基于MES−YOLOv5s的综采工作面大块煤检测算法

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。

新型矿用摇臂式液压冲击大块煤破碎系统研究

随着综采工作面采高的增加,中厚以上煤层开采过程中煤壁片帮、垮落现象频繁,刮板输送机上的块煤尺寸愈发增大。大块煤在运输过程中极易发生堵塞,导致煤流无法继续输送,输送机只能停机,采用人工破碎作业的方式解决故障。为此,设计了一种综采工作面用摇臂式液压冲击破碎装置,由液压驱动,通过液压系统驱动油缸和底部回转机构,移动冲击破碎锤进行破碎,作业范围大,并可实现对低矮形条片状块煤的有效破碎,从而解决大块煤堵塞输送机后需停产人工破碎的问题,保证工作面的安全、高效开采。

基于改进YOLOv5的带式输送机大块煤检测

过大的煤块在带式输送机上运输时易造成煤流不畅、堵塞及堆煤,然而大块煤和普通煤块在外形和颜色上的差异较小,且煤块间存在遮挡和堆叠的情况,现有煤块检测方法对大块煤与普通煤块的区分不够精确,容易出现漏检或误检。针对上述问题,提出了一种改进YOLOv5模型,用于带式输送机大块煤检测。利用并行空洞卷积模块替换YOLOv5骨干网络中的部分普通卷积模块,扩大感受野,提升多尺度特征学习能力,从而更好地区分大块煤与普通煤块;在颈部网络中加入联合注意力模块,更好地融合上下文信息,提高对大块煤的定位能力。利用训练好的改进YOLOv5模型对摄像仪采集的实时输煤视频进行检测,根据大块煤的数量信息实时联动PLC示警。实验结果表明:相比于原始YOLOv5模型,改进YOLOv5模型在召回率和平均精度上分别提高了3.4%,2.0%;PLC可根据改进YOLOv5模型检测出的大块煤数量操作相应的指示灯和蜂鸣器进行示警;将改进YOLOv5模型应用于煤矿井下实际输煤视频中,对大块煤的检测精确率达97.0%,有效避免了漏检和误检现象。

基于透视变换和SNc-YOLOv5的大块煤识别方法应用

为了提高带式输送机大块煤识别的准确率,避免大块煤堆积对皮带造成的磨损,延长输送机的使用寿命,提出了基于透视变换和SNc-YOLOv5的大块煤识别方法,该方法首先利用透视变换技术对原始图像进行处理,有效地将图像中的非输送机区域滤除,并对输送机区域进行坐标矫正;然后,采用SNc-YOLOv5模型对经过标准化处理的图像进行深度学习建模,得到大块煤识别模型;最后,通过试验分析和现场应用对该方法进行有效性验证。结果表明:该方法在1号煤矿数据集的试验分析精确率为94.8%,召回率为83.2%,在2号煤矿数据集的试验分析精确率为92.8%,召回率为85.3%,现场应用置信度达到0.9,与其他方法进行比较,精确率和召回率指标均优于其他方法;该方法在图像预处理阶段提取带式输送机区域对图像进行标准化,仅对感兴趣区域进行处理,提高了大块煤识别的准确率。该算法部署到某煤矿现场,能够实现实时监测,为带式输送机的安全运行和延长使用寿命提供了有力保障。

刮板输送装备堵塞大块煤的自动破碎控制方法研究

部分刮板输送装备采用摇臂式液压冲击破碎装置实现对大块煤的破碎,但均采用人工现场手动或遥控操作,效率低且存在安全隐患。提出了一种基于红外激光测距的刮板输送装备用大块煤自动破碎控制方法,能够自动开展破碎作业,满足自动、快速、高效破碎大块煤的使用需求。

大块煤热解温度场扩展规律

干燥和热解影响煤炭地下气化产品煤气的组成和气化工作面的效率,为考察煤炭地下气化过程中干馏干燥区热解温度场的扩展规律,选用尺度为300 mm的和顺贫煤原煤块和人工制备的蒙东褐煤块为研究对象,采用大尺度固定床热解反应装置,在N_(2)气氛下对大块煤进行单侧面恒温加热试验,通过均匀布置在大块煤中的4层共50个热电偶采集试验过程中各测点的温度,绘制大块煤热解温度场分布图。结果表明:大块原煤热解温度场以多裂隙为中心呈多抛物面形向上扩展,人工块煤热解温度场以近似水平的形状向上推移;块煤热解干燥线、特征温度线的移动速率随热解时间的增加逐渐降低,且干燥线移动速率大于特征线移动速率;大块原煤的传热速率、热解干燥线和特征温度线的移动速率均高于人工块煤;大块原煤在热解6 h时干燥线和特征温度线移动速率分别为21.0、12.3 mm/h。大块原煤中裂隙的存在和发育使热解时裂隙处以对流方式传热,提高了原煤传热速率,同时裂隙发育和热量传递相互促进,使原煤热解温度场以多裂隙为中心呈多抛物面形扩展。原煤裂隙提高了热解干燥线和特征温度线移动速率,特别是对干燥线的影响更显著。因而在实际煤炭地下气化过程中,裂隙的发育、氧化区燃烧生成的大量烟气均会强化煤层内的对流传热,提高煤炭地下气化热解温度场的扩展速率。

煤矿井下大块煤破碎装置

大采高工作面大块落煤往往比较严重,如果对于落下的大块煤不能及时破碎处理,会在刮板输送机机头处、转载机入煤口等部位堆积甚至堵死运输通道,导致停机等现场事故,需要人工处理停机事故,耗费大量的时间和人力物力,并制约煤矿安全高效生产。因此有必要对煤矿井下大块煤破碎装置进行研究。

综采工作面大块煤破碎方法研究

针对煤矿井下中厚煤层工作面片帮大块煤经常堵塞输送机机头卸载点和转载机入口的问题,从破碎原理、破碎装置结构出发,对传统的几种大块煤破碎方法进行分析研究,提出一种新的摇臂式液压破碎装置结构,从而有效地解决煤矿井下的片状煤条堵塞问题,为煤矿井下的破碎装置的合理选型提供了理论依据。

基于SPH方法的大块煤冲击破碎数值模拟

为研究大块煤在钎杆冲击下的破碎效果,引入RHT混凝土本构模型材料来模拟大块硬煤(压缩强度35 MPa),并基于光滑质点流体动力学(SPH)方法建立了钎杆冲击大块煤的三维仿真模型。分析比较了大块在静压、纯冲击和冲压组合作用下的破坏程度,以及平头和圆锥形钎杆冲击效果的差异。仿真结果表明:平头钎杆在30 MPa压力、15 m/s速度或是其组合作用下,均无法使大块产生有效破坏;平头钎杆在200 m/s的超高速下可使大块产生彻体破坏,但实现钎杆高速运动困难;圆锥钎杆在30 MPa压力和15 m/s速度的冲压作用下,使大块产生了较大范围的锥形失效,远高于常规液压破碎锤的单次冲击破坏程度。锥形钎杆、高压高速是破碎硬质大块煤的一种有效方法,可在较少作用次数下实现破碎,验证了低频重载破碎大块的可行性。

综采工作面大块煤破碎装置研究

针对采煤机在开采过程出现大块煤掉落时,破碎机无法进行破碎导致煤块堆积,致使刮板输送机负载增大停止工作等问题,提出在大块煤达到破碎机之前,对其进行一次破碎的方案。该方案提供一种大块煤破碎装置,在大块煤运至破碎机之前对其进行一次破碎,使之能够顺利进入破碎机进行二次破碎,保证刮板输送机正常运行。

SSC800分级破碎机在国阳二矿大块煤(矸石)破碎中的应用

分析了国阳二矿原煤准备系统大块煤(矸石),给系统造成的影响,对二矿较硬矸石进行了力学性能的试验研究。应用SSC800分级破碎机对该厂大块煤(矸石)进行处理,并就其使用情况与老式颚式破碎机进行了对比。

大块煤的烧透问题分析

对大块煤在气化炉中燃烧的几个阶段进行分析。着重讨论了大粒度煤焦的烧透问题,同时针对大块煤制气过程中存在的实际问题提出了一些具体的建议。

综采工作面大块煤破碎装置的研制

为解决厚煤层工作面片帮大块煤经常堵塞输送机机头卸载点和转载机入口的问题,提出一种综采工作面大块煤破碎装置,主要动力来自综采工作面的乳化液泵站,由伸缩油缸、角度调节油缸、垂直升降油缸及液压马达驱动,通过液压控制系统控制各油缸动作,实现大块煤破碎装置的多自由度运动。经现场试验证明,该装置操作简单,设备可靠性较好,基本上解决了大块煤造成的堵塞问题,并且对其他设备的正常运行无影响,提高工作面的生产效率,经济效益显著,具有较好的实用性和推广应用前景。

综采工作面立柱式大块煤破碎装置的设计与应用

为解决中厚煤层工作面片帮大块煤经常堵塞转载机入口的问题,提出一种综采工作面立柱式大块煤破碎装置。该装置的主要动力来自综采工作面的乳化液泵站,由前后移动油缸、左右移动油缸、角度调节油缸以及立柱油缸驱动,通过液压系统控制各油缸动作,实现大块煤破碎装置的多自由度运动。经现场试验证明:该装置操作简单,设备可靠性较好,基本上解决了由于大煤块造成的堵塞问题,并且对其他设备的正常运行无影响,保证工作面的连续开采生产效率,其经济效益显著,具有较好的实用性和较大的推广应用前景。

8 m大采高综采工作面大块煤破碎关键技术与装备

为解决大采高工作面片帮大块煤经常堵塞输送机机头卸载点和转载机入口的问题,提出了片帮大块煤破碎综合配套技术,以金鸡滩煤矿108工作面为研究对象,分析了片帮煤造成煤流拥堵的原因及最易堵煤的位置,设计了挡板内式、挡板外式2种配套方案,适应不同工况环境下成套设备的配套;研制了集电动机、NGW减速器、截齿于一体的大块煤破碎装置,液压缸驱动调高,采用机械、电器、液压3种过载保护方式,使得设备具有较高的安全性;分析研究了截齿布置方式,给出了截线距计算方法,保证了较低的截割能耗。现场应用表明,工作面经过周期来压及采高变化,不同块度的片帮煤均能很好地破碎成可卸载的小块煤,破碎过程连续、可靠,不需要人工干预。

大块煤液压冲击辅助破碎装置设计与应用

针对两硬煤层大采高工作面片帮产生的大块煤影响运输的问题,设计了一种实用的新型大块煤液压冲击破碎装置,该装置安装在转载机进煤口处,采用以工作面乳化液泵站为动力源的差动油缸液压系统,并利用一定数量镐型截齿的"人"字型破炭器,可实现向上386 mm、向下630 mm的破碎行程。通过计算机仿真分析,证明液压系统动态性能满足设计要求,且经山西潞安集团潞宁煤矿22105工作面工业性试验证明,基本上解决了该矿大块煤堵塞问题,取得了理想的应用效果。

综采工作面大块煤堵塞问题的解决措施

大采高综采工作面刮板输送设备的大块煤堵塞问题是影响和制约煤矿安全高效生产的重要因素之一,分析了大采高综采工作面刮板输送设备上大块煤堵塞形成的原因和易发位置,介绍了当前处理大块煤堵塞的方法,并提出了处理大块煤堵塞问题的综合技术措施.

大块煤样的采取和制备探讨

针对我国煤炭采制样标准中无大块煤样的采制标准,提出采用小型挖掘机采取大块煤子样,并运用在线破碎机破碎后留取子样的采样方法,通过灰分、水分偏倚试验,进行精密度核验,证明了该采样方法采制的大块煤样代表性较强。

浅谈乳化液冲击破碎锤式工作面大块煤(矸)破碎装置

突破准静态的破煤方式和现有液油压破碎锤的高频轻载冲击模式,创新提出低频重载的破碎原理并采用低频、重载方案,开发出锤头和蓄能器分离式乳化液冲击破碎锤以及超大流量集成控制阀,可完成硬度f6以下大块的大范围的破断或裂解。

超大采高综采工作面煤壁片帮及大块煤（矸）影响原因分析及防治

大柳塔煤矿大柳塔井52601超大采高综采工作面回采过程中出现大量煤壁片帮及周期来压期间漏矸等现象,大块煤(矸)坍落在溜槽中,导致工作面堵大块、卡堵采煤机、卡堵转载机等现象产生,大块煤(矸)的出现直接导致设备开机率低,严重影响生产组织。本文针对该工作面回采中的煤壁片帮及大块煤(矸)产生机理进行分析,并提出有针对性的管控措施。