理论指导.

摘要：针对传统的基于机器视觉的带式输送机输送带撕裂检测算法需要高算力、高功耗AI模组,本安电源无法满足其用电需求的问题,提出一种基于一维双重注意力网络(DANet-1D)的输送带纵向撕裂检测算法。通过工业相机采集输送带表面线激光形成的图像;设计激光条纹特征滤波器,提取条纹特征;设计基于一维双重注意力网络的撕裂检测算法,将撕裂的二维图像数据降维,在一维空间进行神经网络检测,运行速度更快且支持高分辨率图像;研制本安型输送带撕裂检测装置,并进行验证。结果表明:该算法的准确率P为92.54%,召回率R为91.78%,每帧平均检测时间为12.40 ms。工业性试验成功检测出输送带模拟撕裂,为输送带纵向撕裂提供了一种新的检测方案。

摘要：针对煤矿井下各类参数有线监测系统的布线复杂、维护困难、扩展性差等问题,基于UWB技术研究了矿井低功耗无线传感器网络,采用STM32L151微处理器和DW1000芯片设计了具有自动组网、数据多跳传输和测量距离等功能的传感器节点。详细介绍了矿井低功耗无线传感器网络的组网机制、传感器数据多跳传输技术和低功耗休眠算法等关键技术。试验结果表明,传感器节点入网时间与网络深度成正比,网络深度每增加1级,入网时间就增加1个数据传输周期;传感器数据传输时延不超过1 s,通信距离可达100 m,未入网时的平均工作电流为230μA,已入网时的平均工作电流为680μA。该无线传感器网络为煤矿安全监测系统提供了一种低功耗、低成本且高可靠性的数据传输通道和平台。

摘要：为研究温度因素对负压钻孔抽采瓦斯的影响,建立了基于孔-裂隙双重多孔介质的热-流-固耦合模型,运用数值模拟手段,对比了不考虑温度因素下基于气-固耦合模型的瓦斯抽采特点和抽采效果。模拟结果表明:考虑温度因素影响所得渗透率结果更小,抽采卸压效果相对较弱;初始煤层瓦斯压力越高,煤层温度降低越明显;考虑温度变化影响,针对不同有效抽采半径R,进行了孔间距为2√3 R/3、2R、4R、6R的多钻孔布孔研究,得出有效抽采区域随抽采时间增加呈现由多个小圆柱状发展为一个大圆角三棱柱,最后趋向于一个规则的大圆柱状的变化规律。研究成果可为预抽煤层瓦斯前布孔设计工作及实际瓦斯灾害防控提供一定的参考。

摘要：随着煤炭资源开采区域不断向西部以及深部转移,西部地区冲击地压矿井数量呈井喷式增长。陕西省作为煤炭大省,煤炭开发供应规模稳居全国前列,但冲击地压灾害尤为突出,为了有效遏制本地区煤矿冲击地压频繁发生势头,并为类似条件矿区冲击地压防治提供借鉴,通过分析陕西煤矿10年来的24座矿井、85起冲击地压案例,基本厘清了冲击地压发生规律,并开展了基于主控因素的分类防治研究。研究结果表明:陕西省煤矿冲击地压具有灾害矿井集中、灾害程度严重、多灾害叠加影响显著、防治难度大等特点;冲击地压监测技术、防治技术与地方法规建设历程几乎同步,达到了起步晚,起点高,示范效应强的结果;基于冲击地压主控因素,将陕西省冲击地压划分为3大类,分别为:坚硬顶板主导型、地质构造主导型和宽煤柱主导型,并针对主控因素提出弱化坚硬顶板、转移煤柱高集中应力、释放构造应力的防治方法。通过10年来的工程实践,不断优化矿井开采设计,探索煤层厚硬顶板千米顺层钻孔区域压裂新技术,加大防冲卸压技术的落实,冲击地压显现逐年减少,成果显著。

摘要：针对现有矿用智能手机大多只具有语音通话、视频拍照、数据传输等功能,没有精确定位、位置坐标显示、消息联动等功能,设计了一种基于UWB技术的用于手机定位的标识卡。该标识卡内置于智能手机,通过低功耗蓝牙(BLE)与智能手机实现双向数据通信;标识卡采用TOF定位算法与UWB基站完成精确定位,获得位置坐标信息,通过低功耗蓝牙(BLE)发送至智能手机,在智能手机APP矿井GIS巷道图上显示当前具体位置坐标。详细介绍了标识卡的矿井巷道位置坐标模型、精确定位算法、消息联动可靠传输机制、低功耗休眠技术等关键技术。测试结果表明:该标识卡的定位精度≤±0.3 m,定位距离可达400 m,消息联动传输时延小于2 s,位置坐标显示准确,休眠电流小于25μA,平均电流满足低功耗设计要求。