- 毛清华;苏毅楠;贺高峰;翟姣;王荣泉;尚新芒;
针对煤矿带式输送机场景存在尘雾干扰严重、背景环境复杂、人员尺度多变且易遮挡等因素导致人员入侵危险区域识别准确率不高等问题,提出一种基于改进YOLOv8模型的井下人员入侵带式输送机危险区域智能识别系统。改进YOLOv8模型通过替换主干网络C2f模块为C2fER模块,加强模型的细节特征提取能力,提升模型对小目标人员的识别性能;通过在颈部网络引入特征强化加权双向特征金字塔网络(FE-BiFPN)结构,提高模型的特征融合能力,从而提升模型对多尺度人员目标的识别效果;通过引入分离增强注意力模块(SEAM)增强模型在复杂背景下对局部特征的关注度,提升模型对遮挡目标人员的识别能力;通过引入WIoU损失函数增强训练效果,提升模型识别准确率。消融实验结果表明:改进YOLOv8模型的准确率较基线模型YOLOv8s提升2.3%,mAP@0.5提升3.4%,识别速度为104帧/s。人员识别实验结果表明:与YOLOv10m,YOLOv8s-CA、YOLOv8s-SPDConv和YOLO8n模型相比,改进YOLOv8模型对小目标、多尺度目标、遮挡目标的识别效果均更佳,识别准确率为90.2%,mAP@0.5为87.2%。人员入侵危险区域实验结果表明:井下人员入侵带式输送机危险区域智能识别系统判别人员入侵危险区域的平均准确率为93.25%,满足识别需求。
2025年01期 v.51;No.346 11-20+103页 [查看摘要][在线阅读][下载 3256K] [下载次数:144 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 董芳凯;赵美卿;黄伟龙;
煤矿井下环境复杂,对部分作业现场人员行为进行检测时易出现漏检与误检问题。针对该问题,提出了一种煤矿井下暗光环境人员行为检测方法,包括暗光环境图像增强和行为检测2个部分。暗光环境图像增强基于自校准光照学习(SCI)进行改进,由图像增强网络和校准网络构成。人员行为检测通过引入Dynamic Head检测、跨尺度融合模块和Focal-EIoU损失函数来改进YOLOv8n模型。SCI+网络增强后的图像作为人员行为检测模型检测的对象,完成井下暗光环境人员行为的检测任务。实验结果表明:(1)井下暗光环境人员行为检测方法的m AP@0.5为87.6%,较YOLOv8n提升了2.5%,较SSD,Faster RCNN,YOLOv5s,RT-DETR-L分别提升了15.7%,11.5%,0.9%,4.3%。(2)井下暗光环境人员行为检测方法的参数量为3.6×106个,计算量为11.6×109,检测速度为95.24帧/s。(3)在公开数据集EXDark上,井下暗光环境人员行为检测方法的mAP@0.5为74.7%,较YOLOv8n提升了1.5%,表明该方法具有较强的泛化能力。
2025年01期 v.51;No.346 21-30+144页 [查看摘要][在线阅读][下载 3257K] [下载次数:92 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 问永忠;贾澎涛;夏敏高;张龙刚;王伟峰;
针对井下危险区域人员监测视频存在光照不均匀、目标尺度不一致、遮挡等复杂情况,基于YOLOv8n网络结构,提出一种改进的井下人员多目标检测算法—YOLOv8n-MSMLAS。该算法对YOLOv8n的Neck层进行改进,添加多尺度空间增强注意力机制(MultiSEAM),以增强对遮挡目标的检测性能;在C2f模块中引入混合局部通道注意力(MLCA)机制,构建C2f-MLCA模块,以融合局部和全局特征信息,提高特征表达能力;在Head层检测头中嵌入自适应空间特征融合(ASFF)模块,以增强对小尺度目标的检测性能。实验结果表明:(1)与Faster R-CNN,SSD,RT-DETR,YOLOv5s,YOLOv7等主流模型相比,YOLOv8n-MSMLAS综合性能表现最佳,mAP@0.5和mAP@0.5:0.95分别达到93.4%和60.1%,FPS为80.0帧/s,参数量为5.80×106个,较好平衡了模型的检测精度和复杂度。(2) YOLOv8n-MSMLAS在光照不均、目标尺度不一致、遮挡等条件下表现出较好的检测性能,适用于现场检测。
2025年01期 v.51;No.346 31-37+77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2044K] [下载次数:112 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 孙奥然;赵培培;杨迪;张君逸;于洪健;
针对异物图像背景复杂、特征提取能力弱、粘连小目标的检测精度低、检测框定位及尺度失真等问题,提出了一种基于YOLOv5n-CND的矿用输送带目标检测算法。首先,采用C2f对特征金字塔进行优化,使用更少参数解决在井下异物图像采集背景复杂且存在复杂目标干扰对小目标检测不敏感的问题;然后,采用归一化高斯瓦萨斯坦距离(NWD)回归损失函数替代CIoU,改善多尺度异物检测效果不佳的问题,实现粘连小目标的精准检测;最后,添加目标检测头(Dy Head),将尺度、空间和任务3种注意力机制结合,提高对异物轮廓的特征提取能力,增强对多尺度目标的适应能力。实验结果表明:YOLOv5n-CND的mAP@0.5、mAP@0.5∶0.95、参数量及检测速度分别为87.9%,55.9%,4.49×106个,85.5帧/s,满足煤矿井下异物检测需求;YOLOv5n-CND的mAP@0.5和mAP@0.5∶0.95较YOLOv5n分别提高了2.6%和3.4%,较YOLOv5s-CBAM分别提高了1.7%和3.8%;模型参数量在YOLOv5n的基础上略有提升,但较其他模型参数量均有所降低。选取异物与背景相近的细长检测物、光照比较低的锚杆检测物、大量煤矸石混杂的检测物、含有多个异物4种场景进行测试,结果表明:基于YOLOv5n-CND的矿用输送带异物检测算法未出现误检及重复检测的情况,漏检较少,检测框定位准确,对粘连小目标的处理效果更好,能够实现输送带异物的准确检测。
2025年01期 v.51;No.346 38-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1833K] [下载次数:60 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 李博;侍守伊;张建军;夏蕊;王学文;崔卫秀;倪强;
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。
2025年01期 v.51;No.346 45-51+60页 [查看摘要][在线阅读][下载 1538K] [下载次数:22 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 范宝冬;马开德;崔卫秀;李致远;
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。
2025年01期 v.51;No.346 52-60页 [查看摘要][在线阅读][下载 2538K] [下载次数:32 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 李英娜;崔彦平;安博烁;刘百健;靳建伟;
针对悬臂式掘进机在掘进过程中面对煤岩硬度复杂变化时适应性不足、系统稳定性低等问题,提出一种基于卷积神经网络(CNN)及模糊PID的掘进机截割控制系统,该系统包括巷道断面成形特性和智能截割控制策略2个部分,其中掘进机智能截割控制策略由CNN煤岩硬度动态感知模块和截割臂摆速模糊PID控制模块组成。提出一种有效的截割路径,使截割头沿规划路径从上至下进行煤岩截割,以提高断面完整性,减小掘进方向的误差。采用CNN煤岩硬度动态感知模块分析采集的截割电动机电流、截割臂振动加速度、回转油缸压力数据信息,以感知煤岩特性;采用截割臂摆速模糊PID控制模块对感知后的数据进行模糊化与解模糊化处理,输出相应控制参数信号;电液比例阀根据接收到的信号控制液压油的流量和压力,通过阀控液压缸控制截割臂摆速,实现截割臂摆速的自适应控制。现场实验结果表明:当掘进机截割较软介质与煤时,截割臂以高摆速工作;当掘进机截割复杂岩层时,摆速随截割信号的增大而降低,截割信号在0~1之间变动;当掘进机截割较硬岩层时,截割载荷信号接近1,截割臂的摆速降低至0。
2025年01期 v.51;No.346 61-70+137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2943K] [下载次数:501 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 巩师鑫;
针对当前深部复杂环境工作面液压支架群信息感知匮乏、数据分析不足、装备运行参数规律和数据模型难以支撑智能化开采及支护决策等问题,以淮南口孜东矿140502深部“三软”煤层大采高工作面为应用场景,通过构建深部工作面液压支架姿态监测系统,实现液压支架立柱压力和空间位姿的连续感知。基于工作面液压支架顶梁和底座横滚角数据,利用线段拟合方法实现工作面顶底板三维走向趋势实时可视化。基于工作面液压支架压力-位姿数据,建立液压支架压力-位姿数据映射关系和液压支架位姿计算模型。通过深部工作面支架压力和位姿的融合分析,揭示工作面采高、支架顶梁合力大小及合力作用点动态变化规律:相比于工作面两端液压支架,工作面中部液压支架采高最小,而工作面机尾的液压支架采高最大;工作面中部液压支架顶梁合力在大部分时间内都小于工作面两端液压支架顶梁合力;相比于工作面两端部支架,工作面中部支架顶梁合力作用点更偏向前立柱位置。
2025年01期 v.51;No.346 71-77页 [查看摘要][在线阅读][下载 2319K] [下载次数:24 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 史小军;于铄航;王伟;公铮;
针对煤矿交直流混合配电网中因负载变化造成的直流母线电压波动问题,通常在直流母线处设置储能装置予以解决。现有的储能装置控制策略使得装置负担过重,且未考虑其荷电状态。针对煤矿交直流混合配电网的直流侧直挂储能拓扑,提出一种抑制母线电压波动的储能装置控制策略。经分析确定直挂储能装置工作于定功率模式,通过加入母线电压反馈进而调整储能装置出力的方式改进传统定功率控制策略,从而减小系统的不平衡功率;采用载波移相调制策略,以降低电流纹波;以荷电状态为对象进行排序均压,保证各储能子模块均匀充放电。在PSCAD/EMTDC中搭建煤矿交直流混合配电网仿真模型并进行实验,结果表明:在切除电动机或纯阻性负载突变情况下,母线电压波动率分别减小约70%和90%,验证了该控制策略可有效抑制母线电压波动,且蓄电池充放电速率为0.628C,满足快速响应要求。在实时数字仿真实验平台中进行硬件在环实验,结果与仿真结果一致,进一步验证了该控制策略的有效性。
2025年01期 v.51;No.346 78-84+94页 [查看摘要][在线阅读][下载 2000K] [下载次数:30 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 吴与伦;肖谭南;陈颖;
针对目前考虑时序信息的Petri网故障诊断模型复杂、自动建模困难的问题,提出了一种基于故障枚举树生成模糊Petri网的变电站故障诊断方法。为了完备地遍历变电站系统中各故障组合场景,提出了一种基于广度优先搜索的故障枚举树遍历方法,实现了变电站一二次故障组合的快速遍历仿真。基于仿真结果建立变电站模糊时序Petri网故障诊断模型,通过并行推理计算实现变电站故障快速诊断。在CloudPSS云仿真平台建立典型110 kV变电站的一二次联动仿真算例进行测试,结果表明:该方法将保护设备和断路器的动作时限信息计入故障推理过程,考虑在经典Petri网模型的矩阵运算推理基础上加入动作时限与告警信息的时间戳比对计算,因此在部分告警信息失真的情况下依然有较好的诊断效果;该方法可在保证故障诊断准确性的情况下应用于更加复杂的二次保护系统;采用并行分层矩阵推理算法,提升了诊断模型的推理效率,具有较高实用价值;在推理计算过程中对置信度增加了修正步骤,更加充分地考虑了保护拒动或误动及告警信息误报或漏报对故障诊断的影响,对于复杂故障情况有更高的容错性。
2025年01期 v.51;No.346 85-94页 [查看摘要][在线阅读][下载 1685K] [下载次数:45 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 梁运涛;张鹏成;孙勇;贾宝山;崔鑫峰;王睿德;
回程托辊卡死是导致带式输送机火灾的主要原因之一。为研究带式输送机回程托辊卡死故障摩擦升温特性,采用平台实验与数值模拟相结合的方法,研究了输送带速度、巷道风速和环境温度对卡死回程托辊温度的影响,结果表明:卡死回程托辊温度随环境温度和输送带速度的增加而显著升高,温度达到稳态的时间延长;巷道风速的提高有效降低了卡死回程托辊温度并缩短了温度达到稳态的时间。考虑到输送带磨穿卡死的回程托辊导致托辊内部煤粉积聚并引发火灾的情况,进一步研究了输送带速度、巷道风速、环境温度及卡死回程托辊内煤粉积存比例(煤粉在托辊内部积存体积与托辊可容纳煤粉最大体积之比)对煤粉最高温度的影响,结果表明:输送带速度、巷道风速和环境温度对卡死回程托辊内煤粉最高温度的影响,与对卡死回程托辊温度的影响规律一致;卡死回程托辊内煤粉积存比例的增加会加剧煤粉温度的升高;在环境温度为20℃、输送带速度为3.5 m/s、巷道风速为1 m/s、100%煤粉积存比例的工况下,煤粉最高温度达87.5℃,较25%煤粉积存比例时升高了43.2℃,高于中低阶煤的自燃临界温度,火灾风险显著增加。
2025年01期 v.51;No.346 95-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 2492K] [下载次数:39 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 刘子文;
针对通风排尘、喷雾降尘等防尘技术在高浓度粉尘综掘工作面中应用效果不明显的问题,以山西蒲县宏源集团富家凹煤业有限公司11309综掘工作面为研究背景,利用Fluent软件构建了综掘工作面物理模型,通过数值模拟分析了风流场分布特征和粉尘运移规律。数值模拟结果表明:利用正压风筒对综掘工作面供风时,风流到达工作面后沿壁面向下运动并扩散,受送风和吸尘风道吸力作用影响,风流形成漩涡,随着与工作面距离的增加,漩涡现象逐步减弱,直至消失;工作面区域风流流速较高,沿着巷道轴向向后风流流速逐渐降低;距综掘工作面越远,粉尘浓度越低;在综掘机司机位置附近粉尘浓度较高。在此基础上,提出了“以风控尘”为除尘思路的扰动拨流控尘技术。通过在正压风筒上增加扰动拨流装置,优化出风口布局,减少正压风筒最前端出口风量,以增加综掘机司机附近径向出风量;将除尘风机吸尘口前置,改变作业空间巷道风流方向,达到控尘、除尘的目的。通过工程实测验证了数值模拟结果和扰动拨流装置的可靠性,结果表明,使用扰动拨流装置后,综掘工作面粉尘浓度显著降低,降尘效率达90%以上。
2025年01期 v.51;No.346 104-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1864K] [下载次数:30 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 高成;刘立仁;郑磊;吕明杰;
综采工作面采煤机在截割煤体时会产生明显的湍流风,使得采煤区风速发生变化,诱导煤尘颗粒向人行道区域横向扩散。为探究截割湍流风对截割煤尘横向扩散规律的影响,采用多重参考系(MRF)模型对滚筒旋转割煤进行仿真,对不同割煤状态下综采工作面风流-煤尘耦合运移规律进行数值模拟,得到工作面风流分布与煤尘浓度分布的关系。为降低截割湍流风对煤尘横向扩散的影响,提出一种采煤机尘源跟踪喷雾降尘系统,通过安装在支架顶梁或前探梁上的喷雾装置在采煤机滚筒与人行道间形成雾幕,削弱截割湍流风的扰动作用,阻隔煤尘颗粒横向扩散,实现对滚筒截割尘源的动态跟踪。仿真结果表明,不同割煤状态下滚筒转动产生的截割湍流风使风流向人行道区域发生偏移,当滚筒转速为29.29 r/min、系统风速为1.40 m/s时,其横向偏移分速度可超过0.54 m/s,并使煤尘颗粒向人行道区域扩散,出现浓度超过300 mg/m~3的煤尘团,尤其是顺风割煤时煤尘横向扩散更为明显,人行道处煤尘浓度达385.12 mg/m~3。现场测试结果表明,采煤机尘源跟踪喷雾降尘技术的降尘率达83.68%,且单个喷洒点的待机能耗低于10 W。
2025年01期 v.51;No.346 111-118页 [查看摘要][在线阅读][下载 3311K] [下载次数:18 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 王忠鑫;田凤亮;孙鑫;郭晓松;黄俊婷;王磊;张忠文;赵广志;宋波;曾祥玉;
现有针对智能化露天煤矿建设的研究主要聚焦于智能化露天煤矿总体规划、基本架构、建设内容的完整性评价等方面,关于智能化露天煤矿建设完成后运行效果综合评价的研究很少。提出了露天煤矿智能化能力的概念,即矿山巨系统对内外部环境变化能够自主做出合理响应的综合能力,是评价露天煤矿智能化程度最重要的标志。基于能力成熟度模型,从功能完整性、功能活跃性、系统结构性、数据利用高效性4个维度建立了露天煤矿智能化能力成熟度评价模型。分析了影响露天煤矿智能化能力成熟度的主要因素,发现单纯追加投资、扩建系统不能保障智能化能力的成熟,通过科学的规划,尽量采用少的功能来实现智能化建设目标,智能化建设效益将更加显著。从智能化露天煤矿能力成熟度评价模型出发,提出了露天煤矿智能化建设应遵循的减法逻辑、生态逻辑、重构逻辑与自洽逻辑,并给出了未来露天煤矿智能化发展的总体目标——全面建成“001”模式智能化露天煤矿,即移动设备及固定岗位全无人值守(“0人员”)、场景生态全覆盖(“0盲区”)、业务管控一体化(“1大脑”)。
2025年01期 v.51;No.346 119-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K] [下载次数:42 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 杨瑞;鲍久圣;鲍周洋;阴妍;张磊;潘国宇;杨姣;葛世荣;
目前主运大巷带式输送机巡检机器人主要采用悬挂轨道式巡检方式,无法巡检位置较低或被遮挡的设备,难以满足井下巷道及设备的全方位巡检需求。设计了一种基于轮式巡检机器人的摇臂式行走机构,与轨道式巡检机器人配合使用,以满足全方位巡检需求。确定了轮式巡检机器人的系统结构,重点对其行走系统进行了分析,分别建立了履带式、轮履式、摇臂式3种行走机构的量化模型,利用德尔菲法与网络分析法对行走机构性能进行了综合分析,结果表明:基于摇臂式行走机构的机器人移动底盘在井下巷道环境内的行走适应性最佳。对摇臂式行走机构中的关键部件倒V型连杆进行静态性能分析,结果表明:倒V型连杆满足煤矿井下常见的坡道满载、紧急转弯、紧急制动3种工况下的强度与刚度需求。面向煤矿井下主运大巷地形特点及运输装备环境,开展模拟巷道内的机器人巡检试验,结果表明:摇臂式轮式巡检机器人在坡道、台阶、沟道的行走测试中均表现出良好的环境适应性,能够满足对煤矿井下巷道及其内部主要设备的巡检需求。
2025年01期 v.51;No.346 126-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2246K] [下载次数:79 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 宋庆军;焦守悦;姜海燕;宋庆辉;郝文超;
针对煤矸音频特征提取过程中设备运行噪声干扰严重及单一提取方法易导致信息丢失的问题,提出了一种基于改进EfficientNet的煤矸音频分类方法。采用基于Mel频谱和Gammatone倒谱系数的特征提取方法,有效捕捉矸石声音中的低频信息和细节特征。选择EfficientNet-B0作为骨干网络,并对其进行以下改进:将原有的多尺度通道注意力模块换成卷积块注意力模块,得到卷积注意力特征融合(CAFF)模块,通过网络自学习为不同空间位置的特征分配不同的权重信息,生成新的有效特征;在原有的MBConv模块中并行嵌入频域通道注意力(FCA)模块,加强特征图的表达能力,从而提高整个网络的性能。实验结果表明:引入CAFF模块后,模型准确率提升了0.61%,F1得分提升了0.52%,且模型收敛更快,说明CAFF模块有效提升了模型对频谱特征的捕捉能力;引入FCA模块后,准确率提升了0.45%,F1得分提升了0.62%,说明模块的叠加可以进一步提高模型的泛化能力和处理复杂特征的能力;改进EfficientNe模型的准确率为91.90%,标准差为0.108,显著优于同类对比音频分类模型。
2025年01期 v.51;No.346 138-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1786K] [下载次数:64 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 李刚;刘航;迟国铭;石占山;范永君;
柔模砼墙沿空留巷工作面覆岩垮落结构与砼墙的稳定性是留巷成功与否的关键。以大柳塔煤矿52606工作面为研究对象,通过相似材料模拟实验发现在52605工作面和52606工作面回采结束后,砼墙上方覆岩垮落呈短悬臂梁结构,且砼墙侧垮落角均大于煤壁侧垮落角,二次采动后2个工作面裂隙贯通向地表发育,砼墙上方地面出现略微沉降。针对上述情况,通过分析覆岩垮落结构特征,确定了沿空巷道顶板第1次断裂位置位于采空区上方充填体一侧,第2次断裂位置位于采空区形成悬臂梁结构的岩层中靠近煤壁侧,并结合理论分析得到柔模砼墙沿空留巷应力分布特征。根据沿空巷道不同使用阶段门式支架是否撤出,提出留巷阶段砼墙的支护阻力采用分离岩块法计算,巷道复用阶段砼墙的支护阻力采用倾斜岩梁法计算;柔模砼墙的稳定性与安全系数有关,工作面回采过程中保证安全系数大于1,则砼墙不会发生失稳破坏。实例验证结果表明:该留巷工作面使用门式支架做临时支护时,为保证砼墙的安全系数大于2,需保证砼墙强度达到5.4 MPa以上;撤出门式支架后,断裂岩块及其覆岩载荷由砼墙承担,且采动引起的动载不断对砼墙产生影响,但砼墙的安全系数为3.9,砼墙仍相对稳定;砼墙应力虽然是不断变化的,但变化幅度都不大,均未出现应力急剧增大或减小的现象,这说明砼墙可有效支撑顶板,且砼墙一直处于稳定状态。
2025年01期 v.51;No.346 145-155页 [查看摘要][在线阅读][下载 2287K] [下载次数:56 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 黄良;李希建;刘钰;陈守坤;
煤层瓦斯解吸特性对矿井瓦斯涌出规律和煤层气开发有重要影响,煤层温度和压力变化对软硬分层煤瓦斯解吸有明显控制作用。贵州黔西矿区煤层大多属于高瓦斯近距离突出煤层群,软硬结合较多,且煤层透气性低。为进一步明确该地区煤层瓦斯解吸特性,以贵州黔西典型矿区小屯煤矿和青龙煤矿软硬分层煤为研究对象,利用HCA型高压容量法吸附装置对软硬分层煤进行不同温度、压力下的瓦斯解吸特征试验研究,对比分析温度、压力耦合变化对软硬分层煤瓦斯解吸特征的影响。结果表明:同一煤样温度、压力越高,瓦斯解吸初速度越大,对于0~120 s内的初始瓦斯解吸,瓦斯压力不占主导作用;软分层煤初始瓦斯解吸速率大于硬分层煤,硬分层煤累计瓦斯解吸量大于软分层煤,硬分层煤累计瓦斯解吸量最快在540 s内超过软分层煤;煤体暴露后60 s内含煤瓦斯解吸量变化最剧烈,且软分层煤前60 s解吸量所占比例大于硬分层煤,解吸更“活跃”;瓦斯解吸速率随压力的增加而升高,解吸速率可划分为3个阶段,即0~60 s为“解吸爆炸期”,60~1 500 s为“解吸跳跃期”,1 500~7 200 s为“解吸稳定期”;软分层煤中值解吸时间受温度、压力影响大于硬分层煤,软分层煤瓦斯解吸主要集中在煤炭暴露后1 800 s内。
2025年01期 v.51;No.346 156-162+170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1661K] [下载次数:19 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] - 赫瑞;王文娟;邢延团;杨欣;
目前针对矿井巷道突发性水体流动模拟及应急疏散路径规划的研究存在巷道拓扑关系手动输入效率低、准确性差,淹没仿真多为定性模拟,缺乏对水流动态扩散过程的精确模拟等问题,提出一种矿井水害淹没仿真分析系统设计方案。生成巷道拓扑关系时采用巷道及节点数据自动创建无向图,进而处理隐式邻接关系,采用PostGIS函数计算弧段相交情况;淹没仿真采用暴雨洪水管理模型(SWMM)的动力波模拟法;应急疏散路径规划采用基于时变网络的Dijkstra算法,考虑巷道水深对通过速度的影响,Dijkstra算法分数据预处理、核心部分、后续处理3个阶段。以内蒙古神隆矿业有限公司为例,通过创建巷道拓扑关系、设定突水量等参数模拟突水事件,应用结果表明:矿井水害淹没仿真分析系统能准确呈现不同时间节点水流蔓延状况;规划的逃生路径能避开水位高、难行区域,通过时间符合实际。
2025年01期 v.51;No.346 163-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1603K] [下载次数:17 ] |[网刊下载次数:0 ] |[引用频次:0 ] |[阅读次数:0 ] 下载本期数据