基于ROI边缘图像直线特征的井下带式输送机跑偏故障检测方法

针对井下带式输送机跑偏故障,传统故障检测容易受到噪点干扰,导致故障检测结果与实际不符的问题,提出结合ROI边缘图像直线特征对井下带式输送机跑偏进行故障检测,利用ROI方法锁定目标图像边缘,构建边缘检测器,设计图像边缘搜索路径,获取图像边缘信息。围绕某一特定区域进行模板匹配,采用外接正方形作为最优外接点,根据定位接点像素,按照空间递增顺序进行排序形成点集,避免噪点干扰。试验结果表明,根据ROI边缘图像直线特征变换原理,通过对点线对称,计算特征直线任意一点与原点距离,实现了从图像到参量空间的映射。同时,根据MT-CNN方法实现多层协同检测,结合ROI边缘图像直线坐标之间约束关系,实现了输送机跑偏故障检测。该方法图像灰度图谱与实际图谱一致,检测结果与实际数值误差最大值为50 mm,具有精准检测结果,可为井下带式输送机跑偏故障检测提供决策依据。

浅埋低采高综采工作面安全高效回采技术研究

补连塔煤矿22501综采工作面宽度300 m,推进长度562.3 m,回采面积16.8万m2。煤厚1.5~1.8 m,煤层平均厚度1.6 m,倾角为1°~3°,地层总的趋势是以极缓的坡度向北西倾斜的单斜构造,倾角1°~3°,断层不发育,后生裂隙发育。根据四壁顺槽揭露情况,工作面无断层、冲刷等构造。对工作面初次来压及周期来压,特殊地质条件下来压情况进行了详细介绍,对类似综采工作面的回采具有指导意义。

煤矿井下带式输送机故障智能诊断

针对带式输送机托辊轴承故障诊断中振动信号提取特征困难而导致故障诊断精度较低的难题,提出了一种基于一维卷积神经网络(1DCNN)和极限学习机(ELM)的托辊轴承故障诊断方法。首先,根据具体的故障诊断任务,对采集到的数据进行划分,并进行傅里叶变换。然后,利用1DCNN提取故障特征,根据提取的故障特征利用ELM进行故障分类。测试精度均达到100%,用时分别为2.82和2.42 s。通过与ELM、随机森林、K最邻近法、支持向量机和卷积神经网络等方法对比,体现了所提方法的优越性。结果表明:采用1DCNN和ELM相结合的诊断方法,其诊断效果相比单一方法更好,能够满足煤矿领域托辊故障诊断需求。

变工况下的煤矿清挖输送机速度自适应PID控制技术

煤矿清挖输送机速度控制是输送机运行的关键。依据工况的变换,煤矿清挖输送机运行中需要及时转换为对应工况下的速度,以保证运行稳定。为此,提出变工况下的煤矿清挖输送机速度自适应PID控制技术。建立煤矿清挖输送机能耗模型和系统模型,通过相关性分析方法获取运输量与带速之间的互相关关系。在PID控制器的基础上设计专家PID控制器,将能耗最小作为控制目标,结合运输量与带速之间的关系对煤矿清挖输送机速度展开自适应控制,并在控制过程中通过RC滤波器提高PID控制器输出信号的平滑性,避免控制过程中出现振动现象,完成煤矿清挖输送机速度的自适应控制。结果表明:在不同工况下进行实验,所提方法的能量消耗率在0.24 W/kg以下;速度控制曲线与设定速度曲线基本相符,且控制误差低于5 m/s;角速度曲线较为平稳;不同工况下得到的响应稳定性在98%以上。表明所提方法具有较强的实用性。

补连塔煤矿12511工作面覆岩导水裂隙带发育特征

采动诱发覆岩导水裂隙带发育范围探测及机理研究对于科学指导煤矿井下涌水量统计、工作面水害防治及保水开采具有重要意义。本研究以神东矿区补连塔煤矿12511工作面为地质原型,基于物理模型试验对工作面开采引起的导水裂隙带发育高度进行研究,并通过钻孔视频与冲洗液漏失量的结果进行综合评定。研究结果表明:物理模型试验测试的顶板初次来压步距50.6 m,平均周期来压步距为15 m,岩层断裂角变化范围为32°~60°,平均51°,顶板基本运动方式主要为离层、弯曲、断裂、回转、垮落;工作面从100 m位置到推进至200 m位置过程,随着顶板的破断并不断压实,覆岩裂隙密度从初次来压时的20条/m降至16条/m。冒落带发育高度35.7 m,裂隙带发育高度为118 m,依据现场钻孔视频与冲洗液流失量监测结果,认定导水裂隙带高度为93.12 m,冒落带高度为36.52 m,裂采比为16.63∶1。研究证明了基于物理相似模型试验得出的导水裂隙发育特性结果的合理性,对于推动覆岩导水裂隙带发育高度的研究具有重要意义。

基于FLAC3D的考虑实测主应力与计算模型边界斜交的模型初始应力场生成

进行地下采矿FLAC3D数值模拟时,正确地在模型中生成初始应力场尤为重要。考虑到实际工况,常需在计算模型中进行多次开挖和分组,而为了方便多次开挖和分组,建模时可能会出现实测主应力与模型边界斜交的情况。为研究实测主应力与模型边界斜交情况下的初始应力场生成方法,应用弹性力学空间问题基本理论求解了作用于模型边界的应力值,运用莫尔圆极点法和力的平衡法确定了作用于模型边界应力的方向,并最终采用以应力边界控制为主、以位移边界控制为辅的准应力边界控制法在模型中生成了初始应力场。将计算平衡后模型中的各主应力值和方向与实际情况对比,模型中各标高位置上的主应力值与实际值几乎相同,各主应力的方位也与实际情况相符,从而证实了准应力边界控制法正确合理,可为类似情况下的初始应力场生成方法提供借鉴。

特厚煤层超大采高综采工作面冒顶防治技术

在煤矿开采过程中,伴随着开采装备水平的提升,为了提高煤炭资源回收率,一次采全高的超大采高综采工作面占据比例逐年增加,冒顶片帮的几率也随之增加。本文以上湾煤矿12403综采工作面冒顶事故为背景,从注高分子材料、铺设假顶和处理大块矸石三个方面介绍了超大采高工作面冒顶防治技术,为超大采高综采工作面面临的冒顶问题提供了明确、有效的解决措施。

大采高综采工作面矿压规律研究

为保证综采工作面安全、高效回采,以补连塔煤矿22406综采工作面为研究背景,通过现场观测、理论分析、数据采集对大采高综采工作面进行综合的矿压分析,以初次来压、周期来压、支架阻力为手段,重点研究了其在回采期间的变化规律。研究表明,初采期间进行水压预裂起到一定效果,矿压显现不明显;工作面存在大小周期来压的情况,同时受构造应力影响较大;靠近采动侧和机头侧,动载系数变化较大;支架阻力表现一定的富裕性,充分保证了工作面回采。

浅埋低采高综采工作面矿压显现及顶板活动特征研究

介绍了补连塔煤矿33401综采工作面概况,对补连塔煤矿33401综采工作面初次来压、周期来压以及末采期间矿压进行了详细的分析,并详细阐述了33401综采工作面回采过程中遇到的问题及具体解决措施,对类似综采工作面的回采具有借鉴意义。

大采高综采工作面过地质构造研究

针对大采高综采工作面通过侵入的大断面冲刷带所带来的煤机截割困难、矿压异常等难题,本文以补连塔煤矿大采高综合机械化采煤工作面为例,总结了利用定向钻探技术对大采高综采工作面内冲刷带的探测方法,根据定向钻探结果研究确定了大采高综采工作面通过冲刷带的方法,总结了大采高综采工作面通过冲刷带的关键技术,分析了大采高综采工作面推过冲刷带期间矿压显现规律,为类似地质条件的综采工作面通过冲刷带提供一定的借鉴。

超长综采工作面过下部空巷技术研究

454 m超长综采工作面过下部空巷时,液压支架底座经过巷道正上方时可能造成下部空巷垮塌,造成工作面人员和设备安全隐患。本文介绍了454 m超长综采工作面过下部空巷的割煤工艺、工作面调斜设计和下部空巷的支护技术。研究结果表明,454 m超长综采工作面采用该技术通过下部空巷时,既没有造成下部空巷垮塌造成的工作面人员和设备陷入垮落区事故,也没有造成工作面刮板输送机窜动。

一面四巷瓦斯抽采对采空区遗煤自燃影响数值模拟研究

为研究高瓦斯易自燃煤层不同瓦斯治理条件下采空区自燃“三带”及温度场分布变化规律,结合某高瓦斯易自燃工作面的实际条件,构建了“一面四巷”采空区自然发火物理模型,将程序升温试验得到的煤样氧化耗氧参数和放热参数应用到数值模拟中,分别研究了不同供风量、低抽流量及高抽流量对采空区自燃“三带”及温度场分布的影响,定量分析了氧化带最大宽度、氧化带面积和采空区最高温度点等参数随供风量、低抽流量及高抽流量的变化规律。结果表明:在模拟测试范围内,提高供风量、低抽流量及高抽流量均会造成采空区漏风量增多,不利于采空区遗煤自燃防治;最高温度点变化不明显(仅在1 K范围内变化),高抽流量变化对采空区氧化带宽度和面积及最高温度的影响大于供风量和低抽流量;氧化带最大宽度随供风量增大而增加,采空区最高温度和氧化带面积随供风量增加而减小,供风量从1600 m^(3)/min增加到1900 m^(3)/min时,氧化带最大宽度增加了2 m(74~76 m),最高温度降低了0.1 K(315.38~315.28 K),氧化带面积减小了180.08 m^(2)(8669.49~8489.41 m^(2));氧化带最大宽度随低抽流量增大而增加,采空区最高温度和氧化带面积均随抽采流量增大而增加,低抽流量从200 m^(3)/min增加到300 m^(3)/min时,氧化带最大宽度增加了2 m(75~77 m),最高温度升高了0.152 K(315.340~315.492 K),氧化带面积扩大了51.56 m^(2)(8553.79~8605.35 m^(2))。高抽流量从80 m^(3)/min增加到240 m^(3)/min时,氧化带最大宽度保持在75 m,最高温度升高了0.76 K(315.13~315.89 K)。

上湾煤矿特大型井工煤矿安全管理人员基本安全素养研究

管理人员基本安全素养不到位是神东煤炭集团某些矿井发生安全事故的主要原因之一。在研究分析安全生产管理中的主要矛盾和问题的基础上,抓住煤矿安全管理人员这个关键少数,研究提出“知-畏-行”安全管理理念,即知晓各项安全管理制度和标准,保持对各项制度和标准的敬畏之心,执行管理严格认真;提出安全管理人员培训应做到“应知-应会-应关注”,即自己对管理制度了然于心的同时还应会向员工讲解示范;应关注对人员的分类建档、人岗匹配等;关注机电维护维修制度,形成设备“安全防护密码”;关注井下环境状况,严格执行环境管理制度;在管理上加强案例学习,落实不安全行为管控和隐患排查工作,强化故障处理能力。上湾煤矿落实两个三维一体,提升了管理人员自身安全素养和安全管理水平,实现高水平的可持续安全生产。

现代化煤矿机电运输及自动灭火系统研究与应用

目前国内煤矿辅助运输车辆灭火装置主要以手动干粉灭火器为主,由于煤矿特殊的环境,灭火效果有限,不能满足实际需求。为了预防煤矿运输事故,基于煤矿辅助运输的发展现状,研究了车载自动灭火系统,研究表明,该系统可通过对车辆好在隐患信息的获取、处理和反馈,实现现场火灾故的预防(如高温、爆炸等),从而提高辅助运输现场安全管理水平。

综采工作面薄煤层开采矿压显现规律研究

针对超长综采工作面回采时矿压显现比较剧烈,易发生煤壁片帮、冒顶压架等事故,以补连塔煤矿454 m超长综采工作面薄煤层开采为研究对象,根据现场实际观测和对支架压力数据分析,对454 m超长综采工作面回采过程中矿压显现规律进行了研究,总结了工作面直接顶初次来压时的压力显现情况以及基本顶初次来压和周期来压时的压力显现情况和来压步距,为类似条件的工作面开采提供一定的借鉴。

无线式拉绳纵撕保护装置设计与工艺研究

针对煤矿带式输送机拉绳纵撕保护装置在使用过程中存在拉绳纵撕接线困难、传感器容易损坏、线路容易受潮导致绝缘下降等问题,设计了一种无线式拉绳纵撕保护装置,介绍了该装置的设计思路、系统组成以及工作原理,详细阐述了该装置的设计工艺。该装置具有动作灵敏、无误动作、节约成本、安装方便等优点,能够有效提高煤矿带式输送机的运行可靠性,降低了设备故障率。

智能化采煤机电控系统的现状与发展方向

分析了智能化采煤机电控系统的组成、功能、应用等现状,详细阐述了智能化程度提升、远程控制与无人化开采、大数据分析与决策支持、新能源与清洁能源的应用等智能化采煤机电控系统的发展方向。通过在煤矿实际应用表明,智能化采煤机电控系统降低了工人的劳动强度,显著提高了采煤效率和安全性能。

煤矿智能化综采工作面的控制理论与实践

智能开采是煤矿安全高效生产的重要手段,更是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑,基于智能化综采工作面理论研究和现场实践,提出以智能化控制为中心、以人工智能为表征的智能化综采工作面控制理论,并采用相似模拟和数值模拟分析了采煤机、液压支架、刮板输送机、液压泵站对智能化控制中心发生诱发机制,从远程控制的角度对智能化综采工作面进行现场实践。研究结果表明,人工智能的应用程度是智能化综采工作面实现的主要因素;受信息化向自动化过度阶段的影响,5G通讯和大数据引入的进步还有较大空间,也是实现智能化的必要条件;验证了智能化综采工作面的控制理论的有效性,从而提高煤矿现场安全管理水平和智能化进程对行业进步的激励作用。

大采高褶曲带矿压显现特征研究

为研究大采高过褶曲时矿压分布特征,以补连塔煤矿12514综采工作面为工程背景,选取工作面自开切眼推进310 m距离发生的来压特征及支架载荷分布情况进行分析,得到以下结论:(1)受褶曲构造和大采高影响,工作面来压步距差异较大,来压较强烈。(2)构造应力场与采动应力场的相互叠加,使得褶曲附近支架阻力大,来压步距短、带压距离长。(3)相比较下坡开采,上坡开采时来压步距长,支架阻力高。(4)来压时支架阻力超过工作阻力占比不足5%,选用的支架适应采场条件。(5)工作面在下坡开采时支架阻力大于上坡开采,大于水平开采,褶曲区域未来压时载荷低于45 MPa,且高载荷占比均小于来压时支架高载荷占比。

煤矿井下通风能力的核定讨论

在煤矿开采中,受到井下恶劣环境的干扰,需要做好通风工作,预防瓦斯超限等事故发生。为此,以A煤矿井下作业为例,基于对主采作业面地质的了解,从采煤面、掘进面、硐室、备用工作面、其他用风巷道等用风地点出发,进行需风量的计算。结合实际通风情况,展开通风能力的核定,得出进风量监测数值大于需风量计算值,可以满足矿采用风需要。最后进行风量计算的验证,得出各地点风量满足《煤矿安全规程》的有关规定。