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：综采工作面的目标具有高速运动、多尺度、遮挡等特点,现有的目标检测算法存在精度低、模型占用的内存大、硬件依赖强等问题。针对上述问题,提出了一种基于MES−YOLOv5s的综采工作面大块煤检测算法。采用轻量化设计,将MobileNetV3作为主干网络,以减小模型占用的内存,提高CPU端的检测速度;在颈部网络添加高效多尺度注意力(EMA)模块,融合不同尺度的上下文信息,并进一步减少计算开销;采用SIoU损失函数代替CIoU损失函数,以提高训练速度和推理准确性。消融实验结果表明:MobileNetV3大幅减少了模型占用的内存和检测时间,但mAP损失严重;EMA模块和SIoU损失函数可在一定程度上恢复损失的精度,同时保证模型在CPU上具有较高的检测速度,满足煤矿井下目标实时检测需求。对比实验结果表明,与DETR,YOLOv5n,YOLOv5s,YOLOv7模型相比,MES−YOLOv5s模型综合性能最好,mAP为84.6%,模型占用的内存为11.2 MiB,在CPU端的检测时间为31.8 ms,在高速运动、多尺度、遮挡和多目标的工况环境下能够保持较高的召回率和精度。

摘要：针对掘进机截割机构力学特性分析过程中复杂边界条件和外部载荷难以准确设置的问题,考虑关键部件联接处的非线性接触行为,建立了某型号悬臂式掘进机截割部、回转台、升降油缸、回转油缸和销轴相互耦合的有限元分析模型;分析讨论了3种极限工况下截割部和回转台整体结构的位移变形和应力分布情况。研究结果可用于指导掘进机截割机构的优化设计,对于提高掘进机安全性和可靠性、延长使用寿命、保证安全和高效截割具有重要的工程实用价值。

摘要：针对矿用电动车辆电机、电控的热管理控制策略进行研究,通过驱动系统的换热关系,建立了冷却回路仿真模型,根据电机台架试验对仿真模型的参数进行匹配,并验证仿真平台的真实性和准确性。优选冷却液温度作为模型预测目标,冷却液流量和散热风量为被控对象,设计了车辆驱动总成的模型预测控制器(MPC),对比分析了温控效率和系统能耗在MPC、PID、开关量策略下的不同表现。结果表明,对比PID和开关量控制方法,MPC方法在高效控温的同时系统能耗量更小。

摘要：目前井下胶轮运输装备大多以矿用防爆柴油机作为动力,国内矿用防爆柴油机大多由通用柴油机防爆改造而成,存在着防爆改造工作不到位而引发瓦斯爆炸的风险,因此其安全性能显得十分重要。根据MT 990-2006标准中对矿用柴油机防爆试验的要求,从试验仓设计、配气系统、测控加载系统、安全监控系统、机械传动系统等方面对矿用柴油机防爆性能试验系统进行规划设计与工艺布置。该试验系统已取得CNAS、CMA、安全生产和安全标志检验资质,具有试验能力大、技术先进、功能齐全的优点。

摘要：针对带式输送机输送带易跑偏问题,基于CAN总线纠偏控制设计思路,设计了一种可以实时监测和纠偏动作的控制系统。首先针对系统在煤矿井下的应用场景选取合适的传感器,实时检测输送带的偏离状态,并将信号传输给控制系统;然后针对控制系统搭建CAN总线网络,将系统中各模块数据交互连接并对网络中各模块功能进行分析,利用纠偏控制策略控制信号运算和输出;最后执行系统根据接收到的信号调整输送带的位置,使其回到正确轨道。该系统能够监测输送带的位置并实现纠偏控制,纠偏效果良好。

摘要：针对掘进机截割轨迹规划问题,首先通过栅格法对截割断面环境进行精确编码,构建了悬臂式掘进机截割适应度函数;然后通过差分进化算法对截割轨迹进行寻优处理,并针对算法中的变异因子,设计了适应性调节策略,根据算法的运行状态和进化趋势动态调整变异因子的取值,从而确保算法能够在搜索过程中保持足够的多样性和收敛速度;最后通过试验验证,该算法在收敛速度和求解质量方面均达到了预期要求,实现了掘进机截割轨迹规划的快速有效求解。

摘要：结合长距离带式输送机柔性运输技术与蛇形带式输送机,根据掘进工作面和短壁开采工作面的实际需求,设计了多胶轮移动式大曲率DZY100/160/135型柔性带式运输系统,包含了空间柔性运输整体结构、柔性单元耦合、带式运输自平衡、带型及成槽、短距离强压带多点驱动、协同控制等关键技术,实现采掘工作面柔性连续运输,有效解决高效运输难题。为短壁机械化开采探索了新的高效运输方案、提供了采掘运输智能化新的解决思路,经济和社会效益显著。

摘要：针对防爆柴油机支架搬运车难以运输薄煤层液压支架的问题,通过分析支架搬运车在薄煤层综采工作面多通道回撤工艺中的作用,确定了新型薄煤层蓄电池支架搬运车的功能参数,设计了与薄煤层支架相匹配的承载功能结构,分析了车辆轴荷分布特点及驱动模式适应性,设计了开关磁阻电机驱动系统及电回馈制动系统,分析了大容量特殊型铅酸蓄电池的充放电特性,指出了蓄电池的使用维护事项及提升续航里程的方法,介绍了车辆相关智能化配置及采用的先进技术。工业性试验表明,新型薄煤层蓄电池支架搬运车整车性能完全满足使用需求。

摘要：矿用多功能运载装置工作环境复杂、作业形式多样且工作时间冗长,其中驾驶室设计在满足安全的前提下,更要考虑驾驶员视野、操作、舒适性等要求。以某型多功能运载装置驾驶室设计为研究目标,从驾驶员角度出发,运用人机工程学相关理论,主要从人体建模、H点设计、驾驶座设计、视野设计要求等方面进行研究,保证驾驶员能够舒适、高效地进行相关作业。