《煤炭科学技术》“矿山智能化与人工智能”专题

首页 > 专题

《煤炭科学技术》“矿山智能化与人工智能”专题

来源：煤炭科学技术

专题来自于《煤炭科学技术》2024年11期，共20篇研究成果。

行业视野: 智能化
类别; 97个
关键词; 122位
专家; 20篇
论文; 172IP
点击量; 7次
下载量

透明回采工作面模型构建技术及智能化应用

作者(Author)：王晓辉, 刘再斌, 陈宝辉, 马良, 高耀全, 张东亮, 杜易明, 雷晓荣, 晏俊生

摘要：回采工作面模型是指导煤矿安全高效生产的重要前提，对实现煤炭精准开采和地质保障具有重要意义。特别是在复杂地质条件下，回采工作面模型若不能准确描述构造与地层之间的关系，将会影响煤矿生产过程中的采区规划、采掘工艺及生产效率等方面。以某复杂地质条件的矿井回采工作面为例，开展高精度回采工作面模型构建技术及智能化应用研究。首先，提出地层和断层的构建技术，成功解决了特殊地质现象及逆断层三维空间重值的难题。同时，引入动态更新技术实现了模型的局部动态修正，大幅提升了模型的准确性与实用性。其次，结合实时监测数据，提出智能规划截割与智能地质预测技术，能够有效提高生产决策的精准性与及时性。随后，构建了I030903回采工作面静态模型，并融入局部动态更新技术，将该动态模型应用于煤矿透明地质保障系统，取得了显著的应用效果。结果表明：该建模技术能够快速、准确地模拟任意复杂地质体，为处理地层不整合、地层尖灭、煤层分叉和断层切割等问题提供便利。经验证，模型误差值均处于0.2 m以下，且0～0.1 m范围内占整体97%。基于透明回采工作面模型的智能规划截割技术有效指导了采煤机的精准开采，而智能地质预测技术则能够在异常情况下自动生成预警信息并及时传达相关人员。该方法为煤矿智能化开采提供了技术支持和保障。

免费下载

煤炭科学技术

2024年第11期

4

1
基于经验模态分解线性模型的矿压预测

作者(Author)：朱宇伟, 王朋飞, 王慧娴, 牛强强, 辛亮

摘要：为保证煤矿安全高效开采，减少顶板事故突发。本研究提出了一种新颖的多变量长时间序列矿压预测模型——经验模态分解线性模型(EMD–Mixer)。与多数固定长度的单一特征矿压预测模型不同，该模型首先引入经验模态分解(EMD)方法将矿压信号中周期性和趋势性分离出来，再通过与长时间预测线性层(LTSF–Linear)组合，形成一个用于提取时间维度特征的模块。此外，设计了时间与通道混合策略，利用处理非线性关系的通道特征模块来处理多变量矿压数据，最后将时间与通道模块的输出使用残差与输入数据相加，得到最终的预测结果。在实验中，将历史窗口设定为36个时间单位，并对预测长度分别为24、36、48和60的不同时间单位进行了测试，结果表明，EMD–Mixer模型在短期至中长期预测范围内均表现出优异的性能和稳定性。将该模型与LTSF–Linear、MTS–Mixer模型以及矿压预测中常用的长短期记忆(LSTM)模型进行了比较，并利用4种评估指标：平均绝对误差(EMAE)、均方误差(EMSE)、对称平均绝对百分比误差(EsMAPE)及绝对系数(R2)对预测结果进行了评价。结果显示，EMD–Mixer模型在所有指标下均展现出更高的预测精确度和预测稳定性。EMD–Mixer模型结构简单，具有较强的泛化能力，能够更有效地适应不同场景下不同级别的多变量矿压数据。为煤矿安全高效生产以及顶板事故的提前预警提供了重要的研究思路。

免费下载

煤炭科学技术

2024年第11期

7

0
永磁限矩减速驱动的刮板输送机冲击动态特性研究

作者(Author)：冯浩帅, 崔红伟, 廉自生, 师理智, 曹保林, 苏兴涛, 刘志

摘要：刮板输送机作为煤矿综采工作面核心装备，不断向大运量、长运距、大功率方向发展，传统的刮板输送机驱动系统多采用“异步电机+软启动装置+减速器”的方式来实现低速大扭矩驱动，智能化程度的提高及极端恶劣的工作环境使得其发生故障的概率显著增加，严重影响开采效率。因此，设计研发了一种新型的永磁限矩减速装置，高度集成了永磁同步电机、二级行星减速器和柱面摩擦限矩器，运用ADAMS和MATLAB/Simulink软件建立了刮板输送机及行星减速器的动力学仿真模型、柱面摩擦限矩器关键部件的刚柔耦合模型和永磁电机的控制模型，实现了机电耦合系统的联合仿真。仿真分析了新型永磁限矩减速装置驱动的刮板输送机在冲击载荷工况下永磁同步电机的转速、转矩、三相电流和刮板机链传动系统的速度、张力、转矩以及行星传动的转速、转矩、啮合力等动态响应。结果表明，有无限矩器保护下的冲击负载电流分别为稳定运行时的2.9倍和7.7倍，冲击故障下电机输出功率降低约48%，柱面摩擦限矩器的存在很好的降低了负载端冲击载荷对电机的影响；当冲击载荷过大时，链传动系统各部件之间受到较大的力作用，此时限矩器会立刻打滑，系统进行卸载，对各传动部件起到过载保护作用；过大的冲击载荷也会导致减速器齿轮之间冲击增大，限矩器能起到快速、准确的保护，传动系统所受负载冲击减少约78%，证明该永磁限矩减速装置能很好地满足低速大扭矩的工程应用。研究内容可为提高刮板输送机传动系统的可靠性及推进煤机装置智能化奠定基础。

免费下载

煤炭科学技术

2024年第11期

4

0
基于OTDR的缠绕式光纤应变传感器研制及性能测试

作者(Author)：陶强胜, 李英明, 王想君, 范朝涛, 郭德茂, 段文聪

摘要：为了精确监测高应力软岩巷道岩体变形规律，基于光时域反射技术，研制了一种缠绕式光纤应变传感器，研究了传感器结构中的弹簧直径、节距、有效圈数及压缩位移对光纤光损耗数值与灵敏度的影响，并通过性能测试对传感器结构进行了优化。研究结果表明：传感器内光纤弯曲损耗与其空间螺旋结构的几何尺寸有显著关系，主要影响因素有光纤单位长度弯曲损耗、光纤弯曲半径、缠绕的节距及缠绕圈数，受弹簧线径影响较小。光纤初始损耗随着弯曲半径和节距的增大而减小，随缠绕圈数、压缩位移的增大而增大；初始灵敏度随弯曲半径、压缩位移的增大而减小，随节距的增大出现先增大后减小的趋势。当弹簧线径为1.2 mm、直径14 mm、节距14 mm、有效圈数4圈时，弹簧−光纤结构最大量程可以达到50 mm，将弹簧−光纤结构改进封装成传感段，并与延时段首尾相接能够组成一个完整的传感器，单个传感器的误差较小，测得的“光损耗−压缩位移”关系式具有良好的线性关系，能够实现100 mm的位移监测，且通过进一步改进可以实现更大量程。同时，多个传感器经串联后能够形成准分布式测量系统，可以有效实现巷道深部岩体和周边岩体变形的精确监测。

免费下载

煤炭科学技术

2024年第11期

6

0