低阶煤基炭材料研究进展

低阶煤因其储量丰富、富含多环芳烃有机物、含碳量高、成本低等特点,被认为是炭材料的优质前驱体。然而,由于不同低阶煤的灰分、微观结构、界面的差异,导致了煤基炭材料结构、性能难以有效调控的问题。近年来,研究人员提出了低阶煤基炭材料微观结构、表界面调控的有效方法。本文重点总结了低阶煤制备吸附活性炭、电容炭、硬炭、石墨和纳米炭材料的差异化策略,进一步讨论了煤种和工艺对煤基炭材料的微观结构、界面特性和官能团种类等的影响。同时介绍了煤基炭材料在吸附、超级电容器和碱金属电池中的应用。最后,展望了低级煤基炭材料未来研究的方向和挑战。

迎采对掘巷道密集孔卸压及分段控制技术研究

针对炭窑坪煤矿坚硬顶板迎采对掘巷道变形破坏严重、难以维护等问题,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了该类巷道围岩的垂直应力动态演化规律,揭示了动静载叠加扰动效应下巷道围岩变形破坏机理,提出了“密集孔切顶卸压及分段控制”技术。结果表明:迎采对掘巷道的垂直应力分布在走向上呈现3个阶段,即起始阶段(超前工作面50 m以外)、快速升高阶段(超前工作面50 m至滞后150 m范围内)、稳定阶段(滞后工作面150 m以外);迎采对掘巷道变形破坏原因为采空区大面积悬顶产生的侧向支承压力与邻近工作面采动产生的动载相互叠加作用;提出的“密集孔切顶卸压及分段控制”技术具体为在工作面煤柱侧顶板布置直径65 mm、深度18 m、孔间距400 mm的密集钻孔,在工作面采动影响下,钻孔间塑性区导通,主动控制基本顶断裂位置。实践表明,采用密集孔卸压及分段控制技术对类似巷道围岩稳定性控制具有指导意义。

基于相模变换的柔性直流电网短路故障电流计算

精确的短路故障电流计算对柔性直流电网的器件选型、参数设计以及继电保护研究十分重要。针对现有短路故障电流计算方法未充分考虑直流线路极间耦合的问题,文中提出一种基于相模变换的柔性直流电网短路故障电流计算方法。首先,建立换流站与直流线路的故障等值模型;然后,利用相模变换实现柔性直流电网正极与负极的电气解耦,并获取柔性直流电网在模域内的节点阻抗矩阵;接着,结合柔性直流电网的故障边界条件,计算出柔性直流电网短路故障电流的复频域值,并利用矢量拟合得到故障电流的时域值;最后,利用PSCAD/EMTDC仿真验证所提故障电流计算方法的有效性。仿真分析结果表明,在直流电网发生故障且换流站尚未过流闭锁期间,所提故障电流计算方法能够精准描述直流故障电流的变化规律。

堆栈自编码器下机电故障信号多尺度滤波方法研究

煤矿机电故障信号组成成分较复杂,会导致煤矿机电故障诊断质量下降。对此,提出基于堆栈自编码器的煤矿机电故障信号多尺度滤波方法。首先,采用非线性时间序列以及相空间重构的方式构建煤矿机电故障函数并采集故障信号。其次,通过成本函数与稀疏约束相结合的方式设计堆栈自编码器,将采集到的故障信号输入堆栈自编码器,以实现故障信号分类。最后,以分类结果为基础,通过集合经验模态分解(EEMD)将故障非平稳信号转变为平稳信号,并采用多尺度滤波对故障信号展开寻优处理,以获取煤矿机电故障的多尺度调解信号,从而实现煤矿机电故障信号多尺度滤波。经试验验证,所提方法对故障信号进行多尺度滤波处理后,大多数频率成分得到了保留,同时滤除了不需要的频率成分。煤矿机电故障诊断准确率平均值为99.71%、诊断时间平均值为0.24 s。该方法能够实现准确、快速的煤矿机电故障诊断。

面向绕组监测的磁隔离直线变压器脉冲源研制

针对脉冲频率响应法中对激励信号的波形要求,研制了磁隔离型直线型变压器脉冲信号源,用于产生高压纳秒脉冲信号。该脉冲源采用三级模块结构,并采用MOSFET作为放电主开关,每级模块包含4个MOSFET(两串两并)。MOSFET驱动电路中摒弃了常规光隔离驱动,采用磁隔离方式驱动MOSFET开关,仅采用两个磁芯驱动12个MOSFET开关。输出的高压脉冲信号为:电压幅值最高可达1 500 V,脉冲宽度100~600 ns可调,上升沿及下降沿均小于20 ns,高要求地满足脉冲频率响应法中激励信号的要求。此外,该结构简单,易实现,以磁隔离方式驱动,能够降低研制成本及降低现场环境中的光信号干扰。

基于关键块破断特征的区段煤柱设计研究

为了快速确定布尔台煤矿42204工作面区段煤柱的宽度,通过数值模拟手段,分析了不同关键块体对煤柱承载特征的影响,结合极限平衡理论,共同确定了区段煤柱宽度为25 m是最佳设计。实际工程应用结果显示,25 m区段煤柱有效维持了巷道的稳定性,煤柱横向位移量在合理范围,保证巷道稳定性的同时,间接提高了矿井的经济效益,符合矿井生产需求。

寸草塔二矿下层煤过集中煤柱矿压防治技术研究

为解决浅埋煤层工作面过上覆采空区遗留集中煤柱期间容易引发强烈动载矿压灾害的问题,以寸草塔二矿31109工作面为研究背景,综合运用理论分析、数值模拟和现场试验等手段,对工作面过集中煤柱时受力、矿压显现特征进行研究。结果表明,31109工作面回采通过上覆采空区遗留集中煤柱时,煤柱失稳破坏后其顶板与工作面采空区顶板同时破断,垮落时极易引发强烈的动载矿压灾害;现场通过采取下层煤回采巷道补强支护、上覆煤柱水力压裂等措施后,31109工作面回采巷道顶底板移近量最大193 mm,两帮移近量最大150 mm,且工作面支架工作状态良好,确保了31煤工作面安全通过集中煤柱。

利用LiDAR揭示采煤沉陷区人工修复植物群落冠层结构分异

以陕西大柳塔煤矿国家水土保持科技示范园内采煤沉陷区为试验区域,利用无人机获取激光雷达数据,估测植物群落冠层结构参数,并揭示不同植物配置模式下冠层结构的差异。结果表明:利用LiDAR数据能够准确可靠地估算植物群落冠层高度、冠盖度、叶面积指数、叶高多样性4个冠层结构参数;研究区水平方向上的冠盖度与垂直方向上的冠层高度、叶高多样性之间存在显著的正相关关系,水平方向上的叶面积指数受垂直结构影响较小;植物配置模式对群落冠层结构具有显著影响。生态修复后乔木群落的垂直层次结构较好,而灌木群落在水平结构上表现较好。研究表明基于无人机的激光雷达遥感方法可以有效揭示采煤沉陷区生态修复植物群落冠层结构的异质性,为矿山生态监测与评价提供基础数据和科学依据。

矿井工作面透射探测信号同步传输系统设计与开发

矿井地质透明化是煤炭智能开采的基础保障,基于地质雷达的CT透射探测可实现大跨度(80~300 m)开采区内隐伏致灾体的高精度探测,地质雷达纳秒级高频同步脉冲信号和人员通信信息能否实现长距离实时移动传输,直接决定了大跨度工作面地质雷达CT透射探测的工作效率和探测精度。针对信号传输效率低、难以同步的难题,提出了一种基于地质雷达的矿井工作面CT透射探测光纤传输与通信控制方案,设计开发了智能化信号同步传输通信系统,采用STM32F407作为主控芯片辅以语音采集与播放电路、光电转换及传输电路等构成通信系统的硬件部分,基于Keil u Vision5开发环境设计开发了通信系统的控制软件部分,形成了通信手持终端样机,旨在实现矿井工作面CT透射探测光纤传输与同步通信。测试结果表明:该系统在矿井条件下的实时传输距离可达到6000 m,地质雷达高频同步信号和语音信号的传输延迟时间分别为5.93 ns/m和1.9 ms/m。与现有的传输通信方式相比,该系统简化了雷达系统结构,实现了地质雷达高频同步信号和语音信号的长距离实时移动传输,为构建矿井地质安全保障平台提供了技术支撑。

基于选煤厂智能化创建的安全管理

随着中国制造2025发布,现代通信技术,计算机网络技术以及智能装备升级改造飞速发展,各行业均向智能化建设方向进军,借助智能化项目可全面提升安全生产效率,明显提高产品质量,实现精细化的安全生产管理。探讨选煤厂存在安全问题,详细分析选煤厂智能化项目助力安全管理的具体表现以及智能化选煤厂安全管理的重要性,通过选煤厂智能化创建,可实现人、机、环、管4方面的和谐统一,为选煤厂安全管理提供了充分保障。

融合场景理解与机器视觉的矿山巡检机器人导航避障研究

近年来,随着机器人技术和人工智能技术的迅猛发展,越来越多的矿山企业开始采用机器人进行巡检和监测,以提高生产效率和降低人工巡检成本。然而,由于矿山环境复杂多变,存在大量的障碍物和危险因素,传统的巡检机器人往往不能满足实际需求,需要引入一些先进的场景理解和机器视觉技术,以提高机器人的导航和避障能力。提出了一种基于融合场景理解与机器视觉的矿山巡检机器人导航避障方法。首先,通过机器视觉技术对矿山环境进行识别和定位,获取当前机器人所处的位置和周围场景信息。然后,利用场景理解技术对矿山场景进行分析,包括识别各种矿石、设备和人员,并对矿山环境中的障碍物进行检测和分类。最后,将融合后的场景理解和机器视觉信息应用于机器人的导航和避障控制。试验结果表明:所提方法能够有效提高机器人在复杂矿山环境下的导航和避障能力,对于推动智能矿山建设、提高矿山生产效率、降低巡检成本具有一定的意义。

采煤机免维护链轮组研究与应用

对采煤机行走机构链轮组结构进行改进设计。根据采煤机实际工况,结合轴承的损坏情况,对链轮进行受力分析和理论计算,研制了免维护自密封轴承。对链轮材料选择及热处理工艺进行了研究,大幅度提高了链轮弯曲和接触疲劳寿命。

数控机床误差补偿关键技术及其应用研究

数控机床是一种利用数控系统控制机床运动和加工过程的先进设备,其加工精度和质量受到多种因素的影响,如滚珠丝杆的螺距误差等。螺距误差会导致机床定位精度降低,影响加工精度。为解决这一问题,文章研究数控机床误差补偿的关键技术及其应用,介绍数控机床误差补偿的原理,分析数控机床误差补偿的基本要素,并设置数控机床误差补偿参数结构体及误差补偿流程,最后进行数控机床误差补偿实验。通过实验发现,加入补偿后,X轴的各项检验指标都得到显著改善,均满足国标允差值要求。

选煤厂照明节能技术

选煤厂能源和资源消耗量大,照明系统是选煤厂关键组成部分之一,对于电力资源需求相对较大。为保证选煤厂照明系统的绿色化和节能化,提高选煤厂经济性,对选煤厂照明节能技术进行研究。分析了选煤厂照明节能系统的改进方法;从采用高效光源、保证照明质量及确保控制方式合理性等方面提出了优化选煤厂照明节能的设计方法;基于灯具选型要求、选煤厂照明节能技术应用及智能化照明节能控制系统等方面分析了选煤厂照明节能技术的应用。研究成果对提升选煤厂照明系统管理,提高照明系统的利用效率,实现能源、资源等节约发展目标具有重要意义。

煤矿薄基岩条件下巷道掘进工艺分析

随着大柳塔煤矿对52煤、22煤煤层的深度回采,在开拓巷道、准备巷道的掘进过程中常遇到顶板基岩变薄,造成支护困难、淋水大、巷道成型差等难题,严重影响掘进安全及掘进效率,如何选择一套较好的掘进工艺,实现高效、安全掘进是现阶段采矿学者需解决的技术难题之一。以大柳塔煤矿22316工作面运顺、回风措施巷掘进为例,介绍了薄基岩条件下支护、循环、人员组织3方面改优化策略,为同样条件下其他巷道安全、高效生产提供借鉴意义。

某管道支架改造承载性能分析

某厂区管道支架及桁架自投产使用至今已10余年,今后计划进行设备改造,荷载类型及数值均发生改变。结构的承载能力是否能够满足要求,需通过检测、鉴定后进行承载性能分析方可得出。通过现场检查,发现该结构部分构件存在防腐层剥落及变形等损伤问题,地基基础未见明显缺陷或损伤;通过荷载调查,获取该结构当前及计划改造后的各类设备的实际荷载值;根据现场情况,采取针对性的现场检测,获取材料实际强度、构件截面尺寸、涂层厚度及构件变形。在此基础上,通过分析,采用合适的建模软件及计算方法进行建模计算,得出改造后支架及桁架的承载力仍能满足要求。通过对该类管道支架荷载改变后的承载性能分析,为今后同类结构的安全性评价提供了参考依据。

下伏煤岩体移动变形规律数值模拟研究

为探究保护层开采后应力和煤层变形量分布规律,通过FLAC^(3D)数值模拟软件,以正在进行开采工作的保德煤矿8#煤层群为研究对象,分别对8#煤开采过程中走向和倾向的煤层变形量以及应力场的演化规律进行分析。研究结果表明:随着工作面的推进,工作面四周煤岩体应力集中越来越明显,下伏煤岩体的卸压效果也越来越显著,而且煤层走向和倾向上的应力集中均主要表现在z方向,对水平应力的影响较小;当工作面回采距离增加时,下伏煤层的走向相对变形量由倒V形分布变为M形分布,倾向相对变形量由倒U形分布变为M形分布。

掘锚面除尘技术优化及应用研究

针对矿井采用掘锚机+梭车+联运机掘进期间工作面粉尘浓度高的现状,根据寸草塔煤矿掘锚面产尘现状,优化掘锚面除尘系统,利用ANSYS软件建立巷道粉尘扩散几何模型,研究粉尘浓度的扩散规律,验证除尘体系的应用效果。回风流采用感应气水喷雾与高压喷雾相结合的防尘布局。结果表明:掘锚面司机处全尘浓度由283.6 mg/m3降低至10.5 mg/m3,降尘率达到了96.3%,改造综合防尘系统后取得了较好的除尘效果。

基于负荷预测的西北地区供暖系统仿真研究

当前我国西北地区冬季供暖系统运行中存在较大能源浪费现象。以一实际供热系统为例,使用MATLAB/Simulink软件建立供暖系统模型,针对供暖系统运行控制中存在的大惯性和大滞后性这一问题,使用负荷预测技术来对供暖系统进行控制调节。结果表明:使用负荷预测控制时室内温度控制在19℃±1℃的波动范围内,并且模拟温度与实际测量温度波动范围小,误差满足正态分布,负荷预测模型设计合理。该方法对改善冬季供暖系统运行能效有较大促进作用。

新能源光伏电站EPC总承包模式探讨

为保证新能源光伏电站的应用能够更好满足当前电能需求量大的现状,对光伏电站以及EPC总承包模式进行了概述,并分析其模式的优势所在,针对其模式的四个过程进行了详细的论述,为其应用在实际的建设项目中提供了参考依据。