声音识别技术在矿井提升系统改造方案中的应用

分析声音识别技术在矿井提升系统改造中的应用,通过构建基于深度学习的声音识别模型,实时监测提升机的运行状态。采用对比实验方法,评估改造前后的系统性能。实验结果表明,基于声音识别技术的智能化改造显著提升了系统的各项性能指标,在提高矿井提升系统智能化水平和运行安全性方面具有重要的应用价值。

深部金属矿开采关键理论技术进展与展望

深部岩体相比浅部岩体具有强流变性、强湿热环境和强动力灾害等差异,相关岩体力学理论和开采技术不再适用于深部金属矿开采.因此本文对深部岩体力学、深部建井提升、绿色开采、智能开采这4个金属矿深部开采的关键理论技术的研究现状进行综述,并针对性提出未来的研究重点.最后,基于现阶段深部金属矿开采的关键技术和理论的研究现状以及存在的问题,提出了发展和完善极深部岩体力学理论、进行原位流态化开采技术研究和应用以及建设超大型深部智慧化无人矿山这3个方面的展望.随着金属矿开采深度不断下降,亟需研究金属矿深部开采相关理论技术,确保深部金属矿产资源安全、高效、经济、环保地进行开采.

深部固体资源开采评述与探索

以国内外深部资源开采现状及其研究成果为基础,综述国内外工业界和学术界对深部的划分和界定,探讨深部界定的标准、深地资源的极限采深及其开采模式;同时对提升运输方式如何适用深部开采的要求、深井开采高温如何调节等进行归纳总结,并提出一些新的构思;特别是针对深部稀有、贵重、战略资源的开采理论与关键技术,结合深部硬岩矿山高应力、高井深和高地温等特点,给出"变害为利"的新策略和初步研究结果。

基于组合导航的超深矿井提升容器状态监测系统

针对浅矿井提升容器仅有速度和位置监测,无姿态、冲击和纵横振动等监测,不满足超深矿井在超深、高速、重载工况下的安全监测需求的问题,设计了一种捷联惯性导航系统(SINS)/旋转编码器/接近开关组合导航式提升容器状态监测系统。通过IMU(惯性测量单元)测量容器加速度和角速度,由SINS解算出容器的速度、位置、姿态和纵横振动等参数,利用信息融合反馈校正SINS,提高监测精度。完成了系统软件设计和硬件搭建,并进行模拟实验,结果表明:系统竖直位置、横移竖直位置和姿态的测量精度分别为30 mm、5 mm和0.4°,竖直位置精度不受提升钢丝绳影响,解决了井筒内GPS和地磁无法使用问题,是一种超深井提升容器状态监测的可行方案。

提升机排绳故障视觉监测图像识别方法研究

针对超深矿井提升机排绳故障在线监测系统现场光照不稳定,多直线目标检测耗时大、稳定性差的难题,根据排绳过程本身所具有的规律,提出一种基于像素灰度分布统计的图像识别方法,并结合图像灰度分布特点,提出一种新的自适应阈值图像分割方法进行图像预处理,介绍了其基本原理并搭建了实验系统进行验证。结果表明,根据该方法对排绳故障进行在线视觉监测能够适应更宽的光照范围,实时性强,能够适应提升机现场复杂的使用环境,实现提升机排绳故障在线监测功能。

超深矿井提升机盘形闸制动系统机电液仿真建模

为研究提升机盘形闸制动系统制动过程的动态性能,建立多绳缠绕式提升机制动系统动力学ADAMS模型,并将油压滞回仿真结果与实验测试结果进行对比验证,同时结合以钢丝绳连续弹性体模型为基础建立的制动负载模型,完成对盘形闸制动系统的动力学建模。建立盘形闸制动系统的液压系统仿真模型,并在Simulink中建立相应的二级制动及恒减速制动控制策略模型。以Simulink为集成环境,采用多软件联合仿真方式建立盘形闸制动系统的机电液一体化仿真系统。运用该系统对提升机重载下放超速工况下的二级制动和恒减速制动性能进行仿真研究。研究结果表明:设计的制动系统机电液各项运行参数合理有效,恒减速制动比二级制动的动态性能更平稳。

超深井提升机钢丝绳拉力强度预测研究

超深井提升机长距离、粗直径钢丝绳在作业过程中受力复杂,建立精确的钢丝绳模型对提高提升系统安全性能至关重要,由于长距离、粗直径钢丝绳具有不同数量级抗拉刚度和抗弯刚度的宏观力学特性,在有限元数值仿真中对粗直径钢丝绳建模仍存在难题。为解决上述问题,因此提出了基于空间杆梁有限元模型的单元耦合建模方法,并进行了力学算例验证。根据1500m超深井提升机系统结构与运行参数,采用单元耦合建模与动力学分析方法进行了钢丝绳和罐笼联合结构作业过程分析,获得了在系统提升、下放作业过程中的钢丝绳张力变化规律和动态特性。研究结果表明在加速度突变阶段,钢丝绳的拉力强度变化最剧烈,钢丝绳张力呈现逐渐减弱的波动性变化。

深井提升动力学研究

随着浅部煤炭资源的日益枯竭,我国煤炭开采朝着深部化和大型化方向发展,新建和改扩建的大型立井年生产能力已达1000万吨,开采最大深度已达1500 m.千米深井在提升过程中,造成提升钢丝绳、容器振荡,特别是自由悬挂平衡尾绳大幅度摆动,严重影响多绳摩擦提升系统向高速度、深度化发展.在国家重点研发计划"深地资源勘查开采"重点专项"煤矿深井建设与提升基础理论及关键技术"支持下,建立了单元数量自动调整的自由悬挂平衡尾绳提升系统动力学模型,揭示了传统提升系统诱发平衡尾绳大摆动的机理;提出了深井SAP提升新模式,构建了多元耦合下的SAP提升系统动力学模型与非光滑动力学模型,揭示了多参数影响下系统的非光滑动力学特性及非线性振动演化规律;研发了适用于深部提升的SAP提升技术与装备,开展了SAP提升技术与装备的现场研究,解决了大强煤矿立井提升系统运行过程中尾绳大摆动、提升容器大振动等关键问题,提高了提升系统高速运行的安全性,消除了尾绳大摆动难控制的问题.

超大规模深井开采若干技术解决方案探讨

介绍了我国超大规模深井矿山的类型,提出了我国超大规模深井矿山由于采用充填法开采所具有的一些技术难题。较为具体地介绍了超大规模深井矿山矿石提升运输系统的确定原则,对采矿方法的结构参数、充填技术和装备进行了探讨。

金属矿山超深矿井提升设备的选型分析

介绍了超深矿井提升设备选型的设计思路,从提升容器、提升钢丝绳、提升机、电机及电控系统、提升系统配置五个方面入手,进行归纳总结。为今后深部矿井开采提升系统的设计提供一些参考借鉴。

基于特征迁移学习的提升机轴承智能故障诊断

针对提升机复杂实际工况导致的现有故障诊断方法准确率低和适应性弱的问题,提出了一种基于深度迁移特征选取(DTF)与平衡分布自适应(BDA)的提升机轴承智能故障诊断方法。对不同工况下的轴承故障信号进行时频分析,提取时域、频域统计特征,采用深度置信网络进行高维深度特征提取。为从高维深度特征集中选取出既有利于故障模式识别,也有利于跨域故障诊断的特征,采用基于ReliefF与域间差异的迁移特征选取(TFRD)方法对各特征的可迁移性进行量化评估,利用TFRD方法对各特征进行类别区分度和域不变性量化评估,采用ReliefF算法处理各类特征数据,获得表征类别区分度的权重值;计算同一特征在不同域间的最大均值差异,构建一种新的特征可迁移性量化指标。基于TFRD方法,选取特征可迁移性大的深度特征构建特征子集,利用BDA对源域和目标域的特征子集进行分布适应,降低两者间的分布差异。采用源域特征集训练故障模式识别分类器,对目标域样本进行故障识别与分类。采用经典机器学习方法、深度学习方法和迁移学习方法构建了8种故障诊断模型,用于与提出的DTF-BDA故障诊断模型进行故障诊断准确率对比。结果表明:① DTF-BDA故障诊断模型能够取得明显优于其他对比模型的性能,最高故障诊断准确率可达100%。② TFRD方法能有效提高基于迁移学习方法构建的故障诊断模型的性能,与迁移成分分析和联合分布自适应相结合情况下的最高故障诊断准确率分别可达96.46%和97.67%。

超深矿井钢丝绳张力平衡装置动态响应分析

为探索超深矿井提升机张力平衡装置在不同激励下的动态响应规律,考虑管道沿程压力损失和泄漏,建立了张力平衡装置在提升过程中的动力学模型,并采用正弦信号和阶跃信号模拟提升过程中钢丝绳纵向振动及换层缠绕对绳长的影响,得到两种激励下张力平衡装置的动态响应规律。分析结果表明:当振动幅值和频率的组合为(0.10 m,0.80 Hz)、(0.18 m,0.63 Hz)、(0.24 m,0.57 Hz)时,钢丝绳张力差最大值约为无振动时钢丝绳初始平均张力的10%,符合煤矿安全规程的要求;钢丝绳换层缠绕所引起的钢丝绳长度变化小于0.10 m时,张力平衡装置可以将钢丝绳最大张力差控制在安全提升所允许的范围内。

大直径深钻孔用载人提升舱设计与应用

大直径深钻孔用载人提升舱设计是在分析已有国内外提升舱参数基础上,集成并创新设计了满足580〜620 mm钻孔直径,700 m钻孔深度单次单人提升救援使用要求的提升舱,在确保安全可靠前提下,对舱体、导向装置、防断绳保护装置、主舱体和脱开装置、缓冲装置、通讯元件等进行了设计和阐述。仿真分析和现场试验测试表明:舱体结构稳固,上下导向顺畅,防断绳保护装置,脱开装置,缓冲装置等部件功能达到设计要求,关键部件运行正常,能够满足700 m深度内被困矿工人身安全和安全快速提升救援需要。

超深矿井提升机钢丝绳与绳槽接触研究

通过建立钢丝绳和绳槽的协调表面无摩擦的接触模型,推出了接触压力分布、接触半角和应力场表达式,并得到了封闭型式的数值解。结果表明:第1层绳圈径向力仅当上层钢丝绳压在上面时才发生明显跃变;左、右绳区同一绳圈离左、右腹板距离不一致引起径向力差值越来越大;钢丝绳与绳槽的接触半角和钢丝绳所受径向力呈正相关变化;法向压力仅分布于接触区域内,在?(28)0°(?为接触角变量)处取得最大值,在接触边界和非接触区内为0;绳槽表面环向应力在?(28)0°和?(28)?时存在最大压缩应力和最大拉伸应力;绳槽内部最先发生塑性变形,与钢丝绳接触的边界处因局部应力集中易发生疲劳破坏。研究结果对于深入研究和提高超深井提升机钢丝绳寿命以及提升运行安全性具有重要的参考价值。

一种基于卷筒外轮廓特征的提升机排绳自稳定监测方法

提升机卷筒排绳状态监测是保证设备正常工作的重要方法。通过建立不同排绳状况下的卷筒外轮廓模型并分析边缘特征,归纳出层间跳变次数可以作为排绳状态的评价指标。针对监测过程中视频图像倾斜、振动等影响监测稳定性的问题,采用层级聚类方法,能够快速且准确地进行图像的纠偏与判断。对多种类型的卷筒进行监测实验,并与目前的主要方法进行了对比分析,得出该算法具有耗时短,应用范围广,稳定性高,准确率高的优点,具有很好的监测效果。

深井提升钢丝绳故障分析及其可靠度仿真

为了理清深井提升钢丝绳故障类型,故障原因以及各类故障之间的逻辑关系,找出深井提升钢丝绳故障的主要影响因素,文章采用了故障树分析法建立深井提升钢丝绳故障树模型,并对其进行了定性和定量分析。基于MATLAB软件建立了深井提升钢丝绳可靠度仿真模型,得出了其可靠度及故障概率密度变化曲线。研究结果表明:钢丝绳的扭转是引起深井提升钢丝绳故障的主要原因;深井提升钢丝绳的各类故障主要发生在钢丝绳投入使用的前期。

一种矿井提升容器的深度测量方法

设计了一种基于编码电缆/旋转编码器多传感器组合测量的位移监测系统,用于测量深井中矿井提升容器的深度。该系统中编码电缆分段铺设在矿井中段附近,相邻的两段编码电缆之间用多芯电缆连接,通过编码电缆实现提升容器爬行停车时的位置高精度检测;测量过程中编码器全程测量,并且与编码电缆的数据进行相互参照。介绍了硬件及软件系统的设计,实验结果表明:该位移监测系统能够保证提升容器在爬行停车时的位移检测误差在6 mm以内,提高了提升容器运行时的可靠性和安全性,为实现超深矿井开采创造了良好的条件。

多绳缠绕式超深矿井提升机主动调绳装置性能研究

针对多绳缠绕式超深矿井提升机主动调绳装置,探究多绳缠绕式超深矿井提升机浮动天轮主动调绳能力。采用电液伺服系统实现浮动天轮的主动调绳,调整钢丝绳张力差。通过建立提升系统的数学模型,创建MATLAB/simulink模型,对系统进行仿真,分别用不同的正弦扰动频率模拟钢丝绳振动,用阶跃扰动模拟钢丝绳在卷筒上层与层过渡的工况,分析在提升机运行过程中实时调绳的能力,获得调节钢丝绳张力的规律,对多绳缠绕式超深矿井提升机主动调绳装置设计有一定的指导意义。

多绳缠绕式超深井提升机提升段钢丝绳动态张力检测方案研究

针对多绳缠绕式超深矿井提升机在运行中存在提升段钢丝绳动态张力测量难且动荷载对安全生产影响较大的问题,在充分考虑动态工况下,结合提升系统受力情况,建立数学模型和方程,提出了准确实用的检测方案,从而实现提升段钢丝绳动态张力的可靠检测,保障超深矿井提升机的安全运行。

基于卷积神经网络的矿井提升机制动系统故障诊断方法

可靠的制动系统是矿井提升机安全运行的重要保障。为了充分利用矿井提升机运行过程中的监测数据判别提升机的运行状态,并进一步对其进行故障诊断,将深度学习方法引入到提升机的故障诊断中,提出了一种基于卷积神经网络(convolutional neural network,CNN)的提升机制动系统故障诊断方法。首先,分析了提升机制动系统的故障机理,并由此确定了监测参数,采集了提升机正常状态和故障模拟状态下的监测数据;然后,建立了基于CNN的提升机制动系统故障诊断模型,将监测数据进行编码生成了故障诊断数据集,使用梯度下降法对神经网络进行了训练,迭代更新网络结构参数;最后利用测试数据集分别对传统反馈神经网络模型(back propagation,BP)和CNN诊断模型进行了对比验证。结果表明,CNN诊断模型的准确率要高于BP诊断模型,能够达到99.37%的准确率。该方法能够充分利用监测数据进行诊断,不受专家的主观干预,提高了诊断的准确率。