“中国煤炭科工自动化与安全装备技术成果”专题

来源：工矿自动化

中国煤科设计建成我国80%以上大型矿井、选煤厂，原创行业80%以上在用技术与装备，研发世界首台9m大采高特厚煤层采煤机、首台8m超大采高液压支架、首套超大运力刮板输送机、首套煤巷智能掘支运三位一体快速掘进系统、综采工作面智能无人化开采系统。中国煤科树立和践行“绿水青山就是金山银山”的生态环保理念，积极推进我国煤炭开发利用技术重大变革，引领世界煤炭科技发展方向。在特厚煤层大采高综放开采、智能化采掘技术、煤矿瓦斯灾害治理、沉陷区生态治理、矿井水防治、现代煤化工和清洁高效利用等重点领域，解决了一系列行业共性和关键性难题，为推动行业转型升级和生态文明建设做出重大贡献。

行业视野: 智能化
类别; 64个
关键词; 29位
专家; 12篇
论文; 6626IP
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音频电穿透三维反演在含/导水陷落柱探查中的应用

作者(Author)：王程, 鲁晶津

摘要：为精确探查含/导水陷落柱，实现含/导水陷落柱的三维立体解释，基于含/导水陷落柱与围岩的电性差异，利用音频电穿透探查工作面底板岩层富水性，对音频电穿透观测数据进行三维反演成像，得到电阻率变化情况。结果表明，应用音频电穿透三维反演可准确识别含/导水陷落柱空间位置、展布范围等，为煤矿防治水工作提供可靠参考。

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2019年第08期

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煤层气车载钻机电控系统设计

作者(Author)：赵良

摘要：针对传统机械仪表及液控方式不能满足煤层气车载钻机安全、精准、高效的施工需求问题，设计了一种煤层气车载钻机电控系统。该系统由传感器、副控台、控制箱、主控台组成：副控台采集柴油机参数并实现柴油机启停、油门调节和油门切换等控制功能；控制箱通过驱动液压系统电磁阀进行逻辑控制；主控台用于司钻人员观察钻进参数和操作钻进作业。现场应用结果表明，该系统可实时、准确地监测并显示柴油机和钻机钻进参数，实现柴油机运行及钻机钻进逻辑控制，为辅助钻进施工及提升钻进质量提供了保障。

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2019年第08期

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顺煤层超长定向钻孔钻压传递规律研究

作者(Author)：刘飞, 许超, 王鲜, 姜磊, 毕志琴

摘要：为进一步增加顺煤层定向钻孔深度、提高超长定向钻孔钻进效率，分析了顺煤层超长定向钻孔钻压传递影响因素，包括钻孔轨迹、钻孔深度、孔内沉渣和钻遇地层；以保德煤矿2 570 m顺煤层超长定向钻孔为工程背景，对复合定向钻进状态下钻压传递规律进行了研究。研究结果表明：① 随着钻孔深度的增加，滑动定向钻进给进压力呈指数型上升，最终达到钻机额定给进压力，钻压传递效率降低；复合钻进状态下，随着钻孔深度的增加，复合钻进给进压力始终保持在较低水平，且远低于钻机额定给进压力，钻机回转压力近似呈线性增长，但低于钻机额定回转压力，钻压传递效率高。② 泥浆泵泵压和泵量越高，排渣效率越高，钻具摩擦阻力越小，钻压传递效率越高，反之钻压传递效率越低。

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2019年第08期

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煤矿井下开孔定向仪寻北系统误差分析及补偿

作者(Author)：燕斌, 程建远, 蔡远利, 李萍, 冯宏

摘要：针对现有钻机开孔定位装备在测量精度、成本及操作性上不能满足实际需求的问题，设计了一种将基于单轴光纤陀螺的寻北系统与基于微惯性测量单元的跟踪系统相结合的新型钻孔开孔定向仪。以四位置寻北方法为例，介绍了寻北系统的基本原理，并从光纤陀螺的输出误差、安装误差、倾斜角误差、转位误差、地球物理量误差等方面介绍了寻北系统的各种误差及来源。针对安装误差和倾斜角误差，建立了非线性加速度误差补偿模型；针对光纤陀螺的随机漂移误差，采用卡尔曼滤波方法进行修正。实验结果表明，减小倾斜角、光纤陀螺随机漂移误差、转动机构转位误差、安装误差均可有效提高开孔定向仪寻北精度，满足煤矿井下钻探需求。

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2019年第08期

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穿层瓦斯抽采钻孔用随钻式掏穴钻头设计

作者(Author)：高晓亮, 张献振, 路前海

摘要：为提高穿层钻孔瓦斯抽采效果，目前常采用掏穴钻进技术增大煤层段局部钻孔直径，避免了岩层孔段的无效进尺，但受掏穴钻头结构限制，一般需要在先导钻孔完成后提钻，然后重新下入掏穴钻头进行掏穴钻进，存在工序多、辅助作业时间长的问题。为解决以上问题，采用齿轮齿条结构形式设计了一种随钻式机械掏穴钻头。该钻头在岩层孔段钻进时翼片收回，进入煤层后，利用水力参数的改变推动带齿条的活塞轴向运动，活塞带动带齿轮的翼片旋转并张开，从而进行掏穴钻进；掏穴钻进完成后，翼片缩回，钻头顺利退出钻孔，进行封孔连抽。现场试验结果表明，该钻头能够在岩层段保持闭合时进行先导孔施工，进入煤层后增大泵量时可顺利张开并进行掏穴钻进，增大了煤层孔段钻孔直径，降低了穿层钻孔辅助作业时间，提高了穿层钻孔掏穴施工效率。

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2019年第08期

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煤矿井下深孔定向钻进瓦斯抽采技术及应用

作者(Author)：马小敏

摘要：为解决试验矿井采用传统抽采技术存在巷道掘进速度慢、采掘接替紧张的问题，提出采用深孔定向钻进瓦斯抽采技术施工定向长钻孔替代常规钻孔进行煤层瓦斯抽采的方案。定向钻进对煤层有效作用面积大，可以大范围改变煤体原始应力的分布，从而打破煤层瓦斯吸附-解吸的动态平衡，使大量吸附态瓦斯转化为游离态；在钻孔负压与煤体地应力和瓦斯压力形成的压力梯度作用下，游离态瓦斯源源不断地流向钻孔空间，使周围煤体瓦斯得到有效排放，煤体发生收缩变形，透气性系数大幅增加，地应力与瓦斯压力梯度减小，从而使得定向长钻孔抽采影响范围扩大，实现煤层瓦斯大面积有效抽采。试验结果表明：采用深孔定向钻进技术施工定向长钻孔成孔良好，试验钻孔总进尺为2 213 m，主孔最大孔深达523 m，日均抽采纯量为3 528 m3；钻孔平均瓦斯抽采体积分数高达88.3%，最高为98.0%；单孔平均瓦斯抽采纯量为1.23 m3/min，最大超过2 m3/min，瓦斯抽采效果显著；与常规钻孔抽采相比，定向钻孔单孔瓦斯抽采纯量提高了16倍多，单孔瓦斯抽采体积分数提高了2～4倍，巷道月均进尺提高了1倍多。

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2019年第08期

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基于主元特征融合和SVM的轴承剩余寿命预测

作者(Author)：马海龙

摘要：为解决采用单一特征量预测轴承剩余寿命误差较大、有限数据样本条件下轴承剩余寿命难以估算的问题，提出了一种基于主元特征融合和支持向量机（SVM）的轴承剩余寿命预测方法。该方法采集振动加速度信号构建数据样本，提取有效值、峰值、小波熵等表征轴承退化趋势的特征指标；采用主元分析融合多个特征指标，消除特征间的冗余和相关性，构造出相对多特征的退化特征量；将退化特征量输入SVM模型中进行轴承剩余寿命预测。现场工程应用结果表明，基于主元特征融合和SVM的轴承剩余寿命预测方法可在小样本条件下筛选出包含信号绝大部分信息的主元，从而在保证预测精度的同时，减少了计算量。

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2019年第08期

484

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基于零速修正的掘进机惯性导航定位方法

作者(Author)：田原

摘要：针对掘进机定位采用光电导航存在环境适应性差、惯性导航存在长时定位精度低等问题，在分析掘进机运动特点的基础上，提出了一种基于零速修正的掘进机惯性导航定位方法。在较短的掘进机停车时间间隔内，利用二次曲线拟合惯性导航系统的速度误差曲线，经过积分得到位置误差曲线，从而修正惯性导航系统的位置测量值。试验结果表明，基于零速修正的掘进机惯性导航定位精度可达厘米级，定位误差波动范围小，定位累计误差随时间增加没有明显增大趋势，满足掘进机定位要求。

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2019年第08期

575

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