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工矿自动化

工矿自动化

2024年09期

本刊1978年创刊，公开发行。现为中国科技论文统计源刊，全国中文核心期刊，中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会会刊。是集中报道我国煤矿及工矿企业通信、生产过程自动化、安全监测监控、计算机应用等国内外新技术、新成果、新工艺、新动向的专业性技术期刊。

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“放顶媒开采智能化进展”专题 | 智能放煤理论与技术研究进展

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 智能放煤理论与技术研究进展

摘要：综放开采技术是厚及特厚煤层开采的有效方法，已成为我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。综述了“四要素”放煤理论、顶煤采出率与含矸率关系、基于块度分布的采出率预测模型、煤流瞬时含矸率−累计含矸率关系等智能放煤理论研究进展。分析了智能放煤技术难点，指出含矸率是影响顶煤采出率和煤质的关键因素，放煤过程中含矸率的快速、准确计算是智能放煤技术突破的重点和关键。将智能放煤技术分为非图像识别智能放煤技术和图
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于匹配法的不同种类煤和矸石发射率测量研究

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于匹配法的不同种类煤和矸石发射率测量研究

摘要：煤和矸石的种类、表面纹理结构、变质和发育程度等因素都会对其发射率产生较为显著的影响，精准的发射率参数设置对红外热像仪测温及煤和矸石红外图像的识别至关重要。提出了一种基于匹配法的煤和矸石发射率测量方法，即采用表面热电偶与红外热像仪相结合的方式测量煤和矸石发射率。用密闭的电热炉对被测煤和矸石进行均匀加热，待被测煤和矸石均匀受热且稳定后，用表面热电偶对被测煤和矸石的选定区域进行真实温度测定（标定为
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 综放工作面围岩控制与智能化放煤技术现状及展望

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 综放工作面围岩控制与智能化放煤技术现状及展望

摘要：分析了厚及特厚煤层智能化综放工作面围岩控制技术与智能化放顶煤技术发展现状及存在的问题，从巷道围岩高效支护、工作面超前支护、坚硬特厚顶煤冒放性、液压支架位姿监测及智能化放顶煤5 个方面提出了工程实际需求。针对综放工作面实现安全、高效、智能化开采存在的技术难题与工程需求，对综放工作面围岩控制技术、智能化放煤技术进行了研究：构建了坚硬特厚煤层顶煤悬臂梁力学模型，研发了提高顶煤冒放性及放出率关键技术
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于支架结构运动学的放煤机构精准控制研究

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于支架结构运动学的放煤机构精准控制研究

摘要：放煤机构的精准控制是实现智能化、无人化放顶煤开采的重要基础，放煤机构与后部刮板输送机的空间关系及支架姿态对空间关系的影响规律是构建放顶煤支架控制模型的关键。以ZF17000/27.5/42D 型低位放顶煤支架为研究对象，阐述了支架顶板和底板不同俯仰姿态下放煤机构与后部刮板输送机的空间关系；基于液压支架放煤机构开口度控制逻辑，搭建了支架姿态感知系统，提出了液压支架放煤机构末端运动学分析方法；建
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于工艺引擎的规划放煤控制系统

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于工艺引擎的规划放煤控制系统

摘要：目前对综放智能化的研究主要聚焦于感知方面，对放煤过程智能化的研究较少，自动放煤控制技术存在自适应性不足、效率较低、放煤质量难以把控等问题。为了提升放煤过程的智能化水平与运行效率，设计了一种基于工艺引擎的规划放煤控制系统。该系统由放煤管控单元和窗口决策单元组成：规划放煤管控单元通过异步递进的放煤调度策略、柔性切换技术及规划放煤工艺编辑引擎，实现采煤机位置弱关联的自动顺序放煤及工艺在线编辑，通过
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于光滑粒子动力学顶煤放落与输送过程仿真研究

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于光滑粒子动力学顶煤放落与输送过程仿真研究

摘要：目前针对综放开采中顶煤放出规律的数值模拟研究中，对于顶煤运动的连续−非连续性问题需复杂的耦合算法，必须解决煤岩界面信息精确交互问题，且忽略了刮板输送机输送过程。针对该问题，基于光滑粒子动力学构建了无网格数值计算模型，通过建立连续介质力学控制方程的光滑粒子动力学离散方程，并引入弹塑性土体本构模型和Drucker−Prager 屈服准则，实现了顶煤坍塌、运移、放出过程的动态模拟。考虑采场实际放煤
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于GSL−YOLO 模型的综放工作面混矸率检测方法

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 基于GSL−YOLO 模型的综放工作面混矸率检测方法

摘要：针对现有基于深度学习的综放工作面混矸率检测方法在井下低照度、高粉尘、煤矸堆叠等复杂条件下存在煤矸识别精度低、分割效果差、模型参数量和运算量大、未实现混矸率的实时检测等问题，提出了一种基于GSL−YOLO 模型的混矸率检测方法。GSL−YOLO 模型在YOLOv8−seg 的基础上进行以下改进：在主干网络中引入全局注意力机制（GAM），通过减少信息弥散和放大全局交互表示提高模型特征提取能力；选
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 混合煤矸放落态势特征研究

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 混合煤矸放落态势特征研究

摘要：传统的基于图像检测技术的放顶煤过程中煤流动态特性研究多侧重于某一特定阶段的图像分析，未结合全阶段的动态特性进行综合分析；现有研究较少将放顶煤过程中上覆岩层的松散区变化与放煤过程中的煤矸分离和煤流特性相结合，缺乏对放煤过程的全局性系统分析。针对上述问题，对放顶煤过程中的煤流动态特性、煤矸分离效果及上覆岩层松散区凹陷变化进行了系统研究。首先，提出了一种基于双光流网络的放顶煤过程动态分析方法。实验
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 放煤过程中液压支架顶梁动态载荷演化特征试验研究

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 放煤过程中液压支架顶梁动态载荷演化特征试验研究

摘要：接触式煤矸识别需要研究综放开采液压支架顶梁承载特性，但现有研究大多重点关注放煤前后的支架承载特性或在给定载荷情况下支架的力学响应特征，忽略了对放煤过程中载荷变化的深入探究。针对上述问题，搭建了放顶煤支架动态载荷相似模拟试验平台，借助散体颗粒模拟破碎煤矸块体，反演了综放工作面放煤过程，利用薄膜压力传感器采集支架顶梁压力，分析了放煤过程中顶梁动态载荷演化特征。试验结果表明：① 顶煤的放出对支架顶
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 近直立煤层群水平分段综放开采充填卸压防冲研究

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 近直立煤层群水平分段综放开采充填卸压防冲研究

摘要：目前近直立煤层开采冲击地压防治措施主要有爆破、水压致裂、建立保护层等，或破坏层间岩柱和顶底板，或难以解决大采深情况下的层间岩柱应力集中问题，且会导致较大的地表沉降。以乌东煤矿为工程背景，针对近直立煤层群水平分段综放开采方法，提出了充填采空区技术，以支护层间岩柱及顶底板，降低开采分段周围煤岩体的应力集中现象。设计了3 种充填方案：方案1 为第一开采分段采空区使用高强度材料充填，其余分段采用普通
“放顶媒开采智能化进展”专题 | 近距离煤层采空区下综放工作面巷道合理位置研究

“放顶媒开采智能化进展”专题 | 近距离煤层采空区下综放工作面巷道合理位置研究

摘要：近距离煤层综放工作面开采空间大，采动强度高，下位煤层回采巷道受上煤层采动影响存在应力集中、巷道支护困难等问题，因此近距离煤层综放工作面巷道合理位置的选取对后期支护控制起到关键性作用。以西露天煤矿2 煤层和1 煤层1 分层为研究对象，综合考虑了上煤层开采时的底板应力降低区域和下煤层开采时的极限平衡区域，确定了下煤层巷道的合理位置应在距离实体煤柱内错22.79 m 以上的区域。基于上述理论计算结
分析与研究 | 综采工作面刮板输送机煤流时空分布研究

分析与研究 | 综采工作面刮板输送机煤流时空分布研究

摘要：基于传感器的煤流特征研究受传感器监测范围有限的影响，无法对刮板输送机整机煤流特征进行研究；基于模型仿真的煤流特征研究缺乏对开采工艺的考虑，不能预测刮板输送机整机的煤流时空分布。针对综采工作面刮板输送机整机运载煤流特征难以监测的问题，结合综采工作面开采工艺，通过分析采煤机截割装载和刮板输送机运载煤流过程，建立了各工艺段下不同装载方式的刮板输送机瞬时装载体积、截面积的数学模型；将刮板输送机运载煤
分析与研究 | 基于对抗修复网络的输送带表面缺陷检测

分析与研究 | 基于对抗修复网络的输送带表面缺陷检测

摘要：针对输送带缺陷数据获取和标注困难、输送带工作场景中的不稳定因素和数据波动导致基于深度学习的输送带缺陷检测方法精度低的问题，提出了一种基于对抗修复网络的输送带表面缺陷检测模型。该模型主要由自编码器结构的生成器和马尔可夫判别器组成。在训练阶段，将模拟的输送带表面缺陷图像输入生成器，得到无模拟缺陷的重构图像，提升模型对未知缺陷的泛化能力；将原始无损输送带图像、重构图像和模拟的输送带表面缺陷图像输入
分析与研究 | 基于激光雷达的井下带式输送机边缘提取方法

分析与研究 | 基于激光雷达的井下带式输送机边缘提取方法

摘要：带式输送机是煤矿井下非结构化胶带巷中巡检机器人的巡检对象之一，且其边缘提取可使机器人获取自身相对检测目标的空间位姿，为执行巡检任务提供环境信息支持。目前井下大多采用基于视觉的边缘提取技术，难以有效克服照度低、粉尘大、水雾浓等问题。针对该问题，采用防爆16 线激光雷达作为巡检机器人传感器获取巷道点云，以降低环境对提取结果的影响。对获取的原始稀疏点云进行统计离群值移除和直通滤波预处理，以去除噪声
分析与研究 | 基于改进YOLOv8n 的井下人员安全帽佩戴检测

分析与研究 | 基于改进YOLOv8n 的井下人员安全帽佩戴检测

摘要：针对现有井下人员安全帽佩戴检测方法未考虑遮挡、目标较小、背景干扰等因素，存在检测精度差及模型不够轻量化等问题，提出一种改进YOLOv8n 模型，并将其应用于井下人员安全帽佩戴检测。在颈部网络中加入P2 小目标检测层，提高模型对小目标的检测能力，更好地捕捉安全帽目标细节；在主干网络中添加卷积块注意力模块（CBAM）提取图像关键特征，减少背景信息的干扰；将CIoU 损失函数替换为WIoU 损失函
分析与研究 | 低可见度环境下基于改进YOLOv3 的井下人员定位方法

分析与研究 | 低可见度环境下基于改进YOLOv3 的井下人员定位方法

摘要：煤矿井下光照不足、粉尘遮挡，井下视频监控系统采集的人员目标在二维图像中表现为小目标或低可见度目标时，原始YOLOv3 网络的Darknet53 特征金字塔结构无法充分提取和保留目标的细节信息，导致定位结果不准确。针对上述问题，提出了一种低可见度环境下基于改进YOLOv3 的井下人员定位方法。首先，结合β 函数映射和帧间信息增强技术，提升低可见度环境下煤矿井下监控视频的清晰度。然后，采用更轻量
分析与研究 | 煤矿工业数据AI 模型自动推理技术

分析与研究 | 煤矿工业数据AI 模型自动推理技术

摘要：煤矿生产过程的智能化主要依托于人工智能（AI）技术分析煤矿工业数据，但单一应用场景AI 模型无法适用于煤矿复杂的应用场景，且仅使用分布式计算来处理AI 模型输入特征值会导致模型应用效率降低。针对上述问题，提出了一种煤矿工业数据AI 模型自动推理技术。该技术架构包括数据层、计算驱动层和模型推理层：数据层采集各类监测数据并统一存储，为计算驱动层提供原始数据；计算驱动层将数据层采集的海量原始数据转
分析与研究 | 基于机器学习的煤岩破裂诱发电磁辐射信号智能辨识研究

分析与研究 | 基于机器学习的煤岩破裂诱发电磁辐射信号智能辨识研究

摘要：电磁辐射作为一种有效监测技术已应用于冲击地压、煤与瓦斯突出等煤岩动力灾害监测预警，但因电磁信号产生机制复杂，易受井下环境干扰（干扰信号）而影响灾害危险监测预警准确性。准确辨识煤岩破裂诱发的电磁辐射信号（有效信号）是该技术应用推广的关键。开展了煤岩单轴压缩电磁辐射监测实验，分析了电磁辐射有效信号和干扰信号时域、频域及分形特征差异性，分别利用线性判别法、支持向量机和集成学习法等机器学习算法建立了
分析与研究 | 交错断层四面体自适应网格分级细化研究

分析与研究 | 交错断层四面体自适应网格分级细化研究

摘要：目前四面体自适应网格细化技术多集中于简单层状地质体的三维重构与表达分析，对结构复杂、数据不连续的含交错断层等地质体进行自适应网格细化时，易出现过度细化，导致断层区域的网格结构受到影响。为了提高含复杂断层四面体网格模型的精度，提出一种适用于交错断层的四面体自适应网格分级细化方法。首先，根据断层影响范围公式，自适应确定断层网格附近的细化范围；其次，构建四面体和四面体边的分级细分公式，确定细化范围
分析与研究 | P机械冲击条件下锂离子蓄电池安全性分析

分析与研究 | P机械冲击条件下锂离子蓄电池安全性分析

摘要：煤矿井下环境恶劣且空间狭小，锂离子蓄电池容易遭受外部的物理冲击或损害，引发安全事故。以100 A·h 矿用锰酸锂离子蓄电池作为研究对象，对该电池进行针刺、高温、潮湿试验，分析电池的安全性能。通过针刺试验模拟煤矿井下环境中潜在的机械冲击，用尖锐物体刺入电池，观察电池在极端条件下的反应。使用炉箱和湿度控制环境箱模拟煤矿井下的高温和潮湿环境，对针刺后的电池实施试验，评估电池在煤矿井下极端环境中的安

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