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基于柔模混凝土技术的沿空留巷支护装备研究

矿山机械 2025年第1期53卷 6-11页

作者：黄莹李晓杰郑州煤矿机械集团股份有限公司河南郑州450016

为实现沿空留巷工作面开采的安全高效,分析了国内柔模混凝土沿空留巷工艺、施工流程及装备;结合沿空留巷工艺性、支架稳定性、可靠性等关键设计指标,对沿空留巷支护设备进行了系列化研制;开发了适应不同环境的特殊端头支架、特殊挡矸支... 详细信息

为实现沿空留巷工作面开采的安全高效,分析了国内柔模混凝土沿空留巷工艺、施工流程及装备;结合沿空留巷工艺性、支架稳定性、可靠性等关键设计指标,对沿空留巷支护设备进行了系列化研制;开发了适应不同环境的特殊端头支架、特殊挡矸支架、特殊单元支架等支护装备,实现了巷道顶板的无反复支撑;研究了单轨吊式和搬运车式单元支架搬运系统,提高了沿空留巷工作面施工安全性和运输效率;进行了沿空留巷工艺和装备的推广应用,对提升煤矿资源回收率、缓解采掘失衡具有重要意义。

关键词：沿空留巷柔模混凝土单轨吊式单元支架

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采煤工作面刮板输送机智能控制系统研究

工矿自动化 2025年第1期51卷 52-60页

作者：范宝冬马开德崔卫秀李致远中国中煤能源集团有限公司北京100120 中煤张家口煤矿机械有限责任公司河北张家口076250 河北省高端智能矿山装备技术创新中心河北张家口076250 中国煤矿机械装备有限责任公司北京100011

刮板输送机是煤矿井工开采煤炭运输的核心设备,其智能化水平直接影响工作面智能化程度。分析指出目前刮板输送机智能化技术仍存在工况感知数据治理不到位、数据交互及多机协同控制缺乏顶层管控、设备维护与保养不到位、智能化技术应用... 详细信息

刮板输送机是煤矿井工开采煤炭运输的核心设备,其智能化水平直接影响工作面智能化程度。分析指出目前刮板输送机智能化技术仍存在工况感知数据治理不到位、数据交互及多机协同控制缺乏顶层管控、设备维护与保养不到位、智能化技术应用不足等问题。基于矿鸿操作系统统一系统架构、统一标准与协议等优势,开发了采煤工作面刮板输送机智能控制系统,介绍了系统架构,重点阐述了该系统中刮板输送机工况感知和自适应控制这2项关键技术:以哑铃状态监测和断链故障监测为例,介绍了刮板输送机工况感知技术的实现方法;通过分析刮板输送机驱动电动机电流数据,结合采煤机采高、截深、行走速度、位置等采集数据,得出刮板输送机运煤量计算公式,由此设计了基于负载状态的刮板输送机智能调速控制策略;分析了刮板输送机链条与张力的关系,通过计算链条伸长量并与设定值作比较,控制油缸伸出(缩回)动作,实现链条张紧自动控制。在煤矿现场对基于矿鸿操作系统的刮板输送机智能控制系统进行了工业性试验,结果表明该系统能实时采集刮板输送机运行状态、故障信息、负载等关键参数并进行分析处理,数据精度高,稳定性好,故障诊断准确性高,且实现了刮板输送机与采煤机、液压支架等设备的互联互通、相互协作,数据传输延时仅为5~10 ms。

关键词：采煤工作面刮板输送机矿鸿操作系统分布式软总线工况感知智能调速链条张紧自动控制

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基于DEM-MBD耦合的中部槽磨损故障下动力学响应特征研究

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机电工程 2025年

作者：李博李嘉浩宋成友张建军夏蕊王学文崔卫秀倪强中煤张家口煤矿机械有限责任公司太原理工大学机械工程学院煤矿综采装备山西省重点实验室河北省高端智能矿山装备技术创新中心山西康伟集团有限公司

针对刮板输送机中部槽故障频发等问题，对故障条件下煤散料及链传动系统的动力学响应特征进行了研究。首先，构建了基于刮板输送机法的离散元法-多体动力学（DEM-MBD）耦合模型，分别从有载侧运行阻力及刮板纵向加速度两方面验证了仿真... 详细信息

针对刮板输送机中部槽故障频发等问题，对故障条件下煤散料及链传动系统的动力学响应特征进行了研究。首先，构建了基于刮板输送机法的离散元法-多体动力学（DEM-MBD）耦合模型，分别从有载侧运行阻力及刮板纵向加速度两方面验证了仿真模型的可靠性；其次，采用改变中部槽几何属性的方法，完成了中部槽磨损故障注入；然后，基于DEM-MBD耦合模型研究了煤颗粒在故障条件下的力学特性和运动特性；最后，基于DEM-MBD耦合模型，研究了刮板链条速度、链条张力、刮板振动特性和驱动链轮转矩等在故障条件下的动力学响应特征。研究结果表明：卡滞现象降低了刮板链的平稳性；中部槽磨损对链道外侧煤颗粒的速度波动影响最大，其次是在链道处，影响最小的是在链道内侧；磨损故障下，刮板链条的链速、链条张力及振动加速度的波动幅度显著高于正常工况。该结果可以为解决中部槽磨损故障频发问题提供理论依据。

关键词：中部槽链传动系统磨损离散元法多体动力学动力学响应

绿色装配式综合管廊U盾架管机设计及其施工技术研究

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现代隧道技术 2025年第1期62卷 275-284页

作者：贾连辉闫扬义薛广记董艳萍龚廷民沈超中铁工程装备集团有限公司郑州450016 中铁科工集团有限公司武汉430070

针对综合管廊传统建造方式占地面积大、人力投入大、工序复杂、效率较低等不足,提出“盾构技术+架桥技术”深度融合的综合管廊“盾架一体化”建造理念,研制相应的绿色装配式综合管廊U盾架管机。首先,详细介绍U盾架管机整机设计,包括具... 详细信息

针对综合管廊传统建造方式占地面积大、人力投入大、工序复杂、效率较低等不足,提出“盾构技术+架桥技术”深度融合的综合管廊“盾架一体化”建造理念,研制相应的绿色装配式综合管廊U盾架管机。首先,详细介绍U盾架管机整机设计,包括具备模块化无级可变径功能的U型移动支护盾体设计以及负责管节安装的门型双支腿单主梁高精度架管装置设计,可以适应不同断面综合管廊建设,管节拼装误差在±5mm以内;同时,还介绍了垫层摊铺系统、新型经济型管廊侧缝填充材料“速凝液态土”制备及同步填充系统设计,可以解决综合管廊垫层机械化摊铺、侧缝同步回填的难题;然后,以雄安新区某综合管廊建设项目为依托,介绍U盾架管机总体及管节拼装、垫层摊铺、侧缝填充、变径等关键技术施工应用情况,并与传统明挖现浇工法进行对比分析。应用表明,与传统工法相比,U盾架管机工法节省占地宽度44%,提升施工工效37.5%,同时在施工安全性、建设品质、经济性方面均具有明显优势。

关键词：综合管廊盾架一体化 U盾架管机绿色建造垫层摊铺同步注浆变舱适应

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煤体受拉破坏能量演化规律与失稳灾变特征

科学技术与工程 2025年第1期25卷 112-118页

作者：徐世龙孙文洋刘君奇龙昭熹汪官腾薛兴卓刘扬尚少康钮月中国矿业大学安全工程学院徐州221116 深地科学与工程云龙湖实验室徐州221006 万华化学(烟台)电池产业有限公司烟台264000 华亭煤业集团有限责任公司东峡煤矿平凉744100 郑州煤炭工业(集团)杨河煤业有限公司裴沟煤矿郑州452382

为研究煤炭开采过程诱发的煤岩动力灾害防控问题,开展了原煤试样巴西劈裂试验,研究了受拉破坏过程中煤体的能量演化规律,对煤体失稳破坏的前兆信息进行了判识。结果表明:煤体受拉破坏过程具有显著的非线性演化特征,能够判识煤体破坏的... 详细信息

为研究煤炭开采过程诱发的煤岩动力灾害防控问题,开展了原煤试样巴西劈裂试验,研究了受拉破坏过程中煤体的能量演化规律,对煤体失稳破坏的前兆信息进行了判识。结果表明:煤体受拉破坏过程具有显著的非线性演化特征,能够判识煤体破坏的临界点、失稳点、破坏点;受拉损伤破坏各阶段,煤体的能量演化特征差异显著,在弹性变形阶段,输入能主要转化为弹性能,耗散能保持稳定,而在失稳破坏阶段,耗弹比呈跳跃式增长;能量释放速率与能量耗散速率在煤体受拉过程的临界点、失稳点、破坏点处均具有异常响应特征,且特征点的出现均有显著的前兆信息。煤岩失稳破坏的本质是能量积聚与耗散的结果,煤体能量指标能够揭示试样损伤破坏过程中能量演化的异常特征,进而判识煤体发生灾变的前兆信息,有利于超前预警,保障煤炭资源安全高效开采。

关键词：受载煤体拉伸破坏能量演化灾变特征前兆信息

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两柱大采高铺网液压支架设计研究

矿山机械 2025年第2期53卷 74-77页

作者：孙红发郑州煤矿机械集团股份有限公司河南省煤矿智能开采技术与装备重点实验室河南省煤矿智能开采技术创新中心

超厚超硬煤层对开采工艺要求较高，我国现有采全高开采工艺应用于该种煤层时，会出现放顶煤放煤困难、分层数过多、开采效率低等问题。针对上述问题，通过使用大采高铺网技术，将网卷挂在支架尾梁后方，移架时网自动展开铺设在架后的底...

超厚超硬煤层对开采工艺要求较高，我国现有采全高开采工艺应用于该种煤层时，会出现放顶煤放煤困难、分层数过多、开采效率低等问题。针对上述问题，通过使用大采高铺网技术，将网卷挂在支架尾梁后方，移架时网自动展开铺设在架后的底煤上，且网不经过支架底座下方，易于铺展；同时减少了分层开采次数，提高了开采效率。山西忻州13号煤层13102工作面具有超厚超硬煤层的典型特点，笔者分析了该工作面煤层情况和顶底板情况，计算出工作面对液压支架的强度、高度等要求，开发设计了大采高铺网液压支架。该研究方向与目前我国煤炭精采细采发展战略相契合，可以有效提升企业的自主创新能力和行业的核心竞争力。

关键词：

基于CUDA加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测

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工矿自动化 2025年第1期51卷 45-51,60页

作者：李博侍守伊张建军夏蕊王学文崔卫秀倪强中煤张家口煤矿机械有限责任公司河北张家口076250 太原理工大学机械工程学院山西太原030024 煤矿综采装备山西省重点实验室山西太原030024 河北省高端智能矿山装备技术创新中心河北张家口076250 山西康伟集团有限公司山西长治046503

为提高井下复杂恶劣环境下刮板输送机直线状态监测精度和实时性,提出了一种基于统一计算设备架构(CUDA)加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测方法。首先,同步2路摄像头获取的刮板输送机图像的帧数、分辨率参数,对输入的视... 详细信息

为提高井下复杂恶劣环境下刮板输送机直线状态监测精度和实时性,提出了一种基于统一计算设备架构(CUDA)加速动态规划优化全景拼接的刮板输送机直线状态监测方法。首先,同步2路摄像头获取的刮板输送机图像的帧数、分辨率参数,对输入的视频流进行暗通道清晰化处理,以消除井下煤尘、水雾等的干扰。其次,使用ORB算法检测和计算2路视频帧的特征点和描述子,通过K最近邻(KNN)匹配计算特征点间的匹配对,利用设置阈值比例的方法过滤错误的匹配点,使用随机抽样一致(RANSAC)算法计算出用于图像透视变换的单应性矩阵。然后,基于CUDA将读取Sobel算子、计算梯度、计算总能量差异、循环初始化权重与路径、寻找最佳接缝线分配到不同的线程中,并定义计算能量图和寻找最佳接缝线的核函数,完成2路图像沿接缝线融合的全景拼接。最后,使用霍夫变换方法对全景拼接的刮板输送机图像中部槽挡煤板进行直线拟合,并将拟合的直线绘制在全景拼接图像上,以反映刮板输送机的直线状态。实验及测试结果表明,CUDA加速动态规划优化全景拼接痕迹不明显,且处理速度快;通过霍夫变换对中部槽挡煤板拟合的直线与刮板输送机直线具有较好的一致性,可用于刮板输送机直线状态监测。

关键词：刮板输送机直线状态监测 CUDA加速动态规划全景拼接霍夫变换统一计算设备架构

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拨叉轴等离子焊接数值模拟与实验研究

稀有金属材料与工程 2025年第1期54卷 156-170页

作者：杨建光纪宏超裴未迟何雷黄晓敏王珊珊华北理工大学机械工程学院河北唐山063200 唐山龙润机械有限公司河北唐山063000 中国二十二冶集团有限公司河北唐山063000

拨叉轴是手动变速箱、自动化手动变速箱和双离合变速箱中连接拨叉,调整齿轮啮合的重要零件。为研究拨叉轴等离子焊接过程中焊接变形、残余应力与焊接工艺参数的关系,基于ABAQUS仿真软件,采用温度-位移耦合的有限元计算方法并选取双椭球... 详细信息

拨叉轴是手动变速箱、自动化手动变速箱和双离合变速箱中连接拨叉,调整齿轮啮合的重要零件。为研究拨叉轴等离子焊接过程中焊接变形、残余应力与焊接工艺参数的关系,基于ABAQUS仿真软件,采用温度-位移耦合的有限元计算方法并选取双椭球热源模型,对焊板与叉轴焊接的应力场、变形及温度场进行了数值模拟,完成了拨叉轴焊接工艺方案的优化,通过仿真和实验验证了优化模型的可靠性。结果表明:焊接变形随着焊接速度的增大有所减小,焊接速度在2.5~3.0 mm/s区间时焊接变形量较小;变形随着焊接电流的增大而增大。焊接残余应力同焊接电流、焊接速度没有表现出明显的变化规律,但峰值均分布在560 MPa左右,小于叉轴650 MPa的抗拉强度,存在局部的应力集中现象。整体看,残余应力主要分布在焊缝两端,变形主要发生在焊板,经过优化的模型两道焊缝热源温度峰值更加均衡,局部焊接残余应力与变形略有下降。因此,模拟与实验结果可以为生产过程焊接质量的控制提供理论指导。

关键词：拨叉轴等离子弧焊数值模拟工艺优化实验研究

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三水沟提升机智能监测装置的设计与应用研究

机械管理开发 2025年第2期40卷 180-182,185页

作者：王静晋能控股装备制造集团有限公司寺河煤矿山西晋城048205

针对三水沟立井提升机现有监测装置的不足,设计并应用了一种基于边缘计算的智能监测装置系统。通过在提升机表面和内部安装传感器,结合物联网技术,实现了设备运行状态的实时监测与数据分析。实践应用结果显示,该系统显著提高了提升机的... 详细信息

针对三水沟立井提升机现有监测装置的不足,设计并应用了一种基于边缘计算的智能监测装置系统。通过在提升机表面和内部安装传感器,结合物联网技术,实现了设备运行状态的实时监测与数据分析。实践应用结果显示,该系统显著提高了提升机的安全性和运行效率,能够及时发现并预防潜在故障,减少了停机损失,并有效提升了设备管理的科学性和维护效率,在提升机运维管理中取得了显著成效。

关键词：提升机智能监测装置状态判断