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煤矿井下无轨胶轮车安全控制装置设计

机械工程与自动化 2024年第1期 163-164,167页

作者：周鹏程山西焦煤西山煤电有限责任公司东曲煤矿山西古交030200

为保证煤矿井下电驱动无轨胶轮车的运输安全,基于EPEC控制器设计了安全控制装置。以CAN总线通信为基础,实时监测安装于车身的各传感器数据,超出阈值后触发声光语音报警,刹车失灵情况下触发防跑系统,达到降低无轨胶轮车的故障率和事故率... 详细信息

为保证煤矿井下电驱动无轨胶轮车的运输安全,基于EPEC控制器设计了安全控制装置。以CAN总线通信为基础,实时监测安装于车身的各传感器数据,超出阈值后触发声光语音报警,刹车失灵情况下触发防跑系统,达到降低无轨胶轮车的故障率和事故率,提升无轨胶轮车运输安全及运输效率。试验结果表明:设计并实现的电驱动无轨胶轮车安全控制装置运行良好,达到了预期设计目标。

关键词：安全控制装置煤矿无轨胶轮车

深层煤岩气水平井各段产出贡献及其主控因素——以鄂尔多斯盆地东缘大宁-吉县区块为例

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天然气工业 2024年第10期44卷 80-92页

作者：闫霞熊先钺李曙光黄力王峰孙雪冬郭乐乐冯延青中联煤层气国家工程研究中心有限责任公司北京市100028 中石油煤层气有限责任公司

在“双碳”目标背景下,实现深层煤岩气高效开发、甲烷管控或近零排放具有极其重要的战略意义。但深层煤岩气水平井各段产出贡献不清、主控因素不明,制约了煤层气单井产能提升和降本增效。为此,以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块为例,通... 详细信息

在“双碳”目标背景下,实现深层煤岩气高效开发、甲烷管控或近零排放具有极其重要的战略意义。但深层煤岩气水平井各段产出贡献不清、主控因素不明,制约了煤层气单井产能提升和降本增效。为此,以鄂尔多斯盆地东缘大宁—吉县区块为例,通过示踪剂监测技术,获得了深层煤岩气水平井各段差异认识,提出了基于深层煤岩气地质—工程甜点系数的模型构建方法、“黑金”靶体和地质—工程甜点分类评价标准,构建了沿水平井地质—工程甜点模型,提取了11项地质因素和10项工程因素开展“定性+定量”评价,明确了深层煤岩气水平井各段产出贡献的主控因素。研究结果表明:①深层煤岩气水平井各井段的产出差异大,各井段产气量贡献率介于2.2%~25.3%,同一口井各井段产气量差异最高达11.5倍。②明确了影响水平井各井段产出主控因素是钻遇Ⅰ、Ⅱ类地质—工程甜点情况和压裂改造规模;钻遇Ⅰ类和Ⅱ类甜点井段长度占水平井长度的63.7%,其中采用相对更高规模压裂设计的Ⅰ、Ⅱ类甜点段仅占37.5%,却贡献了单井59.2%的累计产气量。③影响高产段的离散型因素,裂缝形态以均匀缝为主;构造曲率以正曲率和零曲率为主;煤岩类型以光亮煤和半亮煤为主。④利用斯皮尔曼相关系数法、层次分析法和梯度提升树法定量确定的主控因素,与基于甜点模型得到的认识一致。结论认为,研究成果为深层煤岩气水平井甜点评价、“黑金”靶体钻遇率提高、压裂段簇差异化设计、施工方案优化等方面提供了新认识、新方法和新思路。

关键词：鄂尔多斯盆地深层煤岩气水平井示踪剂监测产出剖面主控因素甜点煤层气

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快速掘进工作面局部通风管控装置研究

机械管理开发 2024年第9期39卷 213-214,217页

作者：刘伟峰山西焦煤西山煤电有限责任公司东曲煤矿山西古交030200

为进一步提升快速掘进工作面作业安全系数,实现按需供风,设计快速掘进工作面局部通风管控装置,对装置的组成结构、关键部件布置以及按需供风流程等进行了详尽的研究。通过多传感器实时监测工作面环境参数和运行状态参数,经控制器分析、... 详细信息

为进一步提升快速掘进工作面作业安全系数,实现按需供风,设计快速掘进工作面局部通风管控装置,对装置的组成结构、关键部件布置以及按需供风流程等进行了详尽的研究。通过多传感器实时监测工作面环境参数和运行状态参数,经控制器分析、计算后对局部通风机进行按需、智能变频调速。完成的试验分析结果表明,该局部通风管控装置能够实现按需供风,提升了快速掘进工作年作业安全系数,保障工作面安全、高效、快速掘进。

关键词：快速掘进局部通风机管控装置变频调速按需供风

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煤矿井下变电所挂轨式巡检机器人设计与实现

机械工程与自动化 2024年第1期 170-172页

作者：姜效星山西焦煤西山煤电有限责任公司东曲煤矿山西古交030200

针对煤矿变电所人工巡检存在的实时性差、安全隐患大、重复劳动的问题,基于控制器、信息融合以及通信技术设计了用于煤矿变电所的挂轨式巡检机器人。重点阐述了挂轨式巡检机器人的总体设计架构以及硬件、软件实现方案,最后完成了应用分... 详细信息

针对煤矿变电所人工巡检存在的实时性差、安全隐患大、重复劳动的问题,基于控制器、信息融合以及通信技术设计了用于煤矿变电所的挂轨式巡检机器人。重点阐述了挂轨式巡检机器人的总体设计架构以及硬件、软件实现方案,最后完成了应用分析。分析结果表明:设计并实现的用于煤矿变电所的挂轨式巡检机器人可满足实际应用场景需求,提升了数据传输的实时性,降低了变电所安全隐患,达到了减员增效的目的。

关键词：煤矿变电所巡检机器人数据传输实时性

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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

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深部矿井煤炭−地热协同开采系统研究

煤炭科学技术 2024年第3期52卷 87-94页

作者：刘琪苏伟张瑞瑛李延朋冯绪杨亮中煤西安设计工程有限责任公司陕西西安710054

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产... 详细信息

在煤炭资源深部开采趋势下,矿井高温热害问题日益严重,引起矿井高温热害的热源实质为可持续利用的地热能,在进行煤炭开采的同时将深部矿井地热能提取并进行资源化利用,是建设绿色矿山、降低矿井碳排放的创新途径。总结了国内外深部矿产和地热能共采现状,从工艺流程和关键设备方面分析了煤炭−地热协同开采的可行性,最终提出一种煤炭−地热协同开采系统。该系统总体采用闭式循环,包括地面热能利用系统和井下取热系统,通过在预采煤层水平钻孔并布置同轴套管换热器提取煤层地热能,并由地面热泵机组将从井下开采的低品位地热能进行利用。秉承“先采热、后回采”的时间和空间协同原则,预先在回采工作面前向划分采热工作面,提出顺序采热、交替采热2种模式,确保采热过程对采煤过程无干扰。分析了空间协同设计、煤层钻孔、高效采热和智能监控调控等关键技术,对煤炭开采和地热能提取进行井下空间协同设计,提出基于煤层注水的同轴套管换热器布置工艺,使用快捷装配式同轴套管换热器可进行多种组合实现高效采热,构建智能监控调控平台并提出相关优化模型,构建取热量计算模型,提出智能控制采热方式。简化煤系地层传热过程,构建煤层采热传热模型,可根据回采工作面实际情况和出口风流参数对回采工作面采热能力进行计算评估。根据煤层采热传热模型,分析得出煤层初始温度、煤炭运输量、回采工作面出口风流温度、风流含湿量变化量是决定煤层采热量的关键参数。定义回采工作面风流含湿量不变且回采工作面出口风流等效温度不高于28℃时的采热量为煤层最大采热量。系统的应用将会使深部矿井热害资源化,不仅解决了煤炭开采热害问题,而且实现了深部矿井地热能综合利用。

关键词：矿井热害防治地热能利用煤热共采同轴套管换热

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基于机器视觉的矿用输送带纵向撕裂检测研究

中国矿业 2024年第4期33卷 141-151页

作者：石耀慧史华伟王永振和佳聪倪冬山西焦煤(集团)霍州煤电集团店坪煤矿山西吕梁277102 鄂托克前旗长城煤矿有限责任公司内蒙古鄂尔多斯016200 中国矿业大学机电工程学院江苏徐州221116

在煤矿运输系统中,输送带经常受到煤流中片岩、矸石、锚杆等尖锐的硬杂质冲击,易发生纵向撕裂。输送带一旦发生纵向撕裂,若未及时发现并停机将会导致极大的经济损失,甚至造成人员伤亡。针对目前输送带纵向撕裂视觉检测存在的检测准确率... 详细信息

在煤矿运输系统中,输送带经常受到煤流中片岩、矸石、锚杆等尖锐的硬杂质冲击,易发生纵向撕裂。输送带一旦发生纵向撕裂,若未及时发现并停机将会导致极大的经济损失,甚至造成人员伤亡。针对目前输送带纵向撕裂视觉检测存在的检测准确率低、智能化程度低等问题,本文研发了一套基于视觉的矿用输送带纵向撕裂检测系统。首先,基于煤矿井下实际工况,设计多线激光发射器和工业摄像仪的布置方案,突出显著化了纵向撕裂特征,并提高了纵向撕裂检测的准确率,通过实验确定了最佳布置方案;其次,提出了分段线性变换与CLAHE结合的图像增强算法,提高了采集图像的质量;再次,利用基于SIFT特征提取的图像拼接算法和帽子函数加权平均融合算法,获得了高质量且完整的输送带下表面线激光图像;从次,提出一种基于改进Otsu阈值分割算法的多线激光中心线提取算法,通过实验对比,证明了该算法提取的中心线能够精准地反映激光线条线性特征;最后,提出了一种基于形态学的矿用输送带纵向撕裂特征提取与检测算法,利用连通域的数目判断输送带是否发生纵向撕裂。为了验证算法的优越性,搭建了矿用输送带纵向撕裂检测实验台,在无尘雾和模拟尘雾的实验室环境下进行了实验对比验证。实验结果表明,在无尘雾环境下,本文提出的方法准确率达到了98.6%;在尘雾环境下,准确率达到了97.9%,证明了该方法的先进性与实用性。

关键词：机器视觉矿用输送带纵向撕裂中心线提取形态学特征

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辛置矿井下自动化综采工艺的设计与应用

西部探矿工程 2024年第3期36卷 70-72页

作者：李庆卯霍州煤电集团有限责任公司辛置煤矿山西霍州031400

综采工艺作为煤矿井下开采技术的核心,直接关系到矿井采掘作业效率,是否实现矿井的安全、高效开采。辛置矿针对矿井综采工作面采掘作业过程中生产效率低、安全性差的问题,设计矿井综采工作面自动化综采技术。该方案以自动化、智能化联... 详细信息

综采工艺作为煤矿井下开采技术的核心,直接关系到矿井采掘作业效率,是否实现矿井的安全、高效开采。辛置矿针对矿井综采工作面采掘作业过程中生产效率低、安全性差的问题,设计矿井综采工作面自动化综采技术。该方案以自动化、智能化联动控制系统为核心,将井下环境预警监测、采掘设备联控、井下核心设备运行实现一体化的智能控制。实践效果良好,该自动化综采技术能够将井下综采面作业人员数量减少36.5%,井下综采效率提高27.5%,井下设备联动运行故障降低68%,大幅提升综采工作面的安全性。

关键词：综采工作面智能控制自动化采集联控系统

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皮带运输机伸缩机尾优化设计

机械管理开发 2024年第2期39卷 135-136页

作者：李久承山西焦煤西山煤电有限责任公司东曲煤矿山西太原030200

针对综掘工作面需频繁移设皮带运输机影响作业效率的问题,提出基于皮带运输机机尾装置的优化方案。在分析皮带运输机工作原理的基础上,重点研究了机尾装置的总体结构设计、关键剪式结构设计、关键锁止结构设计,最后完成实施效果分析。... 详细信息

针对综掘工作面需频繁移设皮带运输机影响作业效率的问题,提出基于皮带运输机机尾装置的优化方案。在分析皮带运输机工作原理的基础上,重点研究了机尾装置的总体结构设计、关键剪式结构设计、关键锁止结构设计,最后完成实施效果分析。分析结果表明,优化后的皮带运输机机尾满足设计及使用要求,有助于提升综掘工作面作业效率。

关键词：皮带运输机伸缩机尾剪式结构锁止结构综掘