矿用5G通信演进技术研究

矿用5G是智能矿山建设的基础,为满足智能矿山多样化的应用需求,需要依托5G通信演进技术推动矿用5G通信演进系统的实现。梳理了矿用5G技术研究及系统部署现状:矿用5G初步实现了音视频通话、高清视频分析、装备远程控制等应用,但存在终端形态单一、上行链路负荷较重、5G通信系统与定位系统分立建设等问题。分析了3GPP Release 17的5G通信演进技术在矿用5G通信中的适用性,指出RedCap轻量化终端技术、NR直连通信技术、NR定位技术将成为矿用5G通信演进的关键技术。研究了矿用5G通信演进关键技术:RedCap轻量化终端技术能够满足矿用无线传感器、单路无线传输的矿用视频监控设备、智能矿灯、智能穿戴设备的低功耗、低成本的多模态终端研发需求;NR直连通信技术应用于矿井自动驾驶车载终端与巷侧设备、应急通信中继设备,可满足矿井自动驾驶和应急通信的低时延、高可靠传输需求;NR定位技术应用于矿井通信定位一体化,可满足矿井通信定位系统融合的技术需求。提出了矿用5G通信演进系统架构,为建设矿用5G全连接矿井、支持多链路无线接入、实现通信感知一体化提供了方向。

基于非视距误差抑制的矿井轨道机车定位方法研究

矿井轨道机车定位方法以超宽带(UWB)定位为主,但井下运输巷道环境复杂,非视距传播多发,对UWB定位精度的影响严重。目前针对非视距传播引起的定位误差研究存在算法复杂、实时定位差等问题。通过分析轨道机车定位特点,在基于信号到达时间(TOA)的UWB定位技术基础上,提出一种基于非视距误差抑制的矿井轨道机车定位方法。在轨道机车不同位置安装2个定位卡,采用射频识别技术准确划分定位卡与定位基站的相对位置关系,根据UWB定位信号在非视距传播条件下测距值比实际值大的情况,采用2个定位卡之间距离测算值与实际值差值的经验范围,推算出不同定位卡和定位基站位置关系下非视距传播条件的鉴别阈值,通过该鉴别阈值剔除由非视距路径传播定位信号的测距值,使用由视距路径传播定位信号的测距值进行定位计算,实现对非视距误差的抑制,从而提高矿井轨道机车平均定位精度。测试结果表明:使用基于非视距误差抑制的矿井轨道机车定位方法,在定位信号处于视距传播条件时,机车平均定位误差均在1m以内;在定位信号处于非视距传播条件时,大部分非视距误差得到了有效抑制,平均定位精度在1 m左右,轨道机车定位精度较常规基于TOA的UWB定位方法大幅度提升。

三端差动保护技术配置与应用探究

输电线路T接方式由于有良好的经济效益,在当下电网建设过程中应用日益广泛,但却给输电线路故障定位、定值整定和运行方式调整带来诸多问题,三端差动保护技术应运而生。文章对三端差动保护技术的应用背景、技术特点、配置规范、自适应主从定位技术、保护动作逻辑进行了分析,介绍了三端差动保护技术保护装置的保护试验和通道联调试验。理论分析和应用结果表明三端差动保护技术能够快速、准确地保护T型接线输电线路,保障电网系统的安全稳定运行。

收作眼围岩稳定性分析与支护技术研究

通过预掘收作眼,无轨胶轮车直接进入工作面搬运设备,使撤面速度大为提高,形成了无轨胶轮车快速搬面新技术,由于受到工作面动压的持续影响,选择收作眼合理位置和支护方式是该技术的关键,在研究综放末采期间矿压显现和覆岩运动规律的基础上,通过相似模拟实验寻找最佳的收作眼位置,采用数值模拟方法,选择合理的支护方式,保证了收作眼围岩稳定,为综放工作面的安全快速收尾奠定基础,这项技术应用于工程实践,实现了采场与收作眼的安全对接和工作面的安全快速收尾,取得了十分显著的社会和经济效益。

T型输电线路零序阻抗参数带电测量研究

提出一种T接线输电线路零序阻抗参数带电测量新方法。详细介绍了该带电测量方法的测量原理与数学模型,并给出带电测量时T型线路的运行方式,通过获取测量源与利用全球卫星定位系统(GPS)作为异地测量的同步信号。通过数字仿真进行验证,仿真结果表明该带电测量方法是可行的,测量结果准确,完全能满足工程测量要求。

综放采场走向压力分布规律及终采线位置确定

为合理确定综放采场工作面终采线的位置,以谢桥煤矿C_(13-1)煤一综放工作面为研究背景,采用相似材料模拟试验和现场测试,从煤层顶板运动、巷道煤层受力和位移、巷道深部位移、轨道上山支架受力、巷道支架受力和变形、工作面周期来压等方面,全面分析了综放采场走向围岩压力分布规律。结果表明,围岩压力峰值位置平均值为14．4m,超前影响距离平均值为66．8 m,在工作面前方平均29．2 m处,围岩矿压显现由缓和趋向剧烈,并将终采线位置确定在离轨道上山30 m处,比预先按传统设计的50 m缩短了20 m留设煤柱,经济效益十分显著。

基于WiFi技术的井下多功能便携终端的设计与实现

针对井下信息设备各成体系、维护困难的问题,设计了一款基于WiFi技术的多功能便携终端。该多功能便携终端采用WiFi模块实现无线局域网的接入,其硬件电路以ARM嵌入式微处理器为核心,应用软件以嵌入式Linux为平台,可实现VoIP语音通话、人员定位、环境监测等多种功能。

利用电压及电流双端测量信息的高压输电线路正序参数测量方法及应用

利用全球卫星定位系统同时测量输电线路首末两端的三相电压和三相电流,提出了利用输电线路的双端电压及电流测量信息的高压输电线路正序参数测量方法。给出了正序参数测量步骤及计及分布电容影响的正序阻抗和正序电容计算公式,并给出了测量系统的硬件结构。仿真与实测结果验证了该方法的可行性。

露天-井工联合开采下关键层模型的应用

依据先露采后井工联合开采的特点,确定煤层顶板中某一坚硬的岩层为关键层,并将关键层看作弹性地基上的梁,利用组合梁原理计算关键层梁的上部荷载,通过对关键层梁应力和变形的计算,得到其关键岩梁断裂在下部煤层中的应力分布规律,提出以边坡下巷道稳定为判断准则,确定井工开采工作面合理的停采线位置。利用该方法成功地解决了平朔矿区边坡下大巷稳定的问题。

采用双端电压行波法的输电线路故障定位系统设计

准确的输电线路故障定位对电力系统的安全经济运行具有重要的意义。为实现输电线路故障定位,分析了基于电压行波法的输电线路故障定位方法,提出了故障定位系统的总体设计方案,设计了用于消除双端非同步采集误差的全球定位系统(GPS)同步时钟模块以及数据采集系统。采用波形相关分析算法来提取行波到达线路两端检测点的时间差,并设计了输电线路故障模拟实验。理论分析和模拟实验结果表明,该故障定位系统能够实现输电线路的精确故障定位。

基于长基线系统深海采矿ROV精确定位

对于深海采矿集矿机ROV的定位,采用传统的长基线水声定位系统通常存在较大误差。对此提出了一种新的算法模型,首先通过比较集矿机测量位置与前一次修正位置的几何关系,对当前集矿机的位置进行修正,然后利用新的集矿机位置修正声速的数值,并得出重新修正后的集矿机测量位置。这样反复的多重迭代使得在某一时刻集矿机ROV的测量位置逐步趋近其理想位置,实现长基线系统的水声精确的三维立体定位。通过数值仿真分析,结果显示与传统的长基线水声定位方法相比,通过该方法获得的集矿机行驶轨迹能更好地趋近其理想行驶曲线,表明该算法的有效性。

保护层卸压开采两煤层终采线合理位置确定

为了研究保护层开采过程中围岩应力分布演化及其对前方底板巷的动态影响规律,基于采动支承压力在煤层前方及底板内的演化规律,运用FLAC2D模拟分析了淮南矿区11煤作为13煤下保护层开采过程中在不同煤柱宽度下的采场围岩应力分布特点,并进行了巷道围岩变形监测。结果表明:下保护层开采过程中,留110 m煤柱可以减弱采动对前方底板巷道的影响,当开采上方解放层时,应避免两煤层终采线留设在同一位置,错距为30～50 m,可以减少采动应力叠加影响。

基于序分量的多端线路电流差动保护改进算法

针对现有多端线路差动保护算法易受饱和等问题的影响,给出一种基于对称分量的多端线路差动保护算法.该算法根据附加正序网络,以各端序电流故障分量和为动作量,以任意两端最大序电压故障分量差与其对应的线路正序阻抗的比值为制动量.分析表明,该算法简单方便,能够可靠区分出故障发生在区内还是区外,并且不受过渡电阻和电流互感器饱和的影响,具有良好的工程应用前景.

近距离煤层掘进巷道过终采线冲击地压防治技术

为了防治掘进巷道的冲击地压,首先确定了其主要自然影响因素为煤体的强冲击倾向性、水平地应力和坚硬厚层顶板。根据现场冲击地压发生的位置,采用数值模拟分析了掘进巷道过上层煤工作面终采线区域的应力分布,确定了多次采动应力叠加是冲击地压发生的力源因素。根据现场微震监测结果,认为高位坚硬顶板破坏释放的能量进一步加剧煤体应力集中是冲击地压发生的诱发因素。将后续掘进区域分为强冲击危险区域和一般冲击危险区域,并提出了在强冲击危险区域进行加强支护和大孔径钻孔结合煤体松动爆破的解危措施,在一般冲击危险区域采用煤体预注水的方式进行超前卸压。现场电磁辐射监测结果证实,强冲击危险区域的电磁辐射强度和脉冲均明显高于一般冲击危险区域,同时表明冲击地压解危措施效果明显,保证了后续掘进的安全。

计及直流电网线路损耗的直流潮流控制器安装位置选择

多端柔性直流电网内部潮流的分布控制遵循N-1准则,即换流站可独立控制的支路数为换流站个数减去一。当直流电网支路数远多于N-1时会有多条支路不可控,而且换流站功率变化时也会影响到直流电网内部的潮流分布,这时可通过直流潮流控制器增加潮流控制自由度与换流站协调配合,保证支路潮流完全可控。验证了直流潮流控制器及换流站功率改变对电网内部潮流分布的影响,并验证了潮流控制器可以扩大直流系统换流站功率运行区间的作用。最后以四端五节点的直流电网为例,综合考虑各支路的安全裕度和直流系统的线路损耗,对比分析得出直流潮流控制器最优安装位置。

采空区上覆岩层垮落诱发矿震机理及预测方法

基于大面积采空区上覆岩层垮落灾害事故案例综合分析与研究,探讨了近年来出现的一种特殊矿山煤岩动力现象,即采空区顶板大面积垮落诱发矿震与气体动力冲击。通过分析论证了矿震发生前期的动力演变与时空尺度,应用能量转换与守恒理论,揭示出采空区矿震表征及动力冲击要素构成的时空关联尺度,提出将声发射监测技术作为矿震预报的基础与手段,并提出了运用线定位法对震源定位的基本原理。使用声发射监测系统对采空区顶板活动进行在线监测,为采空区矿震监测预报提供一种有效途径。

倾斜长壁仰斜与俯斜开采终采线的合理确定

为合理确定倾斜长壁工作面终采线的位置,以张集矿倾斜长壁工作面为测试背景,从煤层顶板运动、巷道的受力和变形、工作面周期来压等方面,全面分析了倾斜长壁工作面围岩压力分布规律。结果表明,倾斜长壁工作面仰斜开采与俯斜开采的支承压力分布有明显的差别,俯斜开采的影响范围大于仰斜开采,但支承压力的最大值稍小于仰斜开采。因此,只有依据矿压分布的特点才能合理地确定工作面终采线位置,进而实现倾斜长壁开采资源回收利用的最大化。

煤矿事故特点与煤矿通信、人员定位及监视新技术

分析了2009—2013年全国煤矿较大及以上瓦斯、水害和顶板事故特点:发生在采掘工作面事故最多,事故起数和死亡人数分别占78.54%和78.80%。提出移动通信、广播通信、救灾通信系统不宜用作矿井应急通信系统;矿井透地通信系统可用作矿井应急通信系统,但性价比低。提出将矿用有线调度通信系统用作矿井应急通信系统,具有性价比高的优点:将电缆埋入巷帮与底板夹角处;将井下电话机设置在硐室内,并加强防护;减少电缆接头,提高电缆接续的防水性能。分析了煤矿井下"智慧线"通信存在的问题:无中继传输距离短;本质安全型防爆制约供电距离;不能用于大容量主干传输;易发生短路等故障;外护套不耐爆等。

林南仓矿11煤层采空区温度变化规律研究

林南仓矿11煤层属于Ⅱ类自燃煤层,在开采过程中曾发生多次自燃现象,为加强工作面后方采空区的防火管理,对采空区自然氧化情况及时准确做出分析判断,在11煤层1019工作面的采空区运用热电偶技术进行温度观测,得到了工作面后方采空区及停采线附件温度变化规律。

浅埋资源绿色开采关键技术

资源绿色开采需要实现资源开采与环境的相互协调,浅埋煤层露井联采技术的一系列优点使其成为实现浅埋资源绿色开采的关键。两种开采模式的相互干扰,会导致露井联采矿井产生一系列新的技术问题。如何充分发挥露天与井工开采技术的优势互补,同时将两种开采模式的相互干扰最小化是露井联采技术实施过程中需要解决的问题。通过对露井联采矿井中一系列关键问题的解决,保证了平朔矿区多个露井联采矿井的安全、高效生产,取得了较好的效果。