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磨粒环境下超高分子量聚乙烯的摩擦学行为研究

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摩擦学学报（中英文） 2024年第7期44卷 925-936页

作者：孙玮浩周琴张凯周子毅秦坤袁同鑫中国地质大学(北京)工程技术学院北京100083 自然资源部深部地质钻探技术重点实验室北京100083 中国煤炭工业协会咨询中心北京100013

井下装备的密封结构极易受到钻井液中颗粒的侵蚀而发生磨粒磨损最终导致密封失效,明确颗粒对密封件的损伤机理是提升密封性能延长密封寿命的关键.本研究中通过配置含二氧化硅颗粒的膨润土基液建立井下的磨粒环境,以常用于制作密封件的... 详细信息

井下装备的密封结构极易受到钻井液中颗粒的侵蚀而发生磨粒磨损最终导致密封失效,明确颗粒对密封件的损伤机理是提升密封性能延长密封寿命的关键.本研究中通过配置含二氧化硅颗粒的膨润土基液建立井下的磨粒环境,以常用于制作密封件的超高分子量聚乙烯(UHMWPE)材料作为研究对象,采用正交试验法研究颗粒浓度和尺寸对材料磨粒磨损行为的影响关系.正交试验分析结果表明:颗粒尺寸对UHMWPE摩擦学行为的影响程度显著高于颗粒浓度.在不同颗粒尺寸环境中对摩擦过程中的摩擦系数、材料磨损量和磨损形貌的变化行为展开分析时发现,摩擦副的摩擦系数和磨损量均表现出随着颗粒尺寸增加而逐渐增加的趋势,磨损状态逐渐恶化.此外,材料的表面磨损形态随颗粒尺寸的变化表现出“颗粒尺寸效应”.研究结果揭示了UHMWPE的磨粒磨损机理,为材料的工程应用和井下密封结构的设计提供了参考.

关键词：正交试验颗粒浓度颗粒尺寸摩擦磨损超高分子量聚乙烯

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深部煤系软岩大巷全断面锚注修复技术研究

中国矿业 2024年第7期33卷 149-159页

作者：何尚森刘瑞鹏丁鹏余宏宋乐中国煤炭工业协会咨询中心北京100013 宁夏王洼煤业有限公司宁夏固原756505

为解决深部煤系软岩大巷变形剧烈、持续时间长且支护困难的问题,以王洼煤矿8煤层南深部集中运输大巷为工程背景,采用现场勘查、矿物组分分析、围岩应力测试、数值模拟分析等方式,揭示了造成深部煤系软岩大巷产生强烈变形的主要原因,得... 详细信息

为解决深部煤系软岩大巷变形剧烈、持续时间长且支护困难的问题,以王洼煤矿8煤层南深部集中运输大巷为工程背景,采用现场勘查、矿物组分分析、围岩应力测试、数值模拟分析等方式,揭示了造成深部煤系软岩大巷产生强烈变形的主要原因,得出加强深部煤系软岩大巷支护的控制思路,并在此基础上根据煤系软岩的劣化程度和支护失效特征,提出了基于全断面高强锚索支护+喷浆+全断面注浆锚索锚注支护+钢棚支护的主被动联合补强修复支护方案,并建立了修复支护的“三个阶段、四个步骤”工艺体系。研究结果表明:8煤层南深部集中运输大巷围岩成分复杂、质地软弱、遇水易膨胀崩解,且处于高地应力环境,应力集中系数达到1.46,总体表现出变形速率快、持续时间长、变形量大的特点;原支护设计存在支护强度不足、未针对软岩特性采取有效措施的缺陷,导致顶板、巷帮部分锚杆锚索破断失效;进行全断面锚注修复支护后,形成高强度、范围大、连续性强的预应力场,预应力场有效影响深度增大至原支护的1.5倍。现场试验监测显示:补强修复支护后,大巷巷帮及顶底板变形趋于稳定,表明全断面锚注修复支护工艺对深部煤系软岩大巷的稳定性控制效果显著。

关键词：深部巷道软岩剧烈变形全断面支护锚索预应力场

考虑轴向应力作用的巷道偏应力分布与破坏特征关系研究

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煤炭学报 2024年

作者：刘洪涛韩子俊陈子晗郭林峰梁嘉璐韩洲刘勤裕姬越中国矿业大学(北京)能源与矿业学院巷道支护与灾害防治煤炭行业工程研究中心中国煤炭工业协会

通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型，推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J2隐式解析解，分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J2分布大小及形态演化规律。基... 详细信息

通过理论分析建立了考虑巷道轴向应力影响的全平面应变问题三维模型，推导了三维应力场下巷道围岩第二不变偏应力J2隐式解析解，分析了巷道围岩在弹性状态和塑性状态时不同水平侧压和轴向侧压应力环境下的J2分布大小及形态演化规律。基于Kastner求解法得出了三维应力场下的巷道围岩塑性区边界隐式解，并运用数学与数值分析方法研究了不同应力条件下巷道围岩塑性区分布特征。建立了第二不变偏应力J2与围岩塑性区形态的相互对应关系，揭示了巷道围岩的变形破坏机制。以寸草塔二矿31205工作面回风巷为工程背景，对叠加采动作用下的巷道围岩J2及塑性区分布特征展开研究，量化了非对称变形破坏特征，寻求了支护阻力与J2的相互作用关系，提出了叠加采动巷道的稳定性控制技术。研究结果表明：（1）固定轴向侧压值变化水平侧压值的情况下，J2和塑性区形态分布特征呈现“圆形-类椭圆形-类蝶形”的演化过程。固定水平侧压值变化轴向侧压值的情况下，J2和塑性区形态保持不变。轴向应力的改变对塑性区形态的影响较小，但会对塑性区尺寸产生较大影响。（2）巷道围岩J2的集中程度越大，围岩的变形破坏程度越大，J2的分布形态一定程度上决定了塑性区的破坏形态。（3）31205回风巷在叠加采动影响下处于高偏应力J2环境，且形成了向采空区一侧旋转的应力分布特征，致使巷道形成非对称大变形破坏。（4）支护阻力的提高对巷道围岩的偏应力J2的降低作用有限，仅依靠锚杆（索）无法完全对巷道围岩进行稳定控制。基于上述研究，提出了超前强力支架+锚杆（索）支护系统的组合控制技术，现场应用效果良好。

关键词：巷道围岩控制偏应力第二不变量J 塑性区形态围岩破坏机制

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煤炭企业数字化转型建设路径研究

煤炭工程 2024年第6期56卷 203-210页

作者：刘具秦坤王海燕邓昆梁跃强程坤张锟中国煤炭工业协会咨询中心北京100013 中煤科工集团北京华宇工程有限公司北京100120 徐州矿务集团有限公司江苏徐州221000

数字化转型是破解煤炭产业发展瓶颈、推动煤炭行业转型升级、实现高质量发展的重要手段。为探究煤炭企业数字化转型建设实施路径,通过总结煤炭产业数字化转型发展现状,提出全面提升数字能力、深入挖掘数据价值、大力推动经济转型三大重... 详细信息

数字化转型是破解煤炭产业发展瓶颈、推动煤炭行业转型升级、实现高质量发展的重要手段。为探究煤炭企业数字化转型建设实施路径,通过总结煤炭产业数字化转型发展现状,提出全面提升数字能力、深入挖掘数据价值、大力推动经济转型三大重点任务;指出集团侧应从数字基础、安全生产调度、业务财务融合、流程化协同办公、运维保障五个维度开展转型建设;提出煤矿侧应做实数据传输能力提升建设、数字化网络建设、煤矿智能化建设、智能化感知平台建设、综合管控信息系统建设。研究认为,数字化转型应实现生产运营安全智能、经营管理高效敏捷、生产设备泛在互联、业务运行全面在线、数据要素价值凸显。

关键词：煤炭行业高质量发展数字化建设智能化企业转型建设路径

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基于多传感融合的巷道三维空间映射研究

煤炭学报 2024年

作者：刘峰王宏伟刘宇中国煤炭工业协会太原理工大学机械与运载工程学院中国煤炭学会太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心

针对我国煤矿掘进工作面智能感知能力不足的问题，本文提出了一种基于多传感融合的煤矿巷道三维空间映射方法。该方法利用激光雷达等3D传感器预览煤矿巷道环境信息，并构建实时自主映射模型，为大型煤机装备提供空间感知信息。基于姿态... 详细信息

针对我国煤矿掘进工作面智能感知能力不足的问题，本文提出了一种基于多传感融合的煤矿巷道三维空间映射方法。该方法利用激光雷达等3D传感器预览煤矿巷道环境信息，并构建实时自主映射模型，为大型煤机装备提供空间感知信息。基于姿态感知理论的多传感融合技术，对扩展卡尔曼滤波器算法进行优化，通过局部误差状态滤波估计和全局状态迭代估计，提出了一种基于距离残差的空间映射方法，实现了在几何退化的巷道环境下全局地图的快速更新和映射的高精度。本研究的主要贡献在于将多传感器数据进行融合，构建出高精度的地下三维地图，并提高了巷道环境的智能感知能力和自主操作水平。首先，采用先进的激光雷达（LiDAR）传感器获取巷道内部的点云数据，提取点云特征，并建立帧间特征映射模型，从而构建出厘米级别的地下三维地图。同时，通过迭代误差状态的卡尔曼滤波器实现激光雷达与惯性导航的数据融合，提高了系统的鲁棒性，确保了地下三维地图的准确性和稳定性。此外，本文还考虑了井下粉尘和水雾等因素对巷道三维空间映射精度的影响，优化卡尔曼滤波增益调节激光雷达里程计权重，增强了低浓度粉尘条件下三维空间映射的环境适应性。实验结果表明，相较于LeGO-LOAM和LINS，本文提出的三维空间映射方法在轨迹估计准确度、映射地图的点云数量以及点云密度等方面均表现更优。本文所提出的方法可用于高精度、快速更新三维地图的自主掘进装备，提高煤矿掘进工作面的智能化水平，为巷道环境的智能化感知和自主作业提供了数据支持。

关键词：三维空间映射巷道智能感知扩展卡尔曼滤波点云地图

基于未确知测度理论的矿井巷道安全风险评价分析

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能源与环保 2024年第6期46卷 24-29页

作者：何尚森刘瑞鹏余宏宋乐中国煤炭工业协会咨询中心北京100013 宁夏王洼煤业有限公司王洼煤矿宁夏固原756505

矿井巷道的安全性是保证矿山掘进与煤炭开采的重要保障之一,对其进行安全风险评价也是工程开展过程中不可或缺的关键环节。过往的评价方法往往更依赖于主观的定性分析,缺乏定量以及对各影响因素之间的主次关系考虑。基于此,从人、机、... 详细信息

矿井巷道的安全性是保证矿山掘进与煤炭开采的重要保障之一,对其进行安全风险评价也是工程开展过程中不可或缺的关键环节。过往的评价方法往往更依赖于主观的定性分析,缺乏定量以及对各影响因素之间的主次关系考虑。基于此,从人、机、环、管4个方面出发,选取其中17个关键影响因素,运用未确知测度理论,科学建立了矿井巷道的安全评价体系;利用熵权法计算各影响因素的权重,再依据置信度识别准则对结果进行科学判定;最终对结果进行重要性排序,构建基于未确知测度理论的矿井巷道安全风险评价方法。结合工程实例分析结果表明,该评价方法客观全面,能够准确判别影响巷道安全状态的关键因素,与工程实际情况基本相符,证明该方法具有较高的准确性以及实际应用价值,可用于类似条件矿井巷道的综合安全评价。

关键词：矿井巷道未确知测度置信度安全评价

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煤炭资源合理开发利用“三率”标准应用研究

中国煤炭 2024年第1期50卷 15-20页

作者：程坤刘具王猛张锟仝莉中国煤炭工业协会咨询中心北京市朝阳区100013

随着我国煤炭行业迈入高质量发展新阶段,对煤炭资源合理开发利用提出了更高的标准和要求。通过系统研究煤炭资源“三率”标准历史沿革和指标要求,分析了我国煤炭资源“三率”标准应用现状和存在的主要问题,结合我国煤炭行业产业政策和... 详细信息

随着我国煤炭行业迈入高质量发展新阶段,对煤炭资源合理开发利用提出了更高的标准和要求。通过系统研究煤炭资源“三率”标准历史沿革和指标要求,分析了我国煤炭资源“三率”标准应用现状和存在的主要问题,结合我国煤炭行业产业政策和发展趋势,从强化日常监督管理、建立信息管理平台、全面推动政策落地、加快推动技术创新、深入研究“三率”指标等方面,研究提出了煤炭资源合理开发利用“三率”标准应用的相关建议。

关键词：煤炭资源开发利用 “三率”标准应用建议

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带式输送机不停机托辊更换车结构设计及特性分析

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机械设计 2024年第1期41卷 125-133页

作者：毛君陈迪陈洪月辽宁工程技术大学机械工程学院辽宁阜新123000 中国煤炭工业协会高端综采成套装备动力学测试与大数据分析中心辽宁阜新123000 矿山液压技术与装备国家工程研究中心辽宁阜新123000

为提高煤矿带式输送机在更换损坏托辊时的维护效率,减小人工更换产生的安全风险,文中设计了一种可在带式输送机不停机状态下进行托辊更换的更换车。针对不停机更换托辊的工作要求,确定更换车的更换方案,并建立三维模型。采用D-H参数法... 详细信息

为提高煤矿带式输送机在更换损坏托辊时的维护效率,减小人工更换产生的安全风险,文中设计了一种可在带式输送机不停机状态下进行托辊更换的更换车。针对不停机更换托辊的工作要求,确定更换车的更换方案,并建立三维模型。采用D-H参数法建立更换车机械手的连杆坐标系,通过MATLAB软件机器人工具箱建立机械手模型,并用蒙特卡洛法确定机械手的工作空间,结果表明,其运动范围满足槽型托辊组3个托辊的更换。采用ADAMS软件对机械手拆卸和安装托辊过程进行仿真,得到损坏托辊和备用托辊的位移曲线,结合夹取结构的运动曲线和运行轨迹,结果表明,机械手的工作过程平稳流畅。采用ANSYS软件对更换车工作中关键受力部件支撑臂和支撑托辊架进行有限元分析,结果表明:两部件强度满足工作要求,保证更换车工作的可靠性。

关键词：带式输送机托辊更换车 D-H参数法运动学仿真结构强度有限元法

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基于GDIM的煤炭需求变动影响因素分析

煤炭经济研究 2024年第5期 31-37页

作者：罗文沈涛郑厚发许德轩北京低碳清洁能源研究院中国矿业大学(北京)管理学院中国煤炭工业协会生产力促进中心

在“双碳”背景下，为达成减排目标履行对国际社会的承诺，合理控制煤炭需求量成为关键，因此探究影响我国煤炭需求变动的影响因素并探索降低我国煤炭需求的路径具有重要的现实意义。基于广义迪氏指数分解法（GDIM）研究我国煤炭需求变... 详细信息

在“双碳”背景下，为达成减排目标履行对国际社会的承诺，合理控制煤炭需求量成为关键，因此探究影响我国煤炭需求变动的影响因素并探索降低我国煤炭需求的路径具有重要的现实意义。基于广义迪氏指数分解法（GDIM）研究我国煤炭需求变动的影响因素，通过对我国煤炭需求变动年度、变动阶段地行分解，从而得出结论并给出政策建议。研究发现：经济规模效应和能源规模效应是影响我国煤炭需求增长的主要因素，且经济规模效应的影响程度最大，而技术进步效应和能源替代效应为煤炭需求增长的主要抑制因素，技术进步效应的影响程度最大。同时以结果为导向，为合理控制煤炭需求量、减少碳排放、促进“双碳”目标的达成提出了政策建议。

关键词： “双碳”目标煤炭需求广义迪氏指数分解法碳减排经济规模效应能源规模效应技术进步效应

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