1402(3)综采工作面压架原因分析

1402(3)回采工作面(缩小防水煤柱开采的首采面)在开采过程中,先后出现2次综采压架事故,通过对该面综采压架原因多角度的分析研究,认为在目前的装备条件和管理水平下,上提阶段工作面完全可以采用综采回采,为指导今后潘谢矿区上提阶段回采工作面的安全生产工作提供了依据。

综采工作面XR技术发展综述:从虚拟3D可视化到数字孪生的演化

近年来,随着3D可视化、虚拟现实、增强现实、数字孪生、信息物理系统(CPS)等数字技术与物理综采工作面深度集成,形成了一种虚实结合的综采工作面智能操作模式。基于“人”、“机”、“环”和“法”4个要素,分析了综采工作面XR技术的发展过程,分为4个阶段:XR 1.0阶段——由物理到虚拟的单向虚拟仿真、XR 2.0阶段——离线工业数据驱动的虚拟规划与调试、XR 3.0阶段——实时数据驱动的虚拟监测、XR 4.0阶段——双向数据驱动的虚拟反向控制。分析了各阶段的虚拟系统与真实物理系统的连接、数据的使用、不同对象的特征、支持技术和典型应用等5个方面。在1.0阶段,利用三维建模信息和专家知识建立虚拟工作面,并通过人机交互技术对采矿人员进行模拟操作和培训。在2.0阶段,实际的离线数据驱动虚拟场景用于虚拟规划和虚拟调试。在第3.0阶段,建立了一个包含虚拟监控和预测功能的数字虚拟工作面。在第4.0阶段,物理系统和虚拟系统已经实现同步运行,并采用虚拟决策的最优策略来实时控制真实的物理过程。最后,总结了XR四个阶段的关系,并展望了当前技术发展中存在的问题,需要突破的关键技术,以及下一步继续促进虚拟开发和实际开发的集成的方式。

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。

基于Unity 3D的综采工作面仿真系统研究

虚拟现实技术在矿业领域广泛应用,论文利用Pro/E和3DS Max建立综采工作面仿真模型,结合Unity 3D进行交互界面设计,建立基于三维可视化和虚拟仿真技术的综采工作面仿真系统。此系统可激发工人的学习兴趣,降低工人安全培训的时间,并为综采工作面实时仿真的研究奠定了基础。

综采工作面中3300 V高压供电的应用

我国煤矿综采工作面中基本上采用的是1 140 V高压供电,其电流量大、压降大,这便在一定程度上削弱了煤矿设备的生产能力。3 300 V高压供电则能够提高供电的质量,可以为煤矿企业创造更多的经济效益。通过研究3 300 V高压供电的配置情况和工作面状况,针对目前3 300 V高压供电存在的问题,提出了一些建议,以供行业内部人员参考。

基于三维可视化与虚拟仿真技术的综采工作面生产仿真研究

针对现阶段煤矿从业人员生产培训中存在的不足,以淮南矿业集团潘三矿1622综采工作面为例,引出了基于三维可视化与虚拟仿真技术的综合机械化采煤虚拟仿真系统的设计与开发,利用3D MAX三维建模软件对矿区地形、地质及综采工作面采煤机、液压支架、刮板输送机等生产机械设备进行三维模型的创建,并结合Converse3D虚拟现实制作软件对系统的界面UI和交互进行设计,提出了系统设计开发的完整流程。通过在潘三矿的应用结果表明:基于三维可视化及虚拟仿真技术开发的综采工作面虚拟仿真系统具有易学性、真实性和交互性等特点,能够快速激发工人的学习兴趣,大大降低了工人安全培训的时间。同时,也为工业生产的实时仿真,提供了新的研究方向。

基于三维可视化的综采工作面过断层开采工艺仿真研究

以淮南矿业集团某矿3232(3)综采工作面跨断层回采为研究对象,利用FLAC3D连续力学分析软件对回采工作面进行了数值仿真分析。依据数值软件仿真结果与矿井设计资料,通过3D MAX、Converse 3D三维仿真软件,创建综采工作面跨断层回采工艺三维可视化仿真系统。为综采工作面复杂地质条件下回采积累了经验。

综采工作面推进速度对顶板岩层活动的影响研究

为了研究综采工作面推进速度对顶板岩层活动的影响规律,以神东矿区上湾煤矿煤层赋存条件及开采参数为研究背景,运用FLAC3D模拟软件,对工作面不同推进速度条件下顶板岩层的应力场、塑性破坏区以及位移场进行了数值模拟;并提取了监测单元的应力值,分析了不同推进速度时顶板岩层的活动情况。结果表明,当推进速度由12m/d减小为3m/d时,煤壁处工作面中部顶板岩层的垂直应力由8.85 MPa增加到9.63 MPa,煤壁前10 m处由17.27 MPa增加到20.02 MPa;顶板岩层的最大破坏高度由7.53m增大到12.61m;顶板岩层的最大下沉量也增加19%;推进速度的减小导致顶板岩层活动频繁,煤层顶板稳定性降低。此研究结果为采场顶板的科学控制和管理提供了理论依据。

官地矿北大巷33411综采工作面托伪顶开采技术

官地矿综采一队在北大巷33411综采工作面采用倾斜长壁后退式全部垮落综合机械化跟顶跟底的方式开采,回采中经选煤及用煤单位反馈此工作面3#煤夹矸较多。为保证煤质,提高经济效益,决定采取逐步托伪顶跟底留顶煤开采的作业方式对此工作面进行回采。

综采工作面三机虚拟协同关键技术研究

针对当前综采工作面虚拟仿真数字化设计程度低、虚拟模型不可控、协同配套运行不匹配不协调的问题,在虚拟现实引擎Unity3D下,对综采工作面三机虚拟协同关键技术进行研究。建立了全景综采虚拟现实场景,重点对三机虚拟模型构建与修补、刮板输送机虚拟弯曲、采煤机虚拟运行行走和采煤机与液压支架相互感知等关键技术进行研究。以端部斜切进刀双向割煤方式为例进行分析,发现原型系统可以非常生动形象且真实地再现综采工作面三机的动态配套关系、姿态和性能等运行状况,并可根据不同的工况对采煤机牵引速度与液压支架跟机距离进行规划。本技术提升了综采虚拟现实的数字化设计水平,可以为综采工作面规划、分析与决策提供足够技术支持。

综采工作面三机虚拟仿真系统设计及关键技术研究

针对综采工作面逐渐向智能化方向发展,以实验室综采工作面三机为研究对象,在unity3d平台下通过脚本组件再现三机运动情况。在unity3d平台下建立综采工作面虚拟场景;运用面向对象的编程思想,详细介绍脚本组件控制采煤机、液压支架、刮板输送机各自的单机仿真以及综采工作面三机的智能协同运动;最后介绍了图形用户界面GUI(Graphical User Interface)的交互控制,通过监控面板实时显示了三机的运动情况及对部分动作的人工控制。本系统在测试过程中运行良好,达到了真实再现综采工作面三机实际工作情况,为以后实现智能生产提供数字化基础的目的。

虚拟仿真技术在监控无人综采工作面的应用

针对目前国内的无人综采工作面存在的问题,提出运用Unity3D虚拟显示软件建立综采工作面模型,通过无人综采工作面设备(重点是液压支架)的实时数据反馈,模拟其运动过程的姿态,以便更好地监视和控制设备的运行,对无人工作面监视和控制的实现提供一种新的辅助手段。重点介绍虚拟仿真技术方案的架构、关键设备和相关协议,及实现的原理与方法。

3_下煤工作面过3_上煤采空区的快速推进技术

通过对我矿首个3下煤层综放工作面过3上煤层综采工作面采空区快速推进技术的实施、观测、研究,了解3上、3下煤层工作面回采的相互作用、相互影响的关系,为今后3上、3下煤层开采提供合理科学的依据,并提前采取切实可行的相应措施,对于指导矿井安全生产,提高矿井煤炭质量和产量,将产生巨大的经济效益和社会效益。

大采高综采工作面矿压显现规律研究

为研究大采高综采工作面的矿压显现规律,以山西某矿3301大采高综采工作面为研究背景,对该工作面的周期来压步距与初次来压步距进行数值模拟和现场实测,结果表明:运用数值模拟和现场实测得出的该工作面的初次来压步距约为45 m,周期来压步距约为23 m,周期来压步距约为初次来压步距的1/2,数值模拟计算结果与现场实测结果一致,数值模拟计算方法可有效应用于大采高综采工作面周期来压步距与初次来压步距的计算中。

综采工作面煤壁片帮影响因素及其控制措施研究

大采高综采模式因设备搬动次数少、采煤效率高等优势多用于厚煤层开采,但在实践过程中也存在一些缺陷,其中煤壁片帮现象最为典型,会对其安全构成严重威胁。本文基于FLAC-3D软件对大采高综采工作面煤壁片帮问题进行分析,研究了几种关键参数对片帮的影响程度,在此基础上提出针对性的片帮问题防治措施,有效保障了工作面的安全。

大采高综采工作面区段煤柱优化设计研究

为了确定沙曲矿28203综采工作面区段煤柱的留设宽度,对工作面的矿压实时动态监测,并对测量值进行分析。通过理论分析和计算得出留设煤柱的合理宽度,使用FLAC3D数值模拟软件研究了留设不同宽度煤柱时的塑性破坏特征,最终确定沙曲矿28203综采工作面区段煤柱留设合理宽度为25 m。现场实践证明,煤柱留设宽度满足相邻工作面的护巷要求。

超长工作面顺槽保护煤柱合理尺寸的确定

针对神华集团海渤湾矿业有限责任公司路天矿300 m综采放顶煤工作面的生产试验,应用FLAC3D来确定顺槽煤柱在受到采动影响时的合理尺寸,通过建立模型模拟计算得出结论：随着工作面的加长,周期来压缓和,在一定程度上减小了对顺槽煤柱的影响;距工作面后方100~110 m处对煤柱的影响范围最大,侧向明显影响范围可达10 m左右,塑性破坏深度为7 m;由于保护煤柱还要受下一工作面回采时的影响,在相同地质条件下浅埋深超长工作面的保护煤柱确定为15 m。

基于FLAC^(3D)数值建模的煤矿综采面回撤锚网支护技术研究

针对现代化煤矿综采工作面回撤技术的发展趋势,在陈四楼煤矿提出了有针对性的技术方案,对综采工作面"锚网支护"关键技术进行了研究,采用FLAC^(3D)模拟支护,得出合理的锚杆支护设计,并对21401工作面锚杆支护主要参数和不同锚杆长度及不同锚杆排距下的数值建模应力场进行分析,且在生产中得到了应用。最后阐述了利用FLAC^(3D)数值模拟下的锚网支护关键技术在现代化矿井综采工作面应用中的重要性。

工作面回采前后围岩应力分布规律研究

为进一步研究龙顶山煤矿15号煤层回采工作面回采前后的围岩应力分布情况,以15206工作面为研究背景,采用FLAC3D模拟软件对工作面头尾顺槽和工作面回采期间的围岩应力情况进行模拟分析,结果表明:位于采空区较远一侧巷道所受竖直应力场较大,在应力场作用下,引起工作面回采煤层中部应力相对较大,很容易出现煤层垮落、片帮等应力显现现象。

基于3DEC的急倾斜薄煤层俯伪斜开采矿压模拟研究

以逢春煤矿急倾斜薄煤层俯伪斜综合机械化开采为工程背景,采用3DEC离散元数值模拟方法,对不同煤层厚度、煤层倾角、顶板岩性条件下的覆岩垮落和支架受力变形规律进行模拟研究。数值分析结果表明,当煤层厚度较小、顶板较破碎或倾角较小时,采场顶板沿工作面倾斜方向的垂直应力、垂直位移和卸压拱高度较大,反之较小;支架工作阻力是工作面中部最大,上部次之,下部最小。根据数值模拟结果,研制出相应的液压支架并进行了工程应用,测试结果表明,支架工作阻力数值模拟结果与实测结果的误差在5.0%以内,该液压支架对急倾斜薄煤层俯伪斜工作面的适应性较好。