- 孙继平;彭铭;
5G,5.5G,WiFi6,WiFi7,UWB,ZigBee等矿井移动通信、人员和车辆定位、无线视频和无线传感等系统的设计、规划和优化，需进行矿井电磁波传播分析。电磁波传播衰减统计模型是预测电磁波传播衰减的有效方法。分析研究了室内电磁波传播衰减统计模型在矿井的适用性：(1)矿井电磁波传播为有限空间特殊环境中远距离传播，与地面室内长方体简单环境中近距离电磁波传播不同。(2)矿井巷道四周为较厚的煤岩，对电磁波具有较强的吸收能力，巷道支护材料进一步阻挡了电磁波穿透，一般不考虑电磁波穿墙衰减。室内-室内电磁波传播衰减统计模型中的COST-Multi-Wall模型、Keenan-Motley模型考虑电磁波穿墙衰减，不适用于矿井。(3)矿井的基站和无线终端均在巷道内，为有限空间内部电磁波传播。室外-室内电磁波传播衰减统计模型适用于基站在室外开放空间、无线终端在室内有限空间的电磁波传播，不适用于矿井。分析研究了室内电磁波传播衰减统计模型对矿井不同场景（矿井辅助运输大巷、掘进巷道、拐弯巷道、分支巷道、综采工作面）中电磁波传播衰减的预测误差：利用室内电磁波传播衰减统计模型中的WINNER II模型、3GPP InH-Office模型、ITU-R P.1238模型、ITU-R M.2412InH模型预测矿井电磁波传播衰减时，总的误差均值分别为9.3,8.2,9.9,7.7 dB，由于预测误差较大，这些模型不适用于矿井。目前没有专门针对矿井特殊环境建立的矿井电磁波传播衰减统计模型。因此，有必要针对矿井有限空间特殊环境，研究建立矿井电磁波传播衰减统计模型，指导矿井通信基站和定位分站及其天线的设计和布置。
2025年02期 v.51;No.347 1-8页 [查看摘要][在线阅读][下载 1406K] [下载次数：92 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 于翔;王国法;王家臣;李良晖;吴昊阳;王雨兵;
煤壁片帮是制约煤炭安全高效开发的主要因素，精准监测煤壁支护状态是提高煤壁稳定性、保证回采安全的基础。针对传统煤壁变形监测技术精度低、范围小、实时性差等问题，开发了一种基于光纤布拉格光栅（FBG）的智能护帮装置，创新性地将FBG嵌入液压支架护帮板中，构建了基于粒子群优化（PSO）-径向基函数（RBF）神经网络的煤壁集中载荷反演模型，以监测煤壁支护状态。针对复杂工况下变截面结构件受力情况理论计算的局限，基于分布式光栅应变数据，通过PSO-RBF神经网络模型建立微观力学参数与宏观力学参数的对应关系，实现了对煤壁护帮板集中载荷位置及大小的高精度反演。实验结果表明：该模型在多点标定实验样本上的预测误差较低，拟合优度较高；水平、竖直方向位置坐标及载荷大小在训练集上的平均绝对误差分别为0.460 6,0.248 7,0.973 2；相比于载荷大小预测，模型对集中载荷位置预测的误差更小。研究成果为煤壁支护状态监测与回采安全保障提供了重要的理论与技术基础，也为液压支架其他结构件所受围岩载荷的精准测量提供了一种可靠方法。
2025年02期 v.51;No.347 9-18+26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2278K] [下载次数：70 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王冕;何伟;王红涛;赵永超;于红;
针对煤矿井下长钻孔取样过程中存在的瓦斯损失量大、孔内条件复杂、煤样钻取率低等技术难点，设计了以高压水为驱动力、以活塞为驱动装置、以球阀为密封装置的保压取样器。该取样器通过钻杆传递水压的变化控制球阀的开启和关闭，实现煤样的高效钻取和密封保压。采用该取样器分别进行了3组常规钻孔和18组长钻孔取样试验，最大取样深度为297 m，取样过程煤层暴露时间均控制在5 min内，所取煤样瓦斯含量测定结果表明：在同一工作面，采用保压取样器取样比常规取样方式取样测试的煤层瓦斯含量大0.01～1.34 m3/t，且长钻孔取样深度对煤层瓦斯含量测试数值无明显影响，表明保压取样器在取样成功后具有良好的密封保压性能，达到了煤矿井下长钻孔取样测试煤层瓦斯含量的目的。
2025年02期 v.51;No.347 19-26页 [查看摘要][在线阅读][下载 2070K] [下载次数：36 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 姜苏龙;郭蒲;赵继云;满家祥;曹超;
工作面液压支架推溜油缸在进行推溜和拉架时，启动瞬间压力冲击剧烈，易造成推溜油缸鼓缸、涨缸、密封失效甚至连接销轴断裂。针对该问题，分析了推溜油缸启动瞬间的压力冲击成因，提出了一种用于缓冲液压支架推溜油缸压力的电液缓冲控制阀。理论分析了电液缓冲控制阀的阀口开度、液阻、压力流量特性等参数，设计了电液缓冲控制阀的关键结构参数。在AMESim中构建了电液缓冲控制阀仿真模型，验证了电液缓冲控制阀缓冲推溜压力的可行性。基于理论分析和仿真结果，试制了电液缓冲控制阀的样机，并搭建了电液缓冲控制阀模拟试验平台，通过模拟推溜油缸负载测试电液缓冲控制阀的工作性能，结果表明：使用电液缓冲控制阀后，推溜油缸的压力冲击从17 MPa降低到9.6 MPa，推溜油缸的推移速度小幅降低。通过井下工作面现场试验进一步验证电液缓冲控制阀对推溜油缸的缓冲控制效果，结果表明：安装电液缓冲控制阀后，支架推溜油缸推溜冲击压力从22.3 MPa降低到16.2MPa，推溜油缸启动推溜瞬间的压力冲击降低了27.3%，验证了电液缓冲控制阀能有效降低推溜油缸在推溜时的压力冲击，为液压支架推溜油缸压力缓冲提供了新的解决方案。
2025年02期 v.51;No.347 27-33页 [查看摘要][在线阅读][下载 1653K] [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]
- 索智文;王亚坤;
当前矿用5G专网相关研究主要面向系统架构和上层应用，结合井下实际环境对矿用5G底层技术特性的研究成果较少。为进一步推动矿用5G技术的高适配性发展和高可靠性应用，从矿用5G覆盖性能影响因素、煤矿重点场所矿用5G传输性能及现场测试3个方面展开研究。理论分析了5G工作频段、工作面或巷道截面面积、巷道壁粗糙度等与矿用5G覆盖性能的关系，结果表明：工作频段越低、工作面或巷道截面面积越大、巷道壁粗糙度越小、遮挡因素越少，则矿用5G覆盖性能越好。梳理了煤矿井下主运巷道、辅运巷道、综采工作面和掘进工作面的工作条件和环境因素等，得出结论：辅运巷道截面较大、粗糙度较低、遮挡相对少，5G覆盖性能最优；为改进上述场所中5G覆盖性能，宜采用低频段信号进行5G传输与覆盖。在4个煤矿的不同工作场所，采用900 MHz频段测试矿用5G传输性能，结果表明：辅运巷道极限覆盖距离超过700 m，主运巷道极限覆盖距离达450 m，综采工作面部署2个基站可实现稳定覆盖且上行传输速率保持在90 Mbit/s以上，掘进工作面距5G基站150 m处上行传输速率达68.2 Mbit/s。测试结果与理论分析一致，验证了矿用5G可有效满足不同工作场所的应用需求。
2025年02期 v.51;No.347 34-40页 [查看摘要][在线阅读][下载 1526K] [下载次数：50 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李昀;罗伟;尹波;李小亮;
高频无线电磁波在弯曲巷道、巷道拐角处传输损耗大，造成信号盲区。针对该问题，提出采用超表面反射技术进行无线信号覆盖补盲。改进超表面阵列单元传统的十字结构，通过嵌入多级嵌套的矩形振子和改变内部十字尺寸，获得了330°相移范围和良好的线性相移曲线，并基于改进的十字结构设计制作了超表面反射装置。选择5.8 GHz超高频频段，针对清水溪巷道起坡段弯曲巷道和主辅段岔口，仿真并现场测试了超表面反射装置的信号增强效果。结果表明，在入射距离与接收距离固定、发射天线结构不同的情况下，无论是在起坡段弯曲巷道还是主辅段岔口位置，安装超表面反射装置后无线信号的信噪比、参考信号接收功率均得到不同程度的增强，采用线极化喇叭状定向天线时信号增强效果最优，实测参考信号接收功率增益最大值为13 dB。分析指出矿井巷道中应用超表面无源反射技术存在入射波角度难对准、波束难集中、入射距离短等问题，结合测试结果推断矿井巷道岔口处适合固定安装超表面反射装置用于点对点传输补盲。
2025年02期 v.51;No.347 41-47+56页 [查看摘要][在线阅读][下载 2531K] [下载次数：39 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘海;王麒尧;高鹏;王馨艳;冯星宇;崔鸿忠;高鹏飞;
相较于传统矿用甲烷传感器，超表面甲烷传感器在灵敏度、稳定性等方面具有较显著的优势，能够更好地满足矿井生产实际需要。针对现有金属太赫兹超表面传感器对折射率的灵敏度相对较低的问题，设计了一种基于连续域束缚态的太赫兹超表面甲烷传感器。超表面结构为金属-介质-金属3层结构，其中金属材料为金，介质材料为聚酰亚胺，上层金属结构为圆环，通过调节左侧开口大小改变结构的对称性，从而引起准连续域束缚态（QBIC）。分析结果表明，左侧开口间距为5μm时调制深度最大，为95.69%。在超表面结构上覆盖1层甲烷气敏膜材料（cryptophane-A），得到甲烷传感器。选取5种体积分数的甲烷和5种环境折射率验证甲烷传感器检测性能，结果表明：金属太赫兹超表面传感器对折射率和甲烷体积分数的灵敏度分别为949 GHz/RIU和4.4 GHz/%，且折射率和甲烷体积分数与QBIC谐振峰的变化呈较好的线性关系。设计了一种方环金属超表面甲烷传感器，将其与圆环结构进行对比，发现圆环结构在Q因子、调制深度和灵敏度等方面均优异于方环结构。
2025年02期 v.51;No.347 48-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 3671K] [下载次数：118 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王轶玮;李晓宇;翁智;白凤山;
煤矿井下监控图像中存在噪声，清晰度低，且颜色和纹理信息缺失，采用基于机器学习的图像增强方法时还面临低照度-正常照度图像配对数据集采集困难的问题。提出一种改进零参考深度曲线估计（Zero-DCE）模型，并将其应用于矿井低照度图像增强。使用Leaky ReLU激活函数替换Zero-DCE模型中的ReLU激活函数，以加快模型收敛速度，提升低照度图像特征学习效率；在Zero-DCE模型浅层与深层网络之间的跳跃连接处引入卷积块注意力模块（CBAM），以提高模型对图像关键特征的表达能力；在浅层网络中引入非对称卷积块（ACB），以优化模型对局部图像特征的学习能力和细节特征的表现能力；在深层网络中采用串联卷积核（CCK），以降低模型参数量和计算量，缩短模型训练时间。采用LOL公共数据集和矿井自建数据集进行实验验证，结果表明：改进Zero-DCE模型的均方误差（MSE）、峰值信噪比（PSNR）、结构相似性（SSIM）、自然图像质量评估器（NIQE）和视觉信息保真度（VIF）整体上优于典型图像增强模型，在自建数据集上的MSE和NIQE较Zero-DCE模型分别降低16.25%和2.93%,PSNR,SSIM和VIF分别提高2.87%,1.87%和17.64%；图像增强视觉效果较好，可在提高图像亮度的同时有效保留细节纹理信息，降噪效果明显；对单幅图像的推理时间为0.138 s，可实现图像实时增强。
2025年02期 v.51;No.347 57-64+99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1924K] [下载次数：145 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 路洋;董立红;叶鸥;
针对煤矿井下行人因遮挡频繁和外观混淆导致轨迹匹配不准确的问题，提出了一种基于自适应链接优化的井下行人抗遮挡跟踪方法。首先，根据目标置信度变化率和交并比计算，对目标进行遮挡判定，筛选出潜在遮挡目标。然后，在匹配级联阶段，引入潜在遮挡目标的非线性动态特征，并结合历史轨迹信息扩展轨迹链接优化模块的轨迹对输入，同时在轨迹对输入进行时域块处理后添加通道先验卷积注意力机制，增强时域表征能力。轨迹对输入向量经压缩与融合处理后，由多层感知器输出轨迹相似性得分，与原有匹配级联阶段中卡尔曼滤波器的总成本函数相结合，优化匹配决策，有效缓解轨迹匹配过程中的错误匹配问题。最后，在交并比匹配阶段，通过计算断裂率和ID切换率的变化量，引入自适应RB因子，构建反馈机制，动态调整匹配决策中的交并比阈值，以适应因长时间遮挡导致的轨迹断裂问题。采用所提方法与DeepSORT,YOLOv7-SAM,OSNet,FuCoLoT对煤矿井下典型视频序列进行对比实验，结果表明，所提方法的跟踪准确度(MOTA)，跟踪精度(MOTP)和身份F1(IDF1)分别为76.17%, 84.13%, 74.9%，较DeepSORT分别提升了14.9%, 1.83%和10.93%，较YOLOv7-SAM分别提升了1.57%,0.4%和0.37%，较OSNet分别提升了2.83%,0.77%和1.27%，较FuCoLoT分别提升了2.5%,0.08%和1.8%，说明所提方法能够有效解决煤矿井下目标在遮挡情形下的跟踪误匹配问题。
2025年02期 v.51;No.347 65-75+137页 [查看摘要][在线阅读][下载 2745K] [下载次数：79 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张朋杨;生龙;王巍;魏忠诚;赵继军;
现有矿山领域知识图谱构建方法在预训练阶段需要大量人工标注的高质量监督数据，人力成本高且效率低。大语言模型（LLM）可在少量人工标注的高质量数据下显著提高信息抽取的质量且效率较高，然而LLM结合Prompt的方法会产生灾难性遗忘问题。针对上述问题，将图结构信息嵌入到Prompt模板中，提出了图结构Prompt，通过在LLM上嵌入图结构Prompt，实现基于LLM的矿山事故知识图谱高质量构建。首先，收集煤矿安全生产网公开的矿山事故报告并进行格式修正、冗余信息剔除等预处理。其次，利用LLM挖掘矿山事故报告文本中蕴含的知识，对矿山事故报告文本中的实体及实体间关系进行K-means聚类，完成矿山事故本体构建。然后，依据构建的本体进行少量数据标注，标注数据用于LLM的学习与微调。最后，采用嵌入图结构Prompt的LLM进行信息抽取，实例化实体关系三元组，从而构建矿山事故知识图谱。实验结果表明：在实体抽取和关系抽取任务中，LLM的表现优于通用信息抽取（UIE）模型，且嵌入图结构Prompt的LLM在精确率、召回率、F1值方面均高于未嵌入图结构Prompt的LLM。
2025年02期 v.51;No.347 76-83+105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1733K] [下载次数：628 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 储扬静;张衡;汤玲;侯晓东;
针对露天煤矿边坡安全时序知识图谱匮乏、数据资源难以有效共享、处理动态知识存在局限等问题，提出一种露天煤矿边坡安全时序知识图谱构建方法。基于“头实体-关系-尾实体-时间戳”的描述模型，指出露天煤矿边坡安全时序知识图谱就是边坡失稳事故、事故应急预案、边坡监测数据、边坡风险识别方法 4类本体的概念及关系在时间顺序上的形式化表达。首先基于专家先验知识、文献资料等建立模式层，分析边坡失稳事故、事故应急预案、边坡监测数据、边坡风险识别方法 4类本体概念的抽象定义及概念间的语义关联关系，进行知识图谱概念的框架搭建。然后基于知识图谱框架，从专业文献、监测数据等海量数据中进行知识抽取，对冗余实体进行知识融合，实现实体匹配，基于图数据库进行知识存储，最终完成露天煤矿边坡安全的实体节点、节点属性、节点关系的数据层构建。现场验证结果表明，露天煤矿边坡安全时序知识图谱构建方法具备可行性，能够完整表达露天煤矿实体概念及实体间的联系，在进行边坡安全事故搜索时，能够发现关联的边坡监测数据、风险识别方法及应急预案知识，为露天煤矿处理边坡事故提供技术支撑。
2025年02期 v.51;No.347 84-90+130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1390K] [下载次数：214 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 邱吉尔;王琪;王鹏;
煤矿井下生产运行环境恶劣，其关键设备如瓦斯泵、通风机、采煤机等长期处于启动状态，易产生缺陷性故障。目前端到端音频数据故障诊断方法的模型训练与更新高度依赖于数据标注，尽管可以获取海量原始数据，但这些数据通常未经标注，难以直接用于模型训练，设备运行工况的突变和设备重组等因素可能导致数据分布发生变化，从而引起模型性能下降。针对上述问题，提出了一种基于改进迁移学习的煤矿井下设备音频信号故障诊断方法。首先，对煤矿设备音频信号进行梅尔频率倒谱系数（MFCC）特征提取，捕捉设备运行状态中的关键信息，得到故障特征二维系数图。然后，构建基于改进迁移学习的故障诊断网络模型，以改进最大均值差异，即多核联合最大均值差异作为度量标准，借助伪标签计算联合分布距离，将标签信息通过多重线性映射进行特征匹配，以减少数据分布差异，实现边缘分布和条件分布同时对齐。实验结果表明：所提方法在无标签条件下能够实现高精度的故障诊断，准确率达到96.99%，标准差为0.014；在模型抗噪性能实验中，基于改进迁移学习的故障诊断模型在低信噪比（如10 dB）条件下仍能保持80%的故障诊断准确率，展现出较强的抗噪鲁棒性。
2025年02期 v.51;No.347 91-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 1987K] [下载次数：353 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 申龙;单浩然;裴文良;杨贵翔;王永利;
针对煤矿带式输送机异常声音样本缺少导致训练模型难以进行异常识别的问题，提出一种基于卷积自编码器（CAE）的煤矿带式输送机异常声音检测方法。首先，采集煤矿带式输送机托辊、减速机、电动机正常运行的声音信号，通过WebRTC降噪算法过滤信号中的背景噪声，计算降噪后信号的梅尔频率倒谱系数（MFCC），获得设备正常运行的音频特征并输入到CAE中进行训练，得到训练好的CAE及重构的正常运行音频特征。其次，将正常运行音频特征和重构的正常运行音频特征输入均方损失函数（MSELoss），得到重构误差，并取重构误差最大值作为正常运行音频特征的重构阈值。然后，采集待检测的煤矿带式输送机托辊、减速机、电动机运行的声音信号，经WebRTC降噪、MFCC特征提取后输入到训练好的CAE，获得重构的待检测音频特征，将待检测音频特征与重构的待检测音频特征输入MSELoss，得到待检测音频的重构误差。最后，将待检测音频的重构误差与正常运行音频特征的重构阈值进行比较，若前者大于后者，则判断煤矿带式输送机存在异常。实验结果表明：在没有异常声音样本参与训练的情况下，该方法在带式输送机托辊、减速机、电动机运行声音数据集上的检测精确率分别达92.55%,94.98%,93.60%，单组声音检测时间为1.230 s，实现了检测精度和检测速度之间的平衡。
2025年02期 v.51;No.347 100-105页 [查看摘要][在线阅读][下载 1498K] [下载次数：165 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 郑铁华;王飞;赵格兰;杜春晖;
煤矿防爆电气设备在运行过程中产生的振动会损害其机械完整性，导致紧固件松动、零部件磨损，并改变设备的结构与振动模态，进而引发信号特征的复杂变化，使得正常振动频率与故障引发的新频率成分相互混淆，模糊了正常信号与故障信号之间的界限，从而降低传统检测方法在故障检测中的准确性。针对上述问题，提出一种基于单分类支持向量机（OCSVM）的煤矿防爆电气设备振动故障自动检测方法。首先，构造设备的正常状态特征和振动故障状态特征，根据OCSVM的特性，将正常状态特征序列设定为OCSVM核函数的决策边界学习目标。考虑煤矿防爆电气设备振动故障信号呈现非线性和高维特征，选定多项式核作为OCSVM的核函数。然后，采用网格搜索和K-交叉验证相结合的方式对OCSVM进行参数调优，以使OCSVM达到更好的性能。最后，通过求取OCSVM目标函数的最优解，确定最优决策边界，以此实现煤矿防爆电气设备振动故障的自动检测。实验结果显示：(1)在迭代次数为20时，OCSVM算法算法可完成收敛，达到稳定。(2)基于OCSVM的电气设备信号划分实验中，借助多项式核函数能精准划分样本实现检测。(3)振动故障自动检测性能分析中，所提方法在各样本量下准确率均显著高于红外热成像技术检测方法、基于灰狼优化支持向量机模型检测方法，小样本量时准确率达98.25%且稳定性好。
2025年02期 v.51;No.347 106-112页 [查看摘要][在线阅读][下载 1413K] [下载次数：110 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 管少杰;吕进国;王康;张砚力;
为研究露天矿下伏采空区距坡脚水平距离对边坡稳定性的影响，以中煤平朔集团有限公司东露天矿首采区北端帮边坡为工程背景，采用相似模拟与数值模拟相结合的方法，在考虑采空区上覆岩层垮落带和断裂带（“两带”）分布的基础上，研究了采空区距坡脚不同水平距离时采空区覆岩及边坡位移变化规律和边坡稳定性系数。结果表明：(1)随着采空区距坡脚水平距离的减小，垮落带高度逐渐增大，断裂带逐渐显现，采空区上覆岩层裂隙逐渐扩展至边坡坡面，当坡面出现小范围裂缝时，边坡处于失稳状态。(2)随着采空区距坡脚水平距离的减小，采空区上覆岩层出现垂直位移集中区并逐渐向上扩展，直至与边坡坡面贯通；水平位移集中区有向上部扩展的趋势，当上覆岩层的水平位移集中区与边坡的水平位移集中区贯通时，边坡处于不稳定状态。(3)边坡坡面水平位移、垂直位移均随着采空区距坡脚水平距离的减小而增大。(4)采空区距坡脚水平距离越大，边坡稳定性系数越大，边坡越不易发生失稳破坏。
2025年02期 v.51;No.347 113-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 2653K] [下载次数：82 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张其龙;周炳;王国强;唐文轩;王千姿;刘欣;
矿井全局风流参数实时获取是金属矿井通风系统智能调控的技术关键，目前基于AI算法的风流参数预测方法受数据依赖、计算成本及不同工况适应性的限制，针对该问题，提出了一种适用于金属矿井的全局风流参数智能感知方法。首先，利用风速测量装置实时监测巷道内的平均风速，合理布置监测点，搭建风流参数监测系统，以获取风量、风压等关键通风参数。其次，结合通风系统的实际情况及立体示意图，建立三维仿真系统，并通过现场实测的风流数据对其进行优化，模拟不同通风机运行工况和自然风压状态下的矿井风流流动参数。然后，基于仿真数据，构建了AI算法模型的训练与测试数据集。最后，利用风流参数监测系统采集的风流信息作为AI算法模型的输入，实现对矿井全域风流分布的实时感知。利用通风网络解算数据对风流参数智能感知模型进行性能评估，结果表明：(1)该模型的决定系数R2为0.998，均方根误差为0.215 9，平均绝对误差为0.085，平均绝对百分比误差为1.89%。(2)该模型的预测值与实际观测值之间的吻合度较高，验证了多层感知机(MLP)在风流参数预测方面具备出色性能。(3)该模型在面对不同数据集时能够维持其预测精度，表现出良好的泛化能力。(4)智能通风系统感知数据的平均误差控制在5%以内，井下风流参数感知值与现场实测值基本一致。
2025年02期 v.51;No.347 121-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1741K] [下载次数：87 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 陶珑;郭燕飞;
煤矿通风机振动信号是一种非平稳多分量信号。传统的非平稳信号特征信号提取方法存在自适应性差、对通风机早期故障的微弱特征辨识能力有限等问题，基于广义变分模式分解的特征提取方法的信号处理速度难以满足通风机振动信号特征快速提取的要求。针对上述问题，提出了一种基于改进变分模式分解的煤矿通风机振动信号特征快速提取方法。在广义变分模式分解算法的基础上，采用乘子交替方向法迭代求解，将约束优化问题转换为无约束优化问题。应用改进变分模式分解算法对信号进行等效分解，得到匹配目标信号特征的等效滤波器，通过内积变换原理快速提取通风机振动信号特征分量。仿真和实验结果表明，改进变分模式分解算法对不同强度的特征分量提取效果均较好，准确性和抗噪性良好，处理通风机实测振动信号的耗时为0.008 165 s，与广义变分模式分解算法相比，特征提取速度大幅提升。
2025年02期 v.51;No.347 131-137页 [查看摘要][在线阅读][下载 1796K] [下载次数：51 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 朱红伟;康忠全;宋炳霖;冯攀飞;
目前大多数冲击地压防治研究集中于水平和缓倾斜煤层，而近直立煤层由于独特的赋存特性，冲击地压显现特征与常规水平煤层具有显著差异。以国家能源集团新疆能源化工有限公司乌东煤矿为研究背景，通过数值模拟研究了动静载叠加条件下近直立煤层巷道围岩应力、位移和塑性区分布特征，结果表明：静载作用下，围岩应力分布呈区域应力相互贯通、局部高应力集中的特点，巷道围岩应力、位移和塑性区呈非对称分布特征，具体表现为巷道上部区域应力和位移随着距坚硬顶板距离变小而逐渐增大，并在巷道右帮肩部煤体与坚硬顶板交界位置达到峰值；动静载叠加作用后，围岩应力、位移和塑性区非对称分布特征进一步加剧，局部峰值应力显著增加，动载导致的围岩最大变形量比静载条件下提高了2倍，高应力集中区和塑性区急速扩展。基于动静载叠加条件下巷道围岩非对称损伤特征，针对性提出了乌东煤矿近直立煤层群开采的巷道支护优化方案：加密顶板锚杆索间排距以减少动静载影响:增加巷道上部锚杆数量、调整锚杆倾斜角度来应对巷道顶板变形;在巷道右帮肩部增设短锚索以避免坚硬顶板的挤压和撬动影响；提高锚杆预紧力来提高抗动载冲击能力。该支护优化方案大幅提高了巷道围岩在动静载叠加条件下的稳定性。
2025年02期 v.51;No.347 138-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 6078K] [下载次数：113 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 魏明江;战卫侠;尚允坤;刘继兵;刘耀;
目前钢丝绳断丝漏磁场分布规律的仿真研究主要使用有限元静态磁场仿真模型，该模型中钢丝绳与损伤检测仪器之间是相对静止状态，而现场检测时钢丝绳与损伤检测仪器之间有相对运动，导致仿真获得的漏磁场与现场检测的漏磁场存在偏差。针对上述问题，采用Ansoft Maxwell电磁仿真软件建立了钢丝绳三维动态磁场仿真模型，仿真钢丝绳与损伤检测仪器之间相对运动状态下的断丝漏磁场，分析了不同断口宽度、断丝数量及提离值对断丝轴向漏磁场峰峰值的影响规律。仿真结果表明：三维动态磁场仿真模型可以模拟钢丝绳与损伤检测仪器之间的相对运动状态，仿真计算的漏磁场含有断丝漏磁场和钢丝绳绳股漏磁场，更接近实际漏磁场；断丝轴向漏磁场峰峰值随着断口宽度的增加呈先增大后减小的趋势，断丝轴向漏磁场峰峰值变化与断丝数量呈正相关、与提离值呈负相关。通过建立三维磁偶极子模型对断丝轴向漏磁场峰峰值进行分析，验证了三维动态磁场仿真模型分析结果的正确性。
2025年02期 v.51;No.347 148-154+162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1564K] [下载次数：79 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 孙康;刘强;邱黎明;李振雷;王超杰;孙谦;刘海瑞;王立涛;
煤岩动力灾害的产生与煤岩应力集中息息相关，不同应力状态下煤样电阻率存在着明显的差异。为分析煤样加载破坏过程中各阶段电阻率的变化与损伤规律，建立了煤体电阻率加载测试系统，并进行了不同阶段电阻率-应力相关性及损伤规律分析，得出以下结论：(1)煤样电阻率与煤岩应力在不同阶段有着不同的对应关系，在压缩阶段电阻率呈不断减小的趋势，在弹性阶段与塑性阶段电阻率变化速度降低，在破坏阶段随着煤样的破坏发生突增。(2)不同煤样在压缩阶段、弹性阶段、塑性阶段的应力-电阻率相关性均大于0.6，表现出强相关性；而在破坏阶段，应力-电阻率相关性小于0.4。(3)电阻率变化率在整个加载过程中分为平稳期与突变期2个部分，在平稳期电阻率变化率波动较小并基本保持一致，在破坏阶段电阻率变化率发生突增。(4)在塑性阶段之前，电阻率取决于煤样基质本身的导电性质；在塑性阶段和破坏阶段则是由孔隙扩展、贯通及断裂破坏引起的。
2025年02期 v.51;No.347 155-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1616K] [下载次数：53 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] 下载本期数据