煤岩界面识别的关键状态参数

阐述了通过截割状态监测进行煤岩界面识别的原理。理论分析表明,拾取振动、电流、扭矩、压力及扭振等截割状态信号,经过特征提取与信息融合可进行煤岩界面辨识。     

煤岩界面识别技术研究

煤岩界面识别系统是综采工作面智能化生产的重要环节,总结了目前国内外各种煤岩界面识别的技术方法,分析了各种方法的优缺点及其应用场合,展望了未来煤岩界面识别技术的发展方向,对煤矿的智能化生产具有重要意义。     

煤岩界面识别的声学建模

为解决煤岩界面识别问题,采用声学探测法,依据声波在水煤、煤岩界面反射、折射时,在界面处满足声压连续和质点速度连续的物理性质,建立了声学传输路径模型.考虑到经过分界面的声波在介质中传播的同时存在介质衰减,推导出声波在水、煤、岩3种介质传输时于水煤、煤岩2个界面传播、反射的回波公式,构成路径传输煤岩识别声学模型.该模型为包含不同介质的声吸收系数、特性阻抗、厚度和声波频率、幅值比模数的非线性方程.通过搭建煤岩识别试验平台,水听器作为声波收发仪器,与信号发生器、示波器构成收发系统和分析装置,使用SIMULINK模拟声波收发及建模过程,标定介质的声吸收系数,求解发射、接收声波的幅值比模型方程获得煤层厚度、水层厚度数值解,从而验证了模型的可行性.仿真试验表明,理论煤厚识别误差为0.03 m,后续将通过现场试验进一步验证.     

国内外煤岩界面识别技术研究动态综述

煤岩界面识别 (CII)能使采煤机具有自动追踪煤岩界面的能力 ,不仅有助于引导煤矿井下采煤自动化 ,提高生产效益 ;还能减少那些在选煤过程中必须除去的岩石和其它矿物含量。它既可用于人工操作的采煤机 ,也可用于计算机控制的采煤机。可靠的CII系统在经济效益和安全作业两方面都具有突出的优点 ,它提高煤层的采出率 ;降低煤中的矸石、灰分和硫的含量 ;提高采煤作业效率 ;减轻设备磨损 ;减少设备维修量和停机时间 ;由于振动较小 ,降低了空气中的岩尘含量 ,并可使作业人员远离危险工作面     

自然γ射线煤岩界面识别传感器

提高传感器探测灵敏度的主要途径是选用低能段初始阈，４０ｋｅＶ是较为合理的参数选择。作者使用ＦＤ－３００３能谱仪改装的煤岩界面识别传感器在现场进行了测报实验，结果表明测报误差不大于５０ｍｍ。说明对传感器参数的设计和改装是成功的；同时也验证了所提出的煤岩界面测报模型。     

基于多传感器信息融合的煤岩界面识别

煤岩界面识别是实现采煤机滚筒自动调高的关键之一,本文讨论基于多传感器信息融合的煤岩界面识别方法。     

基于EMD方法的煤岩界面识别研究

简要介绍了经验模态分解(Emepirical Mode Decomposition,EMD)方法的基本思想,并对放顶煤过程中产生的声波信号进行EMD分解和频谱分析。EMD方法能把1个复杂的非平稳信号分解为有限个固有模态函数分量(In-trinsic Mode Function,IMF)之和,分解出的各个IMF分量是平稳的,具有实际的物理意义。根据各IMF的频谱,可获得顶煤放落过程中产生的声波信号的频率组成,进行煤岩界面识别。     

基于太赫兹光谱技术的煤岩识别方法

煤岩识别是无人化开采中的重大问题,为了研究基于太赫兹谱的煤岩识别方法,首先应用太赫兹时域光谱技术对不同矿井采集来的煤岩样本进行了实验,得到了煤岩样本的太赫兹谱。然后计算出煤岩样本的折射率谱和吸收谱,并分别将其作为训练集和测试集。研究不同支持向量机参数对建模以及煤岩分类结果的影响。结果表明,通过合理的寻优方式,并利用煤岩的吸收特性和折射特性等样本的固有属性,可以建立稳定的THz-SVM的煤岩识别模型,从而可以快速稳定地区分出煤岩介质,这也意味着可以通过该方法来描述采煤机的截割状态(割煤/割岩),从而为采煤机自动调高提供依据。     

自然γ射线煤岩界面识别研究

叙述了国外利用自然γ射线进行煤岩界面识别的发展状况。对我国煤矿煤、岩中自然γ射线分布特征进行了划分,通过观测数据分析了自然γ射线煤岩界面识别方法在我国煤矿中的适用性     

煤岩界面识别传感技术

<正> 60年代中期以来,各工业发达国家竞相研究开发能辨识煤层—岩石分界面的煤岩界面识别传感器。从煤矿井下工作条件及工作对象来看,对煤岩界面识别传感器有以下要求: 1.分辨率:在典型地质条件及正常工作噪声和振动的环境下,能精确地分辨50～250mm厚的余煤,并要求重复性好。 2.输出:要有一定输出幅值以实现数显或与采煤机控制系统联接。 3.可靠性:能适应井下恶劣的工作环境。 4.可行性:成本低、结构简单,可在采煤机上安装。     

局部约束的自学习煤岩识别方法

针对训练样本不足情况下的煤岩图像识别问题,提出了一种局部约束的自学习(LCSL)煤岩识别方法。该方法首先从辅助数据中通过局部约束的字典优化模型获取高层结构特征,这些辅助数据是无标签的非煤岩自然图像,与煤岩图像的特征分布不同,且更容易获取;然后利用学习的高层结构特征结合局部约束线性编码提取煤岩图像特征;最后利用SVM算法对煤岩图像进行分类识别。实验表明:通过该方法得到的特征能够有效地表征煤岩图像,具有很强的鉴别性和鲁棒性,达到了很好地识别效果,相比于原有煤岩识别方法平均识别率提高了1%～3%。     

基于精确煤层三维模型的采煤机煤岩界面识别系统

为了实现无人工作面采煤机滚筒的自动调高,需要解决煤岩界面自动识别技术,但到目前为止该技术仍然是采煤工作面自动化建设中的难点。本文提出了一种基于精确煤层三维模型的采煤机煤岩界面识别技术,通过地质测量获得的煤层数据建立煤层三维模型,通过采煤机模型在煤层模型中的运动、界面碰撞检查,实时调整采煤机摇臂高度,进而实现自动化无人开采。     

综采放顶煤开采过程煤矸识别研究

基于岩层与煤层中存在的自然γ射线具有显著差异的特性 ,提出了用自然γ射线方法解决综采放顶煤开采放煤过程煤矸识别问题 ;分析了煤矿煤岩中自然γ射线分布特征及该方法的适用性 ;探讨了动态煤矸分界监测可行性和顶煤落放规律对煤矸识别的影响     

保德矿区煤岩煤质特征及成煤环境研究

保德矿区位于鄂尔多斯盆地东北缘,属于河东煤田,为晋北大型煤炭基地。为了揭示保德矿区不同煤岩煤质的形成环境,利用煤岩煤质等技术参数,分析了煤层镜/惰比、灰分、煤灰组分、硫分等参数指标的变化规律,并结合地层沉积相特征,探讨了保德矿区主采煤层的煤岩煤质特征及成煤环境演变规律。研究结果表明: 矿区内主采煤层物理性质相似,以半亮型煤及半暗型煤为主,显微组分以有机组分为主,无机组分以粘土矿物为主;镜质组反射率相近,煤化程度整体较低。各主采煤层水分含量较低,差别较小;灰分以中～低灰为主,煤灰组分以SiO2、Al2O3为主;挥发分含量较高,以中高～高挥发分为主;硫分含量差别较大,8#煤为低硫煤,10#煤和11#煤属于低中硫煤,13#煤为中高硫煤。保德矿区太原期至山西期成煤环境整体为半咸水海陆过度环境,氧化性逐渐增强,盐度减少,受海水的影响程度逐渐减弱;太原期至山西期主要成煤期经历了一次周期性海侵海退大旋回,侧面揭示了保德矿区海侵成煤（10#煤和11#煤）和海退成煤（8#煤和13#煤）两种成煤模式。     

水浸煤岩体强度变化研究

以李家壕煤矿地下水库为背景,从3^-1号煤层取煤岩样进行加工,对煤岩样浸水处理,采用CMT5305微机控制电子万能试验机对煤岩样进行抗压强度和抗拉强度实验,得出平均值。根据煤岩样自然状态和浸水一周平均抗压和抗拉强度实验数据分析水对煤岩的软化作用,得出煤岩的颗粒构成、矿物成分、坚硬程度等因素决定了水对煤岩强度的损伤及其软化程度,煤样和岩样浸水弱化表现不同,岩样较煤样强度弱化程度更大。煤岩遇水后强度降低的现象为水对岩石的软化作用,软化作用形成的原因有化学作用、物理作用或力学作用。分析水浸煤岩体的强度,对水库坝体的稳定性和水库建成后安全运行具有重要的意义。     

淮南煤田含煤地层岩石物性参数研究

根据岩心实验测试数据和测井资料,利用交会图技术和统计分析方法,对淮南煤田含煤地层中砂岩、泥岩和煤岩的密度,纵、横波速度等物性参数进行了系统研究。研究表明：各类岩石的密度以及纵、横波速度等物性参数变化范围都较大;埋藏深度对岩石物性参数的变化和各类岩石之间的物性参数差异有明显影响;岩石的物性参数之间具有很好的相关性,但碎屑岩与煤相应物性参数关系式的系数有很大差别;与岩石实验测试数据相比,测井分析数据更接近于地层状态下岩石的物性参数,而且分布范围较大,回归分析结果更具实用性。     

基于钻进声压响应特征巷道顶板岩层界面识别的研究

目前,岩石取芯和钻孔成像仍是煤矿岩层探测的主要方法,但岩石取芯费时、费力,且难以得到软弱夹层的岩样,钻孔成像法存在成像不清晰,受主观因素影响大等问题.本文提出了一种基于钻进声压响应特征岩层界面快速识别的新方法.以水泥、沙子、黄土、水按不同比例配比成3种强度的混凝土试件,采用声压记录仪采集了各试件钻进过程中的声压;在某矿...     

难采煤岩的高效破碎方法研究

针对我国难采煤岩比例日渐上升,传统煤岩开采方法效率低下的问题,开展了难采煤岩的高效破碎方法综述研究。首先按照工作原理分类,将现有的煤岩高效破碎技术分为纯射流破煤岩、射流辅助机械破煤岩、冲击截齿辅助破煤岩、碟盘刀具破煤岩、激光破煤岩、钻孔胀裂剂破煤岩,阐述了各煤岩破碎技术的工作原理,并初步总结了各技术的优势。其次综述了各煤岩破碎方法的研究现状,对当前国内研究基础进行了概括,并根据现有研究分析了各技术的局限性,通过建立的局限度指标,对不同煤岩破碎技术的局限性做出了评价,其中射流破煤岩局限度最低,激光破煤岩最高,冲击截齿辅助破煤岩、碟盘刀具破煤岩与钻孔胀裂剂破煤岩,在忽略理论局限指标基础上与射流破煤岩的局限度相同,具有同样的工程应用价值与理论研究价值。最后对我国难采煤岩破碎技术的未来发展趋势进行了分析,在考虑到国内煤岩地质条件向深部开采与难采煤岩发展的趋势基础上,提出了“高地应力的克服或利用”“黏性煤岩的黏度预防或黏度失效”2个发展构想,另外考虑到我国物联网的发展与智能化开采的不断完善,提出了我国难采煤岩破碎技术的未来发展趋势与传统技术发展过程不同,是多种煤岩破碎技术并存且相互联合的构想,从而实现薄煤层、硬质煤层、高瓦斯煤层等其他复杂赋存条件下各种煤岩破碎技术的联合工作。     

基于LBF改进模型的煤岩细观结构研究

为了准确全面地获取灰度不均匀的煤岩图像的细观结构信息,引进了基于LBF模型的图像处理方法,并针对其处理灰度不均一图像效率低和分割结果依赖于初始轮廓位置和大小的缺点,分别引入图像增强算子和规范初始水平集函数进行改进。通过对煤岩的3种不同图像进行灰度化、图像分割、形态学处理,获得了高质量的煤岩细观结构二值图像,并分析了各细观参数的统计规律。试验结果表明,基于LBF改进模型的图像处理方法能有效处理灰度不均匀的煤岩图像,获得的细观结构信息可为数值模拟煤岩试件提供真实的几何模型,为煤岩细观损伤力学分析提供可靠的技术支持。     

全煤巷道锚杆支护围岩活动规律研究

１９９７年,邢台矿在全煤（沿底托顶煤）巷道采用锚杆加锚索的支护技术获得成功。通过矿压观测分析对围岩在掘进和回采期的活动规律作了详细研究,为锚杆支护技术的推广提供了科学依据。