煤矿智能化掘进关键技术研究

介绍了近年来煤矿巷道掘进主要技术（悬臂式掘进机综掘技术、连续采煤机掘进技术及掘锚一体化掘进技术）的研究成果,分析了这3种主要巷道掘进技术在我国的适用性及推广价值,指出：(1)悬臂式掘进机综掘技术仅能“前掘后锚”,掘进与支护的过程不能同时进行,限制了掘进效率。(2)连续采煤机掘进技术仅可在近水平煤层条件下进行,且对顶板的稳定程度有一定要求,适用性不强。(3)掘锚一体化掘进技术仅适用于巷道断面大的单巷快速掘进,所用到的掘锚一体机机身大且价格昂贵,并对所掘进巷道的底板稳定性有一定的要求。相比连续采煤机掘进技术,掘锚一体化掘进技术在我国有较好的应用前景。将原有掘进机的掘进功能拓展为掘进兼支护的功能,这对掘锚一体化掘进技术的研究与普及可起到推动作用。分析了近年来煤矿巷道机器人化智能掘进技术中智能截割、远程智能监控、智能协同控制3个方面的研究成果,得出：(1)智能截割技术主要集中在对煤岩自适应识别方面的研究。(2)远程智能监控技术已从远程实时监测向远程可视化监控方向发展,虚拟仿真技术的发展将井下掘进巷道的情况可视化地展现在地面,并将控制信号反馈到掘进工作面来对掘进工作面掘进机组进行远程同步控制,成...     

基于人机关系的煤巷掘进作业优化

目前针对煤巷掘进效率提升的研究大多从改进掘进设备的角度出发,对煤巷掘进作业工序及人员配置的考虑较少,而保持和谐稳定的人机关系是保障煤巷掘进效率的关键。以马道头煤矿8404工作面2404进风巷为工程背景,在考虑人机匹配关系的基础上,提出了煤巷掘进作业优化方案。对掘锚机割煤支护工序进行了优化,提出了顶部和帮部锚杆空间不成排的掘进巷道支护体系,即在连续作业2个循环进尺后不退掘锚机组,使顶部锚杆领先帮部锚杆300 mm,以节约巷道支护时间。数值模拟结果表明,顶部和帮部锚杆空间不成排支护的应力场与顶部和帮部锚杆空间对齐成排支护的应力场相差不大,验证了顶部和帮部锚杆空间不成排支护体系的可靠性。通过多工序并行作业优化了煤巷掘进作业流程,进而计算各工序任务量,优化各工序相关的人员配置。工程应用结果表明,基于人机关系对煤巷掘进作业进行优化后,日循环数由10次增加到15次,月进尺由300 m增加到450 m,工人效率从0.1 m/工提升到0.14 m/工,循环周期由80 min缩减到44.6 min,明显提升了煤巷掘进效率。     

掘进装备摄像仪镜面清扫装置

掘进工作面具有粉尘大、湿度高的特点,掘进装备工作时煤泥容易附着在摄像仪镜面上。针对上述问题,研制了一种掘进装备摄像仪镜面清扫装置,该装置利用喷嘴进行吹扫,将粘附在摄像仪镜面上的煤泥吹干,通过转台带动气动马达旋转到摄像仪镜面中心处,气动马达带动除尘刷进行旋转清扫,使煤泥受力脱离。然而除尘刷工作参数(刷毛相对摄像仪镜面压缩量、刷毛丝径和铁皮安装螺距)存在限制条件,转台旋转过程中摄像仪外壳对除尘刷作用力过大会导致转台无法旋转至预定位置。为确定合理的除尘刷工作参数,对除尘刷不同工作参数下装置的清扫效果进行了试验。试验结果表明:当铁皮安装螺距为8mm、刷毛丝径为0.2mm、刷毛相对摄像仪镜面压缩量为2.6～5.3mm时,除尘刷工作性能最佳,煤泥清除率达90%以上,摄像仪镜面中心煤泥清除率为100%。     

综掘系统视觉处理技术研究现状及发展趋势

机器视觉技术具有非接触测量、获取信息量大、数据处理能力强等优点,将其应用于综掘工作面,对于提高综掘工作效率、保障人员设备安全、减少事故发生具有重要意义。综述了近年来视觉处理技术在煤矿综掘系统中的具体应用与发展情况,依据综掘工作面的任务分工,结合具体实际案例,重点分析了机器视觉技术在视觉检测与定位、安全监测与事故预防、装备自动化与智能化等方面的应用。通过分析不同应用场景中各类视觉检测系统的结构与检测原理,明确了视觉处理技术在综掘工作面工程应用中的技术性能、工作流程及优缺点。分析了视觉技术在综掘工作面应用中存在的挑战,包括环境适应性问题、成像视野范围较窄、智能算法的鲁棒性和可靠性尚待提高等。指出多传感器信息融合技术、设备群协同控制技术与数字孪生驱动远程监控技术是基于机器视觉的煤矿智能化装备体系未来需要重点发展的新方向。     

探析我国现代机械制造技术现状及发展趋势

随着我国科技的快速发展,我国现代化机械制造技术得到了快速发展,本文在分析我国现代化机械制造技术现状的基础上,对我国机械制造存在的差距进行了深入的研究,同时对机械制造发展趋势进行了探讨,并提出了发展策略。     

全断面隧道掘进装备预测性维护技术与标准化进展

针对全断面隧道掘进装备对于掘进施工安全、生产连续性、装备运行效率等的实际需求,总结了预测性维护技术存在的问题、新技术进展和标准化进展。对刀具、主轴承、液压、电气故障等全断面隧道掘进装备关键部件的预测性维护技术现状及存在问题进行了研究,得出了关键部件预测性维护技术研究重点及趋势。分析了目前掘进装备及预测性维护领域国际/国家标准化技术组织及关键技术标准现状,凝练出当前掘进装备标准化现状及趋势,总结出掘进装备预测性维护标准化需求,提出了全断面隧道掘进装备预测性维护标准化体系和建设内容。相关研究为促进预测性维护技术在掘进装备等工程机械领域的应用奠定了基础,也为掘进装备的智能化与标准化发展提供了保障。     

我国数控技术的现状及发展趋势

一、前言 数控技术是用数字信息对机械运动和工作过程进行控制的技术,它是集传统的机械制造技术、计算机技术、现代控制技术、传感检测技术、网络通信技术和光机电技术等于一体的现代制造业的基础技术,具有高精度、高效率、柔性自动化等特点,对制造业实现柔性自动化、集成化和智能化起着举足轻重的作用.数控装备则是以数控技术为代表的新技术对传统制造产业和新兴制造业的渗透形成的机电一体化产品.数控技术是制造自动化的关键基础,是现代制造装备的灵魂核心,是国家工业和国防工业现代化的重要手段,关系到国家战略地位,体现国家综合国力水平,其水平的高低和数控装备的拥有量的多少是衡量一个国家工业现代化的重要标志.     

中国煤矿机电设备一体化管理系统

开发了迄今为止我国第一套网络化大型煤矿机电设备计算机管理系统。该系统的推广使用，可提高煤矿设备的科学管理水平和设备的综合使用率，从而带动了经济效益的提高，是我国煤矿管理信息化的一项重要举措。     

煤矿电器设备常见故障及排除对策的研究

给出了煤矿电器设备常见故障的识别方法以及电源、电器设备控制系统、电器设备保护系统、真空接触器常见故障的排除方法,提出了排除煤矿电器设备常见故障时需要注意的问题,指出应根据故障发生概率进行分级排除、采用信息系统监控电器设备、提高煤矿企业电工的专业素养和职业素养等。     

井下带式输送机煤流控制系统现状及发展趋势

分析了井下带式输送机煤流控制系统现状及其存在的传感器不可靠、自动化控制程度低、运行能耗高等问题,提出了井下带式输送机煤流控制系统的技术发展方向。     

煤矿掘进面远程视频监控系统的设计与应用

针对煤矿井下工作面掘进机采用人工操作方式而导致操作人员得不到人身安全保障的问题,设计了一套基于无线网络传输的煤矿掘进面远程视频监控,介绍了该系统的组成、功能特点及在云驾岭煤矿12113工作面的应用情况。应用结果表明,该系统运行状况良好,能在多煤尘且剧烈振动的环境下进行视频采集、分析、处理及数据传输,在掘进巷道中的无线视频传输距离达40m,视频监控距离达500～20 000m,实现了掘进机的远程可视化监控。     

煤矿监控新技术与新装备

分析了2004—2013年全国煤炭产量、事故总量、百万吨死亡率和重特大事故变化情况:煤炭产量平均每年增长1.94亿t,事故起数平均每年减少337起,死亡人数平均每年减少551人,百万吨死亡率平均每年减少0.310。提出了低瓦斯和高瓦斯矿井宜选用热催化矿用甲烷传感器;煤(岩)与瓦斯突出矿井宜选用矿用激光甲烷传感器;回采工作面上隅角、掘进工作面、高冒地点、采掘设备、运输设备等宜采用矿用无线传感器,并通过无线输电解决矿用无线传感器供电问题;救护队超前有害气体探测、采空区气体探测、高冒顶板等人员不便到达的地点气体探测宜采用矿用气体遥测传感器;传感器自动调零适用于便携式气体检测仪和无线传感器。提出矿用分布式光纤测温系统监测采空区火灾的轴向布置和蛇形布置方法;煤矿井下胶带、电缆和电气设备火灾监测宜采用矿用分布式光纤测温系统。提出自动化采煤宜采用基于采煤模型的记忆割煤、远程控制方法;带式输送机节能控制宜选用激光胶带秤;矿井供电系统宜采用矿用光纤纵差保护和光纤闭锁综合防越级跳闸系统。     

融入工作流技术的煤矿机电设备EAM系统设计

针对现阶段煤矿设备管理所面临的维护与维修成本不断增高、管理灵活性差等问题,融合工作流技术与EAM思想设计了煤矿机电设备EAM系统。该系统采用工作流技术对采购模块等业务性很强的业务过程进行流程优化,并将点检闭环管理、全生命周期管理等EAM基本思想贯穿于煤矿设备管理系统中。实际应用表明,该系统有效提升了煤矿企业设备管理效率,降低了企业运营维护成本。     

矿用无线电系统及设备工作频段选择

提出了矿用无线电系统及设备严禁使用广播、电视、射电天文、安全救助、无线电导航等频率,并给出了严禁使用的频段。提出了矿用无线电系统及设备应优先选用业余频段,优先选用工业、科学和医疗设备频段,并给出了推荐使用的频段。提出了矿用无线电系统及设备若与地面业务一致或相近时,宜选用与地面一致或相近的频段,并给出了业务相近的频段。给出了煤矿井下在用的频段。     

煤矿信息化与自动化发展趋势

分析了2004—2013年全国煤矿百万吨事故率、百万吨死亡率、亿吨重特大事故率和亿吨重特大事故死亡率。提出融合机器视觉、激光测距、雷达测距和测速、人工智能等的胶轮车和电机车智能无人驾驶方法及矿用机器人与救灾机器人自动导航控制方法。探讨了矿用机器视觉的特点及其在煤矿井下的应用。提出煤矿井下移动通信主要是4G和WiFi技术;5G移动通信传输速度更快、工作频率更高,更适用于煤矿井下。指出较大辐射功率的无线电波不但会引爆瓦斯和电雷管,还会造成人身伤害;较大发射功率和增益的天线,应尽量布置在巷道顶部,远离固定岗位作业人员,避免长时间辐射。提出矿用机器人与救灾机器人宜选用锂电池大马力微电机旋翼无人机,需研究煤矿井下机器人远程无线控制和自动导航控制技术。提出基于气体和温度遥测传感器的采空区火灾监测预警方法。提出了防煤炭盗采监测技术需求。分析了可见光通信用于煤矿井下的优点和不足。     

煤矿监控系统主要设备的平均无故障工作时间测试与分析

介绍了平均无故障工作时间测试方法,在4个煤矿对某种煤矿监控系统的平均无故障工作时间进行了现场测试,得到了该煤矿监控系统主要设备的平均无故障工作时间,并得出结论:该系统中本质安全型电源、瓦斯传感器、CO传感器和风速传感器的平均无故障工作时间相对较短,应是今后设计改进的重点;该系统能达到AQ 6201—2006标准提出的平均无故障工作时间应不小于800h的指标;统计结果表明,煤矿井下的线路故障是一种多发故障。     

磁流体传感器研究现状与发展趋势

磁流体是具有磁性和流动性的一种新型功能材料,以其独特的性能在传感器领域具有巨大的应用潜力。按照检测量的不同,全面介绍角度、体积、流量、磁场、加速度及其他磁流体传感器的成果及最新进展,分析各类磁流体传感器的工作原理。最后,分析目前研究中存在的一些问题,指出未来磁流体传感器研究的潜在发展趋势。