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宽煤柱窄条带点柱式充填开采技术与实践

中国矿业 2024年第7期33卷 208-215页

作者：魏帅贾建伟梁大海中国煤炭科工集团太原研究院有限公司山西太原030006 山西天地煤机装备有限公司山西太原030006 煤矿采掘机械装备国家工程实验室山西太原030006

针对某煤矿地下水保护的需要,提出一种宽煤柱窄条带点柱式充填开采技术。为成功实现条带式保水煤层开采,首先,分析条带开采时煤柱的留设;其次,分析了充填方法后,结合煤矿的充填材料来源,提出膏体充填工艺及流程;最后,对充填效果评价指... 详细信息

针对某煤矿地下水保护的需要,提出一种宽煤柱窄条带点柱式充填开采技术。为成功实现条带式保水煤层开采,首先,分析条带开采时煤柱的留设;其次,分析了充填方法后,结合煤矿的充填材料来源,提出膏体充填工艺及流程;最后,对充填效果评价指标接顶率分析,提出点柱式充填加强支护效果。开采块段采用单翼长壁法布置充采双工作面,并形成全风压通风系统,在工作面内平行于切眼方向划分数量不等的宽煤柱,每个宽煤柱安排不同轮次的窄条带进行回采。条带开采后实施沿空留巷,采空区(回采后的窄条带)实行点柱式充填法与完全充填法相间的方法处理,第一轮与第二轮采用点柱式充填法、第三轮与第四轮采用全部充填法管理顶板。采用数值模拟分析,对充填后地表最大下沉量进行了预判与分析,地表最大下沉量发生在采区中部,为106mm,现场地表沉降监测数据和理论计算结果相吻合。研究成果在煤矿现场得到了应用,实现了地下水资源保护性采煤,提高资源回收率,降低充填成本,减少地表沉降。

关键词：充填开采条带开采点柱式岩层控制 “三下”压煤

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专利知识图谱与TRIZ融合驱动的产品概念设计方法

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计算机集成制造系统 2024年

作者：肖帅鹏丁华杨琨刘泽平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智能采矿装备技术全国重点实验室山西太重智能采矿装备技术有限公司

针对产品在概念设计中的设计知识获取效率低、缺乏有效表达组织等问题，以及为提高产品设计过程中的矛盾消解能力，提出了一种专利知识图谱与TRIZ融合驱动的产品概念设计方法。首先，根据产品概念设计所需的设计知识需求，结合文本压缩... 详细信息

针对产品在概念设计中的设计知识获取效率低、缺乏有效表达组织等问题，以及为提高产品设计过程中的矛盾消解能力，提出了一种专利知识图谱与TRIZ融合驱动的产品概念设计方法。首先，根据产品概念设计所需的设计知识需求，结合文本压缩与数据增强方法，建立了一种基于改进UIE的实体关系联合抽取模型（TC-UIE-senMixup），实现缺乏带标注样本时实体和关系的准确抽取；进而基于功能-行为-结构-专利（Function-Behaviour-Structure-Patent，FBSP）映射关系构建了产品的专利知识图谱，然后，利用TRIZ理论的矛盾解决方法，实现了产品概念设计中的矛盾消除。最后将该方法应用于采煤机概念设计过程，以采煤机截割滚筒结构的优化设计为例，验证了该方法的可行性和有效性，提升了概念设计方案生成效率。

关键词：产品概念设计专利知识挖掘设计知识图谱设计自动化

基于DR-YOLOM的带式输送机运行状态多任务检测方法

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煤炭科学技术 2024年

作者：李永安陈腾杰王宏伟张之好太原理工大学机械与运载工程学院太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心智能采矿装备技术全国重点实验室

目前对煤矿井下带式输送机运行状态的检测是带式输送机安全运行的关键，但大多数带式输送机运行状态的检测方法只能处理单一检测任务，难以实现多任务同时检测。针对现有技术难实现综合检测的现状，提出一种基于改进YOLOM的带式输送机... 详细信息

目前对煤矿井下带式输送机运行状态的检测是带式输送机安全运行的关键，但大多数带式输送机运行状态的检测方法只能处理单一检测任务，难以实现多任务同时检测。针对现有技术难实现综合检测的现状，提出一种基于改进YOLOM的带式输送机运行状态多任务检测方法，使用一个网络同时完成大尺寸煤块识别、皮带边缘检测和煤流状态检测，与每个任务使用单独的模型相比，将三个不同的颈部和头部集成到具有共享主干的模型中可以节省大量计算资源和推理时间。首先，在低照度和多尘雾的运输巷道内采集的图像语义信息弱，使得模型对目标语义信息的提取能力差，因此本研究利用扩张式残差模块（DWR）替换主干网络P6层和P8层C2f模块中的Bottleneck结构，在减少参数量的同时提高模型提取多尺度上下文语义信息的能力。其次，因模型需要进行目标识别和分割不同类型的任务，所以本研究使用具有跳层连接结构的高效层聚合网络（RepGFPN）优化特征融合部分，在控制模型参数数量和推理速度的同时极大提高模型对不同检测任务的检测精度；最后，由于模型需要检测标签形状各异的三种任务，因此本研究引入Inner-CIoU损失函数，弥补CIoU损失函数在不同的检测任务中泛化能力较弱的不足。为了验证DR-YOLOM算法的适用性和鲁棒性，选用U-net和DeepLabV3+网络模型与DR-YOLOM多任务检测模型分割任务的分割效果进行对比分析，Faster RCNN和Yolov8用于对比目标检测的效果，进行模型改进前后的损失函数与精度曲线对比。结果表明，相较于主流的单一检测算法，DR-YOLOM多任务检测算法有更好的综合检测能力，并且该算法可以在少量参数量的同时，保证高的目标识别精度、分割精度以及合适的推理速度，其中大尺寸煤块识别的mAP50为90%，皮带边缘分割和煤流分割的mIoU分别为78.7%，96.6%，模型参数数量为4.43M，推理速度可以达到40帧/秒，对比基础模型mAP50、mIoU分别提高了1.3%、0.7%、2.1%。为了验证DR-YOLOM算法的实用性，使用巡检机器人在实验室进行视频数据采集，并用DR-YOLOM多任务检测算法对其采集的视频数据进行检测。实验结果表明，DR-YOLOM多任务检测算法能够满足带式输送机运行状态的多任务检测要求。

关键词：带式输送机多任务检测大尺寸煤块识别皮带边缘检测煤流状态检测

数字孪生驱动的综采装备虚拟生产关键技术与系统

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煤炭工程 2024年第1期56卷 156-161页

作者：朱怀森杜文勇李娟莉陈思远王鑫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 晋能控股煤业集团同忻矿山西有限公司山西大同037000

为提升煤矿井下综采工作面智能化水平,研究了基于数字孪生和虚拟现实的综采装备虚拟生产关键技术,构建了数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统。该系统基于综采装备动态仿真技术和综采工作面离线仿真技术,以及基于数据驱动的虚实双向交... 详细信息

为提升煤矿井下综采工作面智能化水平,研究了基于数字孪生和虚拟现实的综采装备虚拟生产关键技术,构建了数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统。该系统基于综采装备动态仿真技术和综采工作面离线仿真技术,以及基于数据驱动的虚实双向交互映射技术与虚拟监测技术,构建了综采工作面离线仿真系统和半实物仿真系统。将上述虚拟综采工作面离线仿真系统和综采工作面半实物仿真系统集成为数字孪生驱动的综采装备虚拟生产系统并进行了测试,结果表明:所构建的虚拟工作面离线仿真系统能够实现对物理工作面准确与可靠的孪生仿真,综采工作面半实物仿真系统能够使虚拟液压支架准确执行所下发的动作。综采装备虚拟生产关键技术与系统的应用有望为煤矿井下综采设备的智能监测与运行方式提供新思路,为煤矿井下提高生产效率、降低生产成本、降低事故风险等方面带来积极的影响。

关键词：综采工作面数字孪生虚拟现实半实物仿真虚实映射

基于规则的混合动力矿用自卸车能量管理策略研究

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系统仿真学报 2024年

作者：刘建功张远辉魏菲王毅颖李晓岭刘佩情司冯淼河北省冀南新区现代装备制造协同创新中心邯郸科技职业学院计算机系河北工程大学机械与装备工程学院天津康复疗养中心信息科河北省煤矿生态保护开采产业技术研究院

为改善传统柴油矿用自卸车存在的动力性不足、燃油经济性不佳等问题，提出一种分布式混合动力传动系统结构和基于规则的能量管理策略。通过对矿用自卸车的运动特征进行分析，构建分布式混合动力系统结构，给出车辆行驶工况，在此基础上... 详细信息

为改善传统柴油矿用自卸车存在的动力性不足、燃油经济性不佳等问题，提出一种分布式混合动力传动系统结构和基于规则的能量管理策略。通过对矿用自卸车的运动特征进行分析，构建分布式混合动力系统结构，给出车辆行驶工况，在此基础上，制定了相关的模式切换规则，并利用Avl-Cruise/Simulink联合仿真验证了传动系统和策略的有效性。仿真结果显示：所提出的分布式混合动力系统结构使得车辆在使用第三挡进行爬坡时，其爬坡能力提高了17%；同时通过采用基于规则能量管理策略，混合动力矿用自卸车的油耗较原型车降低了18%。表明所提出的分布式混合动力系统传动结构是可行的，并且基于规则的能量管理策略在提高燃油经济性上有着显著效果，为提升能源利用效率和环境友好性提供了有力支持。

关键词：混合动力矿车基于规则能量管理策略动力性燃油经济性

2010-2019年我国煤矿生产事故特征及规律分析

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数学的实践与认识 2024年

作者：王晓蕾李仁伟高国臣吕梁学院资源与机械工程系煤矿机械装备维护与检测试验吕梁市重点实验室吕梁学院计算机科学与技术系

煤矿安全生产对于我国经济发展具有重要意义.基于梳理统计方法分析了2010-2019年我国重特大煤矿安全生产事故,研究了我国煤矿事故灾害现状、发展趋势、事故类型、地域特征、时间特征五个方面.研究结果表明:我国煤矿安全形势整体上呈转... 详细信息

煤矿安全生产对于我国经济发展具有重要意义.基于梳理统计方法分析了2010-2019年我国重特大煤矿安全生产事故,研究了我国煤矿事故灾害现状、发展趋势、事故类型、地域特征、时间特征五个方面.研究结果表明:我国煤矿安全形势整体上呈转好趋势,煤矿事故发生数和事故导致的死亡人数呈下降态势,但在2016年出现了波动;瓦斯爆炸事故随时间推移具有明显的波动性,其他煤矿事故发生次数和死亡人数随着时间的推移呈递减趋势,煤矿瓦斯事故发生重特大事故发生数和死亡人数最多,是未来煤矿事故防治的重点;全国将近70%的重特大煤矿事故集中发生在8个省,平均重特大煤矿事故死亡人数最多的省份是河南省,为23.81人/次,其次是四川省,为22.2人/次;每年的3、4、8、9、10月重特大煤矿事故发生次数较多,并在每月29日最易发生事故.

关键词：煤矿安全重特大事故地域特征事故类型统计规律

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从微细粒铋精矿中回收铜试验研究

有色金属工程 2024年第7期14卷 109-114页

作者：李文恒李杰祁忠旭孙大勇李昭旺湖南柿竹园有色金属有限责任公司湖南郴州423037 长沙矿山研究院有限责任公司长沙410012 湖南省矿山固废综合利用工程技术研究中心长沙410012

湖南柿竹园钨锡钼铋多金属矿原矿含少量铜资源,铜在“钼铋混合-分离浮选”过程中大部分富集至铋精矿中(Cu品位3%左右)。为提高资源利用率,针对该含铜铋精矿,进行了工艺矿物学分析和回收铜试验。结果表明:影响铜回收的主要因素是前端作... 详细信息

湖南柿竹园钨锡钼铋多金属矿原矿含少量铜资源,铜在“钼铋混合-分离浮选”过程中大部分富集至铋精矿中(Cu品位3%左右)。为提高资源利用率,针对该含铜铋精矿,进行了工艺矿物学分析和回收铜试验。结果表明:影响铜回收的主要因素是前端作业大量硫化钠侵蚀铜、铋矿物表面,铜、铋、硫矿物可浮性大幅下降且更加接近,铋精矿中各金属矿物的粒度微细(-0.023 mm含量近70%);采用“浮选脱药(泥)排尾-粗选排尾-精粗选两精两扫选”浮选工艺,石灰+CK-DB组合抑制铋矿物,Z-200+F6选择性浮选铜矿物,实验室闭路试验获得产率7.22%、Cu品位23.41%、Bi含量1.12%、Cu回收率53.28%的铜精矿,铜精矿中Bi损失率0.27%,实现了低品位伴生铜的有效回收。试验结果可为企业进一步扩充金属品种谱系提供技术依据。

关键词：含铜铋精矿铜铋分离浮选工艺抑制剂

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基于改进SFS算法的锚杆钻臂参数整定研究

煤炭工程 2024年第4期56卷 218-224页

作者：陶磊陈岳王宏伟李超姚林虎太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心山西太原030024

针对锚杆钻臂井下自动控制过程中存在的环境恶劣、地质复杂等特殊工况,需着重考虑PID的参数选取,为此采用随机分形搜索算法(SFS)对PID参数进行整定。由于随机分形搜索算法存在局部搜索能力不足、易陷入局部最优等问题,在面对机械臂待整... 详细信息

针对锚杆钻臂井下自动控制过程中存在的环境恶劣、地质复杂等特殊工况,需着重考虑PID的参数选取,为此采用随机分形搜索算法(SFS)对PID参数进行整定。由于随机分形搜索算法存在局部搜索能力不足、易陷入局部最优等问题,在面对机械臂待整定参数多及参数间耦合严重时,其整定效果不佳。因此,引入混沌初始化、正余弦策略、自适应K值选取策略以提高算法的局部搜索能力以及全局搜索速度;采用柯西、差分定向变异策略使算法跳出局部最优。通过标准测试函数测试表明改进后的随机分形搜索算法收敛速度及精度均有一定提高。最后通过锚杆钻臂参数整定仿真实验表明:改进后随机分形搜索算法整定的PID参数总体适应度值提高21%;各关节的量化指标表示改进后随机分形搜索算法跳出了局部最优,提高了整体寻优精度与速度。

关键词：锚杆钻臂参数整定随机分形搜索算法 PID控制

柱面摩擦限矩器接触特性及打滑转矩影响因素研究

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机械设计与制造 2024年第7期 188-192页

作者：刘兆懿崔红伟常宗旭乔一军太原理工大学机械与运载工程学院山西太原030024 太原理工大学煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024

为了促进柱面摩擦限矩器在刮板输送机驱动系统上的应用,应用ANSYS有限元软件建立了数值模拟模型,仿真分析了给定油腔压力作用下柱面摩擦副的接触应力分布情况,通过公式得到了打滑转矩与油腔压力的关系,探讨了油腔长度、油腔厚度、油腔... 详细信息

为了促进柱面摩擦限矩器在刮板输送机驱动系统上的应用,应用ANSYS有限元软件建立了数值模拟模型,仿真分析了给定油腔压力作用下柱面摩擦副的接触应力分布情况,通过公式得到了打滑转矩与油腔压力的关系,探讨了油腔长度、油腔厚度、油腔内径以及接触间隙对最大接触应力与打滑转矩的影响,并通过正交试验设计,得出了各因素对最大接触应力与打滑转矩的影响显著性排序。结果表明:通过数值模拟与正交试验设计相结合的方法,获得了柱面摩擦限矩器结构参数对最大接触应力与打滑转矩的影响,为柱面摩擦限矩器的结构设计及打滑转矩预测提供了理论依据。

关键词：柱面摩擦副空心油腔变形接触特性打滑转矩正交试验设计

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