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无极绳绞车变频调速控制策略研究与实现

煤炭科技 2024年第3期45卷 55-58,62页

作者：刘东平晋能控股煤业集团晋华宫矿山西大同037016

无极绳绞车因其运载量大、可无转载连续运输等优点广泛应用于井下运输,但控制系统存在启停冲击大、调速不平滑等缺陷。针对上述问题,对无极绳绞车调速级控制方式进行研究,提出了一种采用内环PID控制、外环模糊控制的变频调速控制策略,... 详细信息

无极绳绞车因其运载量大、可无转载连续运输等优点广泛应用于井下运输,但控制系统存在启停冲击大、调速不平滑等缺陷。针对上述问题,对无极绳绞车调速级控制方式进行研究,提出了一种采用内环PID控制、外环模糊控制的变频调速控制策略,并对相应控制系统进行设计。系统采用PLC+变频器的调速控制方案,可实现对绞车的自动启停及自适应调速控制,基于模糊PID的控制策略可进一步提高系统控制精度及响应速度,有效提高绞车运行效率。

关键词：煤矿无极绳绞车 PLC 变频调速

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矿井沿空巷道支护方式及支护参数优化探析

西部探矿工程 2024年第3期36卷 149-152页

作者：王建晋能控股煤业集团晋华宫矿山西大同037016

针对晋能控股煤业集团某矿1306工作面在掘进与回采作业中,受原应力场与侧向采动应力场叠加的影响,易出现巷道顶板应力集中现象,顶板难支护,底板底鼓现象严重,巷道两帮易片帮巷道难维护等问题,基于1306工作面工程概况,结合松动圈理论与... 详细信息

针对晋能控股煤业集团某矿1306工作面在掘进与回采作业中,受原应力场与侧向采动应力场叠加的影响,易出现巷道顶板应力集中现象,顶板难支护,底板底鼓现象严重,巷道两帮易片帮巷道难维护等问题,基于1306工作面工程概况,结合松动圈理论与进行现场数据实测对该巷道的围岩稳定性进行分析,确定出了合理的支护方式,经数值模拟分析,对巷道不同支护参数下巷道顶板应力分布、底板及巷道两帮变形情况进行了模拟分析,确定出了巷道的合理支护参数,结果表明:选用600mm间排距的锚杆锚索联合支护,1306巷道的顶板不易出现应力集中现象,顶板底板及两帮的变形量是最小的,经巷道变形实测,进一步证实了该支护方式与支护参数的科学性、合理性,可为类似工况下掘进巷道支护提供参考。

关键词：沿空巷道支护方式支护参数巷道变形数值模拟

基于PLC的供热监测监控系统的优化设计与应用

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机械工程与自动化 2024年第5期 215-216,219页

作者：郝佳楠晋能控股煤业集团晋华宫矿山西大同037016

为提高煤矿供热系统监测监控及自动化控制效果,实现煤矿供热系统中热交换站、空气加热站等各分散单元的集中控制,收集监测实时数据参数和对设备进行控制,晋华宫矿供热科决定对供热监测监控系统进行基于PLC的总体设计优化。通过实际应用... 详细信息

为提高煤矿供热系统监测监控及自动化控制效果,实现煤矿供热系统中热交换站、空气加热站等各分散单元的集中控制,收集监测实时数据参数和对设备进行控制,晋华宫矿供热科决定对供热监测监控系统进行基于PLC的总体设计优化。通过实际应用效果发现,该设计优化有效提升了供热系统各分散监测监控系统单元的集中控制水平,不仅监测和收集到的数据内容全面,而且比较精确,在自动化控制水平明显提高的同时,供热效率得到显著提升。

关键词：供热系统监测监控系统 PLC控制优化

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不同工况下可见-近红外光谱的煤矸识别研究

光谱学与光谱分析 2024年第3期44卷 821-828页

作者：刘涛李博夏蕊李瑞王学文太原理工大学机械与运载工程学院煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024

在实现煤炭高效利用过程中,煤矸分选是一个非常重要的步骤,但现有的煤矸分选技术存在资源浪费,效率较低等问题。可见-近红外光谱识别技术具有快速可靠的优点,在煤矸识别领域已有一定的研究基础,但大多数研究并未结合实际工况进行有效分... 详细信息

在实现煤炭高效利用过程中,煤矸分选是一个非常重要的步骤,但现有的煤矸分选技术存在资源浪费,效率较低等问题。可见-近红外光谱识别技术具有快速可靠的优点,在煤矸识别领域已有一定的研究基础,但大多数研究并未结合实际工况进行有效分析。首先,在实验室中搭建可见-近红外光谱采集装置,模拟实际环境下不同探测角度(0°、10°、20°、30°)、探测距离(10、15、20、25 cm)、光照角度(15°、25°、35°、45°)三种工况,并分别在单因素条件以及正交试验设计的多因素条件下,采集山西西铭煤矿的煤和矸石样本在可见-近红外波段的光谱数据。其次,对采集的光谱数据进行分析,并先后经过标准正态变量变换和Savitzky-Golay卷积平滑,以减少噪音和误差对数据的影响。最后,在单因素试验中,结合预处理算法并基于决策树(DT)、K近邻(KNN)、偏最小二乘判别分析(PLS-DA)、支持向量机(SVM)、AdaBoost五种机器学习模型对光谱数据进行训练。单因素试验结果表明,AdaBoost算法具有较强的学习能力,在不同工况下对煤和矸石的识别准确率均为100%,优于其他识别模型。在正交试验中,支持向量机(SVM)作为识别模型进行训练,结果表明,在原始数据和预处理后的数据中,三种工况对煤矸识别准确率的影响程度不同,影响次序从大到小为不同光照角度、探测距离、探测角度。同时,对比实验结果可以得出,选用合适的预处理和建模方法可以降低不同工况对识别准确率的影响。预处理后的数据中,最优的工况组合为探测角度0°、探测距离20、光照角度35°。随机选取一组条件与最优组进行三次重复对照试验,结果表明最优组的识别表现优于随机对照组。研究结果对煤矸识别最优工况条件的寻找具有借鉴意义,并为可见-近红外光谱技术在煤矸识别领域的实际应用提供了理论基础。

关键词：可见-近红外光谱不同工况煤矸识别 AdaBoost 正交试验

基于数字孪生的液压支架群跟机工艺虚拟调试方法

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煤炭科学技术 2024年第6期52卷 197-205页

作者：李娟莉郭清杰高波边强王冬波太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024 山西科达自控股份有限公司山西太原030006 晋能控股煤业集团同忻煤矿山西有限公司山西大同037000

针对物理综采工作面“三机”跟机自动化工艺参数调试周期长,费用成本高,以及工作环境搭建困难等问题,基于数字孪生技术,研究了液压支架群跟机行为工艺虚拟调试关键技术。首先基于现代建模技术构建了1∶1构综采“三机”孪生体,利用虚拟... 详细信息

针对物理综采工作面“三机”跟机自动化工艺参数调试周期长,费用成本高,以及工作环境搭建困难等问题,基于数字孪生技术,研究了液压支架群跟机行为工艺虚拟调试关键技术。首先基于现代建模技术构建了1∶1构综采“三机”孪生体,利用虚拟现实引擎对综采“三机”运动单元进行了虚拟重构和虚拟仿真;然后基于现代设计理论,依据“三机”协同原则实现了跟机自动化过程中的不同参数配置,建立了采煤工艺的支架行为工艺决策模型和支运装备直线度协同控制模型,并在虚拟场景中对决策模型进行预演;最后利用TCP协议建立了虚实交互通道,通过半实物仿真试验对决策模型进行了验证。结果表明:虚拟场景在执行采煤工艺时可对物理工作面场景进行精准复现,通过支架群行为决策模型可提前对液压支架工艺行为进行决策规划,通过反向控制试验可对支架控制器进行实时虚实交互,有望克服井下调试环境阻碍,对综采“三机”电液控程序的合理制定与修正提供参考价值。

关键词：虚拟现实虚拟调试液压支架群 “三机”协同行为决策

基于不同倾角的上覆遗留煤柱下巷道合理布置数值模拟分析

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晋控科学技术 2024年第2期 27-32页

作者：宋哲强晋能控股煤业集团有限公司晋华宫矿山西大同037000

晋能控股煤业集团有限公司晋华宫煤矿11^(#)煤层开采后存在遗留煤柱,对下层12~#层的应力环境将会产生影响,其中河北12^(#)煤层307盘区煤层倾角从5°至15°变化不等。基于巷道蝶形破坏原理,采用数值模拟的方法对晋华宫矿不同煤层倾角条... 详细信息

晋能控股煤业集团有限公司晋华宫煤矿11^(#)煤层开采后存在遗留煤柱,对下层12~#层的应力环境将会产生影响,其中河北12^(#)煤层307盘区煤层倾角从5°至15°变化不等。基于巷道蝶形破坏原理,采用数值模拟的方法对晋华宫矿不同煤层倾角条件下巷道的合理布置位置展开研究,结果表明:当煤层倾角为0°时,巷道内错20 m以上布置时较为合理;当煤层倾角为5°时,巷道内错27.5 m以上布置时较为合理;当煤层倾角为15°时,巷道内错35 m以上布置时较为合理。显然,当煤层存在倾角时,在巷道合理布置位置的基础上将内错距增加0.5~1.0 m/°可以使巷道处于良好的应力环境内。为晋华宫矿煤柱下巷道布置提供参考依据。

关键词：遗留煤柱煤层倾角巷道变形合理错距

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注浆锚索式超前支护方案与参数设计

机械管理开发 2024年第9期39卷 335-337页

作者：何桂春晋能控股煤业集团晋华宫矿地质测量部山西大同037016

为解决当前单体液压支护体系超前支护所存在的支护效率低、劳动强度大的问题,以305工作面为例在对其现场条件分析的基础上提出了注浆锚索式超前支护,并通过数值模拟仿真分析确定了注浆锚索的最佳布置方案和注浆操作参数,最后基于实际生... 详细信息

为解决当前单体液压支护体系超前支护所存在的支护效率低、劳动强度大的问题,以305工作面为例在对其现场条件分析的基础上提出了注浆锚索式超前支护,并通过数值模拟仿真分析确定了注浆锚索的最佳布置方案和注浆操作参数,最后基于实际生产验证了锚索注浆超前支护的应用效果。

关键词：液压支护注浆锚索注浆时间注浆压力浆液扩散半径围岩控制

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强动压巷道顶板离层全程演化机制分析研究

山西煤炭 2024年第3期44卷 115-122页

作者：刘亚明晋能控股煤业集团有限责任公司晋华宫煤矿山西大同037016

针对强动压巷道顶板离层问题,基于弹塑性及断裂力学原理,从理论角度分析了强动压巷道顶板离层全程演化机制,建立了两端固支岩梁力学模型,系统分析了反映离层机制的5大类表征量,对比论述了高静载及强动压2种应力条件下的离层演化机制,探... 详细信息

针对强动压巷道顶板离层问题,基于弹塑性及断裂力学原理,从理论角度分析了强动压巷道顶板离层全程演化机制,建立了两端固支岩梁力学模型,系统分析了反映离层机制的5大类表征量,对比论述了高静载及强动压2种应力条件下的离层演化机制,探讨了层间离层与岩梁不同破裂形态的共生关系。研究表明:强动压巷道在高地应力和强动压作用下,顶板岩梁由弹性状态向塑性或破裂性态进行不可逆的渐进演变或突变失稳,层间离层持续萌生扩展并与岩层自身累积的损伤裂缝交合贯通,顶板被迫进入“离层-破裂”“破裂-离层”及“离层-震荡-震裂”的恶性循环,产生极大的安全隐患;强动压巷道顶板岩梁结构必须保持较好的完整性、较大的厚跨比及较大的强度,形成“厚-硬-小”的强力承载结构,使顶板岩梁尽量保持弹性、控制塑性、防止破裂,确保顶板结构稳定及离层可控。

关键词：顶板离层高地应力离层表征量顶板破裂演化机制顶板岩梁结构

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屯兰区块煤层气井压裂特征多尺度分析

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 148-158页

作者：李鸿雨宋晓夏刘威李伟陈伟东王昱太原理工大学矿业工程学院山西太原030024 煤与煤系气地质山西省重点实验室山西太原030024 山西焦煤集团有限责任公司屯兰煤矿山西古交030200 东北石油大学非常规油气研究院黑龙江大庆163318

为探究屯兰区块煤层气井压裂特征,以太原西山屯兰区块2号煤层为研究对象,通过对采煤工作面揭露的XST-167、XST-168、XST-176和XST-177四口煤层气井进行地质编录、煤样宏观特征描述及CT分析,从多尺度研究煤层的压裂特征。结果表明:研究... 详细信息

为探究屯兰区块煤层气井压裂特征,以太原西山屯兰区块2号煤层为研究对象,通过对采煤工作面揭露的XST-167、XST-168、XST-176和XST-177四口煤层气井进行地质编录、煤样宏观特征描述及CT分析,从多尺度研究煤层的压裂特征。结果表明:研究区煤层气井附近煤层主要分布斜交裂隙组成的“X”型压裂裂隙,在XST-177煤层气井附近有“T”型压裂裂隙。石英砂与压裂裂隙壁碰撞、摩擦产生煤粉,煤粉充填在裂隙内,对煤层气的产出有阻碍作用。通过对XST-168、XST-177二口煤层气井揭露的井筒进行对比,发现XST-177煤层气井的压裂效果更好,更有利于煤层气的产出。煤层气井附近的煤大多为碎裂煤、碎粒煤,水力压裂破坏了煤体的原生结构,使煤体硬度降低,裂隙显著增加。部分煤样可以观测到石英砂镶嵌其上,主要集中在煤的层理面上,说明石英砂被压进煤层后,主要沿水平缝向煤层内延伸,与此处的最大主应力方向保持一致。通过CT扫描技术,对受压裂影响的煤样(压裂煤)和未受压裂影响的煤样(正常煤)进行扫描,发现压裂煤T1、T2中裂隙宽度大于100μm的裂隙分别占总裂隙体积的58.8%和48.5%,裂隙数量上分别为23407条和19679条,而正常煤T3中裂隙宽度大于100μm的裂隙仅占总裂隙体积的1.7%,裂隙数量仅为3504条,T1、T2较T3的裂隙宽度更宽,裂隙数量更多,说明压裂作用使煤样裂隙宽度和数量明显增加,压裂煤内部的孔裂隙更发育。

关键词：煤层气屯兰区块多尺度水力压裂裂隙计算机断层扫描技术