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煤矿井下巷道行驶车辆车前障碍物检测方法研究

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矿业安全与环保 2024年第1期51卷 168-174页

作者：闫明伟国能榆林能源有限责任公司、青龙寺煤矿分公司陕西榆林719408

为了解决巷道内运输车辆在行驶过程中对障碍物的检测易受到光照条件影响的问题,提出了一种基于图像增强的障碍物检测方法。该方法先利用VOC数据集格式制作井下车辆行驶过程中的障碍物数据集,然后利用MSR(Multi Scale Retinex)算法对井... 详细信息

为了解决巷道内运输车辆在行驶过程中对障碍物的检测易受到光照条件影响的问题,提出了一种基于图像增强的障碍物检测方法。该方法先利用VOC数据集格式制作井下车辆行驶过程中的障碍物数据集,然后利用MSR(Multi Scale Retinex)算法对井下采集到的低照度图像进行增强;通过改进CenterNet网络,设计了ResNetBN-18轻量级网络,再基于改进后的CenterNet目标检测算法训练数据集,最后实现对井下运输车辆车前障碍物的准确检测。实验结果表明,改进后的检测模型保持了原网络的高实时性,检测精度比原网络提高了10.1%,帧率提高了6.7%。

关键词：井下运输车辆低照度障碍物检测 CenterNet网络

基于表面灰度和纹理识别的TDS智能干选机刮板机异常状态检测方法

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工矿自动化 2024年第S1期 134-138页

作者：张铁聪冯锦鹏赵彦成钮涛刘国锋国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿

TDS智能干选机是选煤厂的主要生产设备，刮板机作为其关键组件，常因跳链、断链等故障阻碍机器的工作进度。针对刮板机故障的强偶发性与故障扩大化效应，以机器视觉为技术，以表面灰度和纹理识别为手段，提出TDS智能干选机刮板机异常状... 详细信息

TDS智能干选机是选煤厂的主要生产设备，刮板机作为其关键组件，常因跳链、断链等故障阻碍机器的工作进度。针对刮板机故障的强偶发性与故障扩大化效应，以机器视觉为技术，以表面灰度和纹理识别为手段，提出TDS智能干选机刮板机异常状态检测方法。根据图像灰度值，利用基于改进生长准则的区域生长法，生成粗略的异常状态检测目标区域。采用形态学的腐蚀、膨胀、开运算和闭运算操作，处理区域生长后的图像和新产生的导线图像。引入canny算子识别检测区域中的目标纹理，生成目标轮廓线。结合轮廓线和直线斜率、灰度、纹理、虚拟边框与机链轮廓的位置关系等信息，实现异常状态检测。实验结果表明，该方法对跳链、断链、漂链、掉链、跑偏5种刮板机异常状态检测的真阳性指数分别高达0.98,0.98,0.98,0.97,0.94,且实际量与检测量的误差均不足1 mm。该方法具有较高的正确检测比例和检测精准度，可指导TDS智能干选机刮板机的安全运行。

关键词： TDS智能干选机刮板机机器视觉表面灰度纹理识别异常状态检测

多关键层窄煤柱冲击地压发生机理与三级协同防治技术

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煤炭学报 2024年第S1期49卷 45-56页

作者：翁明月苏士杰孙如达谢非丁国利夏永学中天合创能源有限责任公司中煤科工开采研究院有限公司

以门克庆煤矿11–3106工作面为背景，建立了11–3106工作面上覆厚硬覆岩结构破断模型，研究了深部厚硬顶板高强度开采条件下多关键层窄煤柱临空巷道冲击地压发生机理，提出了“钻-爆-压”三级协同卸压防治技术并现场应用，采用震波CT技... 详细信息

以门克庆煤矿11–3106工作面为背景，建立了11–3106工作面上覆厚硬覆岩结构破断模型，研究了深部厚硬顶板高强度开采条件下多关键层窄煤柱临空巷道冲击地压发生机理，提出了“钻-爆-压”三级协同卸压防治技术并现场应用，采用震波CT技术、微震监测、支架压力监测和地表沉降观测等多种手段进行了卸压效果验证。研究结果表明：11–3106工作面上覆存在高、低位关键层，当两关键层破断时，均可能造成覆岩大范围运动，临空巷道围岩受动载扰动影响大；窄煤柱承载能力低，使得覆岩载荷向巷道实体煤侧传递，实体煤侧应力增高，是冲击启动的主要区域；在侧向固定支承压力和本工作面移动支承压力叠加作用下，实体煤侧应力集中程度不断升高，受坚硬顶板周期性破断影响，“动静”加载容易诱发临空巷道冲击显现；坚硬顶板既是11–3106工作面系统内高静载力源，又是系统外强动载荷来源。对于11–3106工作面的冲击地压防治，应同时从3个方面入手：(1)弱化煤体，形成冲击发生的缓冲隔离带；(2)预裂低位顶板，减弱煤岩体致密程度，破坏系统内外的蓄能条件；(3)预裂高位顶板，人为诱发中高位关键层破断。开发了“钻-爆-压”三级协同卸压防治技术，现场实施后，降低了高、低位厚硬顶板破断带来的冲击动载，减弱了煤体内高应力区的应力集中程度，高能量微震事件大幅减少，降低了工作面回采期间的围岩活动性，工作面顶板来压强度降低，地面沉降值增加200%，表明“钻-爆-压”三级协同卸压具有良好的“释能减冲”效果，可为类似厚硬顶板条件下窄煤柱工作面的冲击地压防治提供借鉴。

关键词：冲击地压窄煤柱应力演化致灾机理三级协同卸压

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深部大采高工作面沿空留巷围岩控制技术

煤矿安全 2024年第7期55卷 118-126页

作者：张俊虎陈振江高贤成张磊李建华邓鹏江华晋焦煤有限责任公司沙曲二号煤矿山西吕梁033399 中煤科工集团沈阳研究院有限公司辽宁抚顺113122 煤矿安全技术国家重点实验室辽宁抚顺113122

综采工作面沿空留巷经历多次采动影响,矿压显现较为强烈,围岩变形量大,极易造成巷道围岩失稳。为了研究大采高工作面沿空留巷围岩控制问题,以某矿1313工作面留巷为研究背景,通过理论分析、数值模拟、现场实践等方法,分析沿空留巷围岩运... 详细信息

综采工作面沿空留巷经历多次采动影响,矿压显现较为强烈,围岩变形量大,极易造成巷道围岩失稳。为了研究大采高工作面沿空留巷围岩控制问题,以某矿1313工作面留巷为研究背景,通过理论分析、数值模拟、现场实践等方法,分析沿空留巷围岩运动特征,提出“支-卸平衡”巷道围岩协同控制技术;加强了巷道围岩支护强度,改善了巷道围岩的应力环境。通过现场工程实践验证,1313工作面留巷的巷道顶底板变形量为246 mm,两帮变形量为442 mm,巷道表面没有明显的鼓出现象,巷道围岩变形量满足作业规程的相关规定。

关键词：巷道围岩失稳大采高工作面沿空留巷协同支护围岩控制

地质构造隐蔽致灾因素透明化勘查技术——以新疆屯宝煤矿为例

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煤炭科学技术 2024年第9期52卷 173-188页

作者：王海军郑三龙王相业董敏涛吴艳马良杨伟朱玉英中煤科工西安研究院(集团)有限公司陕西西安710077 国家能源集团新疆能源有限责任公司屯宝煤矿新疆昌吉831113 国家能源集团新疆能源有限责任公司新疆乌鲁木齐830000

煤矿隐蔽致灾因素是制约矿井安全、高效、绿色、智能化开采的关键地质因素,透明地质是实现煤矿隐蔽致灾因素探测的重要技术手段,其中地质构造透明化勘查是重中之重。为建立适用于不同地质条件或煤矿区的地质构造隐蔽致灾因素透明化勘查... 详细信息

煤矿隐蔽致灾因素是制约矿井安全、高效、绿色、智能化开采的关键地质因素,透明地质是实现煤矿隐蔽致灾因素探测的重要技术手段,其中地质构造透明化勘查是重中之重。为建立适用于不同地质条件或煤矿区的地质构造隐蔽致灾因素透明化勘查技术体系,首先在对构造隐蔽致灾因素分析的基础上,提出了区域构造分析入手,地面、井下联合调查的构造隐蔽致灾因素快速排查技术体系,高效圈定矿井地质构造异常发育区、分析其分布规律;基于以往地面地质勘查钻孔资料和三维地震勘探数据初步分析全井田煤层厚度、断裂构造以及顶底板构造起伏形态;采用槽波勘探、定向钻探、超前物探、随采随掘地震、巷道快速写实等综合技术手段,对采掘工作面的地质构造逐级透明化;采用理论分析、工程类比、数值模拟、相似材料模拟、现场工程验证等方法,对地质构造类型、属性特征与煤层厚度、煤岩体结构、瓦斯涌出量、瓦斯压力、顶板矿压的相关性进行分析,研究在开采条件下采掘工作面过断裂构造不同区内的瓦斯参数、顶板/矿压灾害的响应规律,通过特征参数阈值选取实现工作面构造隐蔽致灾因素的监测和预警;利用数字化技术实现对不同地质构造及其灾害属性的数字化表达,通过建模软件实现对构造隐蔽致灾因素的三维透明化显示;构建了区域构造地质研究、隐蔽致灾因素精细勘查、致灾威胁性科学评价、地质构造透明化4个层级的地质构造隐蔽致灾因素逐级透明化勘查技术体系,并在屯宝煤矿进行了工程实践。研究结果表明:屯宝煤矿地质构造类型复杂,不仅发育有地堑式、地垒式、雁列式、挠曲等断裂构造样式,同时发育有小型冲刷带、断层及其破碎带等;复杂地质构造是诱发矿井瓦斯突出、顶板灾害、应力集中以及矿井冲击地压显现等矿井灾害的关键性地质因素,断层对巷道应力集中的影响范围为10~15 m,对工作面的影响范围为20~30 m;工作面内存在瓦斯富集区,瓦斯含量与瓦斯涌出量的分布具有明显分带性,且分带性受断层的控制;煤层瓦斯的含量、瓦斯涌出量随着工作面与断层的距离变化呈现对数相关性,在距离断层25 m处出现明显增加,在大于25 m区域变化不大,在小于25 m区域随着距离的减小呈指数型增大。工作面初次来压位置前后20 m、工作面见方前后30 m为中等冲击危险区域,采空区煤柱影响区、终采线前后50 m、落差大于4 m的断层前后30 m等区域为弱冲击危险区域;冲击地压、顶板和瓦斯等多种矿井灾害的隐蔽致灾因素叠合区域为灾害防治的重点区域。研究成果实现了构造复杂区域地质构造隐蔽致灾因素与矿井灾害透明化的无缝衔接,为煤矿区传统的地质勘查向数字化、智能化的发展提供了可行的技术路径。

关键词：煤矿安全隐蔽致灾因素地质透明化勘查地质保障技术断层智能开采透明地质

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TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术

工矿自动化 2024年第S1期50卷 174-178页

作者：王平冯锦鹏赵彦成钮涛刘国锋国家能源集团宁夏煤业有限责任公司金凤煤矿宁夏吴忠751500

为了提高选煤厂煤矸石筛选精准度,避免资源损耗,提出了TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术。通过分析TDS智能干选系统结构和运行方式,明确各部分装置性能和分选流程。利用双能X射线透射法在线测量煤矸石灰分,结合传输介质的质量吸... 详细信息

为了提高选煤厂煤矸石筛选精准度,避免资源损耗,提出了TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术。通过分析TDS智能干选系统结构和运行方式,明确各部分装置性能和分选流程。利用双能X射线透射法在线测量煤矸石灰分,结合传输介质的质量吸收系数和质量厚度,计算煤碳低能X射线的质量衰减系数,获得分选识别函数。采用PID控制方法调节TDS智能干选系统,算出控制信号的时域与频域,令设备迅速进入稳定状态,实现分选智能控制。实验结果表明:(1)TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率是最佳的,且电动机功率波动最小的,整体的控制效果较好,保证精准分选煤矸石。(2)在进料端发生一段60 s的无进料量段,TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率存在一定的缓降期,随后急剧降低,矸石排出量小,驱动电动机功率减少的不多,能保证矸石层的稳定性,且不会对矸石层的结构造成破坏。(3)在进料端速率为400 t/h且持续60 s,TDS智能干选系统分选灵活性智能控制技术排矸频率先是呈现缓慢上升的状态,然后快速上升,令排矸速度增加,驱动电动机功率增加少,能够确保分选煤和矸石过程稳定,且不会对矸石层结构造成损坏。

关键词： TDS智能干选系统分选控制煤矸石资源透射通量衰减系数

闭坑煤矿采空区隐患高分辨率时序InSAR识别技术

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能源与环保 2024年第6期46卷 149-153,159页

作者：鹿友磊牛永华王曦韡中煤华晋集团有限公司王家岭矿山西河津043300

在实际应用过程中,由于采空区隐患分布地质结构差异较大,传统InSAR识别技术在单位时序下处理相位信息量较大,且前期检测采集信息量巨大,造成所得识别结果出现偏差的概率明显增加。为解决这一问题,引入高分辨率时序InSAR识别技术,主要通... 详细信息

在实际应用过程中,由于采空区隐患分布地质结构差异较大,传统InSAR识别技术在单位时序下处理相位信息量较大,且前期检测采集信息量巨大,造成所得识别结果出现偏差的概率明显增加。为解决这一问题,引入高分辨率时序InSAR识别技术,主要通过建立闭坑煤矿采空区隐患高分辨率数值模型、相干目标的高分辨率时序InSAR分析、特征值分解相位时序InSAR识别3部分,优化识别全局参量,提升识别环境变量的处理能力,实现快速识别隐患特征的效果。经过仿真数据的对比,实验表明,高分辨率时序InSAR识别技术具有识别能力强、处理速度快、隐患识别准的优秀能力,能够解决当下传统识别技术存在的不足,且未来发展前景广阔。

关键词：闭坑煤矿采空区隐患高分辨率时序InSAR

强含水层下特厚煤层综放开采导水裂隙带发育高度

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采矿与岩层控制工程学报 2024年第2期6卷 110-120页

作者：刘成勇宋伟盛奉天古文哲袁超峰张磊中煤能源研究院有限责任公司陕西西安710054 中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054 陕西华彬雅店煤业有限公司陕西咸阳713500

导水裂隙带高度是顶板水害防治的关键参数之一,为研究强含水层下特厚煤层综放开采条件下导水裂隙带发育高度,以彬长矿区雅店煤矿ZF1405工作面为背景,采用多元非线性回归建立了导水裂隙带高度预测模型,并采用数值模拟和钻孔实测相结合的... 详细信息

导水裂隙带高度是顶板水害防治的关键参数之一,为研究强含水层下特厚煤层综放开采条件下导水裂隙带发育高度,以彬长矿区雅店煤矿ZF1405工作面为背景,采用多元非线性回归建立了导水裂隙带高度预测模型,并采用数值模拟和钻孔实测相结合的方法,对该条件下导水裂隙带高度进行了全面探测。结果表明:考虑的影响因素越多,建立的导水裂隙带高度预测模型越合理,模型预测结果为257.4m,相较于经验公式更精确;数值模拟得到的导水裂隙带最大发育高度为244.2 m,发育规律可分为缓增阶段(工作面推进0~200 m)、突增阶段(工作面推进200~280m)和稳定阶段(工作面推进280m后),其中突增阶段最易发生顶板涌水事故,现场开采时,工作面由开切眼推进至200m后需提前做好预防措施;钻孔钻液消耗量和钻孔窥视探测的导水裂隙带高度分别为247.4,238.4m;数值模拟和钻孔实测结果共同验证了预测模型的可靠性,为安全起见,取4种研究方法的最大值257.4m作为最终结果。研究结果可为类似条件的矿井导水裂隙带高度预测提供参考。

关键词：彬长矿区强含水层导水裂隙带预测模型钻孔探测

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近距离煤层回采巷道非对称破坏机理及其控制

采矿与安全工程学报 2024年第2期41卷 242-254页

作者：丁自伟李帅张杰蔡敏博李亮姬东康萌西安科技大学能源学院陕西西安710054 陕西陕煤韩城矿业有限公司下峪口煤矿陕西渭南714000 陕西煤业化工技术研究院有限责任公司陕西西安710199

近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响。针对下峪口煤矿3#_(下)煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的... 详细信息

近距离煤层开采时,上位煤层的遗留煤柱集中应力会对下位煤层邻近采空区的巷道掘进产生扰动影响。针对下峪口煤矿3#_(下)煤层回采巷道掘进时产生的非对称变形破坏及支护困难等问题,结合现场地质条件,采用力学分析、数值模拟和现场试验的方法,探究23306下进风巷掘进期间产生的非对称变形机理,并提出合理的巷道支护参数及工艺,改善了巷道围岩条件。研究结果表明:上位煤层遗留煤柱及本煤层邻近采空区的存在导致巷道围岩主应力方向及大小发生变化,而非均匀的应力分布致使巷道围岩塑性区呈现蝶形破坏,巷道顶板水平应力变化幅度大、剪切应力大,造成巷道顶板极度破碎,顶板至上覆采空区间全为塑性区分布,顶板两侧应力及塑性区的差异性分布是造成巷道非对称变形的主要原因;数值模拟得到煤柱内X-Y,X-Z,Z-Z方向的应力受本煤层邻近采空区的影响较大,巷道两侧应力大小不等,致使巷道产生非对称变形;根据巷道围岩的受力状态、工作面地质条件及支护成本,优化了巷道支护参数,现场应用效果良好。

关键词：近距离煤层回采巷道非对称变形蝶形破坏围岩控制