基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法

基于光散射原理测定粉尘质量浓度只能定时定点手动检测,实时性差,且只能检测出粉尘质量浓度,并不能给出粒径分布范围。目前基于图像分析的粉尘颗粒检测研究主要是针对粉尘质量浓度或粒径分布进行单方面研究,并不能实现粉尘质量浓度和粒径分布范围的同时检测。针对上述问题,提出了一种基于图像分析的掘进工作面粉尘颗粒检测方法,探究图像特征与粉尘质量浓度、粒径分布间的关系。通过粉尘样本收集及图像采集装置,采集粉尘颗粒图像并获取采集图像时的粉尘质量浓度。编写粉尘样本图像处理算法,提取图像的灰度特征、纹理特征、几何特征相关参数。对提取的图像特征与实测粉尘质量浓度进行相关性分析,选取相关性较大的图像特征作为参数建立回归数学模型。提取粉尘颗粒对象像素点个数,结合转换系数,基于几何当量等效面积径计算粉尘粒径大小及分布范围。实验结果表明:实测粉尘质量浓度与建立的图像特征多元非线性回归模型数学模型计算值间的平均相对误差为12.37%,标准实测粒径与几何当量等效面积径得到的粒径分布间的最大相对误差为8.63%,平均相对误差为6.37%,验证了基于图像特征的粉尘质量浓度回归数学模型和基于几何当量等效面积径分布数学模型的准确性。

岩巷掘进工作面控风净化除尘系统设计与应用

针对岩巷掘进工作面压风风流携带迎头粉尘弥漫扩散造成粉尘治理难度大的问题,提出了掘进面“控风—净化”综合粉尘治理方案,构建了由湿式旋流除尘器、易装拆控尘装置、便移式负压风筒等组成的岩巷掘进面高效除尘系统,对比分析了除尘系统的不同安装方案对除尘效果的影响;综合考虑现场除尘效果与劳动强度,明确了湿式旋流除尘器最佳安装方案以及负压风筒与控尘装置的最优安装位置。在某矿辅运大巷岩巷掘进面进行了现场应用,结果表明:当负压风筒安装至通风风筒对侧,吸尘口距巷道迎头3 m,控尘装置位于通风风筒压风口后方5 m时,迎头高浓度粉尘在通风风筒压风、控尘装置控风及除尘器抽尘共同作用下被控制在迎头附近,并不断向负压风筒吸尘口运移最终被除尘器抽入净化,除尘器前方全尘和呼尘除尘效率分别达到95.9%和94.9%以上,除尘器后方全尘和呼尘除尘效率分别达到96.5%和95.4%以上,显著提升了巷道可见度,有效解决了岩巷掘进面通风造成的粉尘治理难题。

煤矿快速掘进工作面产尘特点及综合防尘技术研究

针对煤矿快掘工作面掘进速度快、设备集中、产尘量大等特点,以曹家滩煤矿122107辅运巷快速掘进工作面为研究对象,详细分析了快速掘进工作面的产尘规律,开展“喷雾抑尘+机载通风控除尘”综合防尘技术及其工艺参数研究,结合快速掘进工作面产尘特性及掘锚一体机外形特点,设计了4种贴近截割滚筒的喷雾装置和1种机载控除尘装置,并进行了现场工业性试验。结果表明:应用快掘工作面综合防降尘技术,降尘效率在90.69%以上,能极大地改善快掘工作面粉尘污染情况。

煤矿掘进工作面瓦斯浓度预测

针对目前瓦斯浓度预测方法存在数据处理不确定性、特征提取局限性及受主观性因素影响产生预测偏差等问题,提出了一种用于煤矿掘进工作面的瓦斯浓度预测方法。首先,在煤矿掘进工作面回风巷内每隔1 m布设激光瓦斯传感器,形成传感器网络,实时采集瓦斯浓度数据。然后,根据拉依达准则搜索并剔除瓦斯浓度数据中的异常值,并利用Lagrange插值多项式填补瓦斯浓度数据中的缺失值。最后,以剔除异常值及填补缺失值的瓦斯浓度数据为基础,采用经验模态分解算法将瓦斯浓度数据分解成本征模态函数和趋势项,再利用Hilbert变换对本征模态函数进行处理以获取数据的高频项和低频项,并将其输入最小二乘支持向量机中进行加权处理,输出瓦斯浓度预测结果。通过掘进工作面模拟装置进行瓦斯浓度预测模拟试验,并在某煤矿掘进工作面进行现场试验,结果表明:该方法预测的瓦斯浓度与实际测量值非常接近,均方误差小,表明预测结果准确率高;均方误差波动幅度小,表明适应性好,预测结果的稳定性强;预测用时短,表明预测效率高。

掘进工作面煤岩动力灾害声电响应特征

为了监测、预警掘进过程中前方可能发生的危险,在掘进工作面布设声电监测预警系统,利用声发射技术和电磁辐射技术对掘进巷道进行动态实时监测和预警,通过对掘进过程中异常声电响应特征的研究得到突出危险发生的前兆规律特征,并根据现场实际情况进行了验证。结果表明,掘进过程中,声发射、电磁辐射强度整体变化趋势呈现3个阶段;煤与瓦斯突出危险发生时,声电强度参数响应剧烈,出现了明显的声增电降趋势,且声发射、电磁辐射强度与瓦斯浓度呈显著相关,瓦斯浓度突增与声电信号异常基本是同步发生的;声—电—瓦斯能够反映煤岩石动力演化过程中的变化情况,可将第一次声电异常波动定为瓦斯预警前兆开始时间,超前预警8 h左右。由此可以看出,通过研究声—电—瓦斯的异常响应,能够实现煤与瓦斯突出的预警预报。

煤矿井下掘进工作面超前物探技术探讨

结合某工程案例,对井下超前物探技术方法进行分析,如直流电极法、TSP探测法、瞬变电磁探测技术等,能够精准探测煤矿井下掘进工作面岩性、含水构造、隐伏断层位置及规模等,通过数据采集、方法选择、现场施工等多种方式将超前物探技术合理应用,以保障探测准确性,并以此为依据为煤矿开发方案设计提供有利条件。

流固耦合作用下掘进工作面粉尘运移规律模拟研究

为了准确掌握彬长矿区综掘工作面粉尘运移规律特征,以文家坡煤矿4107掘进工作面为例,基于流固耦合理论,采用数值模拟软件分析了掘进工作面风流流场变化趋势、不同风量下粉尘运移规律及不同粒径粉尘沉积规律,并进行了现场实测对比。研究结果表明,从掘进设备两侧和上方逸散的风流会在掘进设备后方相互作用影响,风流不断循环补充,会再次形成较强的涡流区域,远离迎头后风流场逐渐趋于平稳;当风量为1400 m3/min时通风控尘效果相对较好,巷道内粉尘质量浓度较低;在掘进工作面中增大局部通风量的情况下会导致空间风流携带粉尘的能力大大增强,尤其是对小粒径粉尘颗粒影响显著,粒径10~35μm的粉尘颗粒均呈现随风速增大,粉尘沉积质量减小的趋势,粒径50~75μm的粉尘沉积质量几乎不受风速的影响。

掘进工作面智能控风除尘系统研究

根据智慧矿山发展需求,为降低煤矿井下掘进工作面工人粉尘接触量,提高粉尘集中治理效率,采用实验和模拟的方法分析风筒出风口不同角度对粉尘浓度分布的影响,以呼吸带、司机处粉尘浓度最低为第一原则,粉尘集中处理为次要原则选择风筒最优出风角度。研究表明,风筒出风口与迎头距离为5、7、9 m时,最优风筒出风口角度分别为上60°、左45°、左30°,粉尘浓度集中处理点分别为(10、2.5、2.8 m)、(2、2.5、3 m)、(4.5、2.5、3 m)。针对粉尘浓度集中点设计智能控风除尘系统,通过实时监测风筒与迎头距离,动态调整风筒出风口角度和喷头位置,达到定向集中喷雾降尘和降低工人粉尘接触量的目的,为建设智能化清洁矿井提供理论依据。

掘进工作面煤与瓦斯共采优化

针对掘进工作面煤与瓦斯资源利用的不协调等实际问题,通过构建掘进工作面煤与瓦斯协调开采优化模型,确定合理的掘进速度和瓦斯抽采量,实现掘进工作面煤与瓦斯共采在社会与经济效益方面的最优化。

基于UWB精确定位技术的掘进工作面人员接近防护系统

《煤矿智能化建设指南(2021年版)》中针对智能掘进系统明确提出:“采用掘进工作面设备群和人员精确定位系统,实现设备间相对位置的精确监测和安全防护”;《智能化示范煤矿验收管理办法(试行)》中也要求:“掘进设备运行危险区域设置人员接近保护装置,具备人员接近识别与报警功能”。因此,为尽快实现煤矿智能化、安全化建设的目标,亟需在掘进工作面研发实施一套人员接近防护系统,以实现人员和设备间的双向报警、辅助作业人员安全生产。

复采掘进工作面综合防灭火技术及实践

为确保复采掘进工作面的安全生产,针对复采工作面煤层易自燃的问题,在对运河煤矿F1301复采工作面现场条件以及遗煤自然发火风险分析的基础上,提出了适用于矿井复采掘进工作面的综合防灭火技术。采用风流场调控、均压堵漏、惰化处理、监测探测等有效手段,定性分析了复采条件下的防灭火机理,规范了防灭火技术工艺,量化了防灭火技术参数。通过实施综合防灭火技术,有效控制了掘进期间采空区煤层自然发火风险,使得F1301复采掘进工作得以顺利进行,同时也为工作面的回采创造了良好的防火条件,实践经验可为类似条件下工作面开采提供工程经验支撑。

综合物探法在掘进工作面防治水中的应用

为保障巷道掘进过程中的安全性,以山西焦煤霍州煤电洪崖煤业有限公司3-1021运输巷道为研究对象,采用理论分析和现场实测的方法对综合物探法在掘进工作面的应用展开研究。研究结果表明:3-1021巷道在同层隐伏构造及上覆小窑破坏区可能存在水患威胁;以直流电法和瞬变电磁法相结合的综合物探法用于巷道掘进工作面的超前探测,可有效增加掘进工作面超前探测的精度;依据综合物探法的探测结果,3-1021巷道掘进过程中共对4处水害威胁区域进行了钻孔放水作业,保障了巷道掘进工作面的安全。

煤矿掘进工作面机电自动化技术的应用与发展

本文深入探讨煤矿掘进工作面机电自动化技术的应用与发展,分析了感知技术、掘锚一体自适应控制技术、截割稳定控制技术、输送机自动化技术、安全保护监控技术以及信息自动传输技术等在煤矿掘进工作面的应用现状,揭示了这些技术对于提高生产效率、降低生产成本、保障作业安全等方面的重要作用,展望了这些技术的未来发展趋势,特别是在智能化、自适应化和网络化方面的发展前景。通过本文的研究,可清晰地看到煤矿掘进工作面机电自动化技术正逐步成为推动煤矿产业现代化、智能化升级的重要力量,这对于提升煤矿生产的整体水平具有重要意义。

掘进工作面多层螺旋喷雾降尘技术研究

为解决掘进工作面呼吸性粉尘的污染问题,提出一种将超声速气动喷嘴布置成螺旋状的多层喷雾降尘方法。以棋盘井煤矿掘进工作面为研究对象,采用离散元和有限元方法,通过COMSOL软件中的k-ω湍流模型和流体流动颗粒跟踪模型,建立多层螺旋喷雾降尘技术装置三维数值模型,得出了多层螺旋喷雾风流速度场,速度切面和水雾粒子轨迹的变化规律。模拟结果表明:掘进机截割头处风流速度较快,距离截割部越远,风流的速度越小,且截割头附近的风流非常紊乱;水雾粒子在喷嘴开启后会形成多层螺旋雾幕,20 s后螺旋雾幕覆盖到整个模拟的掘进工作面,且水雾粒子的粒径相较传统喷雾方法更小。

基于AHP-TOPSIS的快速掘进工作面作业安全风险评判

对掘进工作面进行作业安全风险评判是矿井安全高效生产的必要条件,更是实现人矿平安的前提。以神东某矿12203主运顺槽快速掘进工作面为研究案例,从作业人员因素(人)、机器设备因素(机)、开采地质因素(环)、安全管理因素(管)等四个维度出发,采用层次分析法(AHP)和优劣解距离法(TOPSIS),分析了掘进工作面作业安全风险因素,建立了作业安全风险评判指标体系,确定了评判指标权重,提出了基于AHP-TOPSIS的快速掘进工作面作业安全风险评判模型。研究结果表明:该掘进工作面作业安全风险评判结果为0.358,安全风险等级为Ⅱ级。综合评判结果可为掘进工作面安全生产管理提供参考依据。

煤巷掘进工作面冲击地压防治分级管理体系研究

为了建立更加合理的掘进工作面冲击地压风险分级管理体系,首先采用因素分析法对煤巷掘进工作面冲击地压影响因素进行研判,获得掘进工作面冲击地压主要风险源。然后在风险因素分析的基础上,利用风险核查法确定采用两个一级指标和七个二级指标,对煤巷掘进工作面冲击地压风险进行综合评价分级,其中,两个一级指标为煤巷掘进工作面防冲理论及技术指标、煤巷掘进工作面防冲人员及管理指标,并针对一级指标分别提出了对应二级指标。采用层次分析法对各指标权重进行了计算,形成了煤巷掘进工作面冲击地压风险分级体系,将分级结果划分为“安全”“较安全”“中等”“较严重”“严重”五个等级,并根据不同风险等级,提出了合理化管理体系。最后,将分级体系应用到金庄煤矿掘进工作面,该工作面初始评级为“较严重”,制定针对性防控安全对策和配套制度措施并实施后,将风险等级提升至“较安全”级别,表明建立的分级管理体系较为合理,研究结果对掘进工作面冲击地压防治具有一定参考意义。

掘进工作面供电系统有载自动调压技术及装置

随着煤矿掘进距离的增加,为了满足煤矿井下长距离电缆末端电动机额定运行时端电压大于95%额定电压、启动时大于75%额定电压的实际需要,研制了一种矿用隔爆型移动变电站有载自动调压装置。该装置主要由降压自耦变压器、柱式无极调压器、补偿变压器、互感器和控制中心组成。介绍了有载自动调压装置各个组成部分、调压电刷控制方式以及调压策略。有载自动调压装置通过同步采集输出线路电流和电压,用所研究的专用算法可推算出电动机端电压,根据用户设定的目标值可在有载运行时实现自动调压,从而满足电缆末端电动机运行的电压要求。

掘进工作面过断层综合探测及支护技术探析

针对断层地质构造复杂掘进工作面过断层存在探测难度大巷道难支护的问题,以晋能控股装备制造集团某矿掘进工作面过断层工程概况为例,基于掘进工作面探测断层效率低的问题,提出了可采用瞬变电磁法与TSP物探法相结合来代替原钻探工艺的策略;针对巷道变形量大、巷道难支护的问题,提出了可采用超前注浆+架棚喷浆+钢筋混凝土浇筑+壁后注浆的联合支护方案,通过综合应用这些措施,巷道过断层勘探效率更高,巷道围岩变形量控制在了22mm以内,更好地保障了掘进工作面安全顺利地通过断层。

石屏一矿掘进工作面煤层瓦斯参数反演模型研究及应用

为提升煤与瓦斯突出预测和防治的准确性、可靠性和效率,首先,基于煤层瓦斯赋存规律、吸附解吸特征及瓦斯运移规律相关理论构建掘进工作面瓦斯参数反演模型;其次,将瓦斯反演模型内嵌到煤与瓦斯突出实时监测预警系统软件中,对石屏一矿C19上煤层13019上机巷掘进工作面的瓦斯含量和瓦斯压力进行反演预测;最后,采用DGC瓦斯含量直接测定法实测现场数据对模型反演结果进行对比验证。反算数值与实测数值对比表明,煤体瓦斯含量和压力反演计算结果准确可靠。

煤矿掘进工作面合理掘进速度研究

随着经济的快速发展和工业生产的不断推进,煤炭作为主要能源的需求呈现快速增长的趋势。煤矿掘进工作面是煤炭生产的主战场,确保掘进速度合理对于提高煤矿生产效率、降低生产成本具有重要意义。以往关于掘进速度的研究主要集中在提高掘进速度的技术手段方面,忽视了掘进速度的合理选择。因此,应综合考虑各种因素,以此来确定煤矿掘进工作面的合理掘进速度。