煤矿智能掘进机器人数字孪生系统研究及应用

针对煤矿井下巷道掘进过程中环境复杂多变,存在掘进效率低下、智能化程度不高等问题,论文提出了一种基于数字孪生技术的煤矿井下智能掘进机器人监控技术。在数字孪生体技术通用参考框架的指导下搭建了智能掘进数字孪生系统参考框架,分析了面向掘进的数字孪生系统成熟度模型,通过对智能掘进机器人系统及其组件进行数字孪生实例化设计,实现智能掘进机器人群掘-支-运平行作业协同控制。为了适应陕北地区的复杂地质条件,设计了盾体式临时支护+横轴式掘进机的智能掘进机器人并介绍了其各组成部分工作原理。设计了智能掘进机器人数字孪生系统控制架构,详细描述了其数据感知模型。并以小保当矿业有限公司智能掘进机器人系统为应用案例,展示了智能掘进机器人数字孪生系统的研究和应用情况。研究显示该系统可适应复杂地质条件下多机器人掘-支-运平行作业协同控制,结合虚拟现实有效整合多源数据,可实现多机器人掘进过程的智能感知与远程控制,有效提升巷道掘进的智能化水平,保障巷道掘进效率和成型质量。     

基于双目视觉的掘进机器人定位定向方法研究

随着煤矿采掘装备智能化需求日益迫切,煤矿掘进装备机器人化关键技术成为重要研究内容,确保掘进机器人的高精度定位定向是实现掘进机器人高效自主运行的重要基础,然而,受到掘进作业空间地质条件复杂、作业环境恶劣等因素影响,使得掘进机器人精确定位定向较为困难。基于双目视觉感知技术的掘进机器人定位定向方法,通过双目视觉传感器获取巷道空间环境特征,基于最大类间方差法建立巷道空间环境图像特征分割处理模型;分析巷道空间图像特征,构建掘进机器人及巷道空间环境特征识别模型;基于巷道空间环境图像识别信息,建立掘进机器人与巷道空间之间的坐标关系模型,推导并解算出掘进机器人在巷道空间中的位姿信息。经过仿真及实验验证表明,在实验室模拟巷道空间环境中,解算出的掘进机器人定位定向参数精度较好,算法误差较小,空间定位定向模型合理,仿真计算可靠,提高了掘进机器人对巷道空间环境信息的获取与特征识别能力,为掘进机器人的定位定向技术提供理论基础。     

复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术应用解析

社会经济发展,对煤炭资源的需求量不断攀升,然而随着煤矿开采强度与开采深度的增加,煤矿开采所面临的地质问题日趋复杂,在复杂地质条件下进行煤矿开采活动,影响煤矿掘进速度及安全的因素较多,如地质断层、地质褶曲等问题。为保障复杂地质下煤矿开采活动的安全性,结合工程案例,对复杂地质条件下影响煤矿安全生产的因素进行探索,提出复杂地质条件下煤矿掘进支护关键技术,探索综掘锚网支护过断层技术,通过安全支护,保障巷道掘进支护的安全性与可靠性。     

永定庄煤矿5号煤层快速掘进施工工艺优化设计

以永定庄煤矿5号煤层为研究对象,阐述了5302巷道掘进工作面复杂的地质状况、现有老化的机械设备及不稳定的安全技术条件,分析了影响煤巷快速掘进的因素,提出了优化掘进工艺、严格施工组织管理、衔接管理施工工序等相应措施以实现巷道快掘,并从采用综采机截割工艺、优化支护与运输工艺、改良作业循环方式等方面,确定了适宜永定庄煤矿的巷道施工方案。     

悬臂式掘进机仿形截割控制机理

为了解决悬臂式掘进机截割中超挖和欠挖问题,采用空间机构运动学和系统仿真的方法,建立了仿形截割的数学模型,确立了悬臂偏移最大角度和油缸伸长量的关系,提出了使用数字液压缸来实现按照所给巷道运动时各个油缸伸长量的自动掘进控制机理,采用MATLAB仿真验证了截割头运动.研究表明,仿真结果曲线符合实际工况.研究结论科学地分析了掘进机仿形截割过程,为复杂环境下掘进机器人自动控制研究提供了理论依据.     

掘支锚联合机组双截割部截割轨迹控制方法

为实现截割范围大、截割平整度好、截割功效高的巷道断面截割,提出一种基于模糊PID控制的掘支锚联合机组双截割部截割轨迹控制方法,以实现截割部升降油缸及摆动油缸的精确控制.根据掘进机巷道截割工艺和掘支锚联合机组截割影响因素设计了双截割部运动轨迹,结合双截割部结构参数和运动参数特征,建立了双截割部截割运动学模型;以截割部升降油缸、回转油缸位移误差和位移误差变化率为系统输入,选择三角函数为隶属度函数进行模糊化处理,根据PID整理规则分别建立PID参数的模糊推理规则,利用系数加权平均法对系统输出进行反模糊化处理;通过simulink数值模拟仿真,对比分析模糊PID控制算法和传统PID控制算法的轨迹控制效果.结果表明:模糊PID控制算法对截割臂复合运动控制效果更优,跟踪特性优良,能够实现巷道断面截割轮廓的精准成形控制.     

论述复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用

我国具有十分丰富的煤炭资源,通常煤炭资源一般集中在150~600m之间,这在一定程度上也就决定了我国煤炭资源是在地下进行开采的。地下进行煤矿的开采最不能够缺少的就是掘进巷道,只有煤矿企业具有掘进巷道才能够保证煤矿开采工作人员进行顺利的开采。我国的煤炭资源一般都是集中分布在山区,进而导致煤矿在开采中就会遇到各种的复杂地质条件,使得煤矿开采的难度增加。为了能够在复杂的地质条件来进行煤矿的开采工作,是需要对复杂地质条件的掘进巷道来进行研究。因此,该文主要就是笔者结合自身的工作经验对复杂地质条件下的煤矿掘进支护技术的应用进行分析研究的,仅供参考。     

巷道顶板事故预防及断面优化探讨

本文分析了掘进巷道断面形式的影响因素,阐述了地质预报和井下实际的地质构造对煤矿巷道掘进中断面优化的作用;提出适合特殊地质条件下,掘进巷道合理断面形式、断面设计参数及正确的井巷支护;从而可以有效的控制巷道围岩变形,预防煤矿巷道掘进中的冒顶事故。     

高效掘进技术在新立煤矿大断面岩石巷道中的应用

软岩巷道掘进一直是制约矿井开采主要的技术问题,煤矿深部大断面岩石巷道机械化高效掘进技术的研究,解决了深部巷道爆破和支护一些关键技术难题,实现了深部巷道安全优质高效掘进,使巷道施工单进、工效提高到一个新水平,巷道掘进速度比原来提高了30%以上,解决矿井持续性生产的现实问题。     

“三软”复合顶板均压支护技术研究

王村煤矿属于"三软"复合顶板,巷道支护是一个长久探索的课题。为了解决这一问题,在13503工作面进行高强高预应力让均压锚网支护实验,并采用FLAC2D软件数值模拟优化让压均压支护系统,实践表明该支护系统能有效控制"三软"复合顶板巷道围岩变形问题,确实提高支护质量。该技术对解决本矿及类似地质条件的矿井巷道支护难题有重要的指导和借鉴意义。     

复杂多变地质条件下巷道支护方式的设计

煤矿开采转入下水平以后,地质条件由简单到复杂,各种围岩应力交错显现,矿山压力显著增大,给巷道支护带来较大的困难。阐述了巷道围岩应力,针对煤矿复杂多变的地质条件,提出对传统的支护方式进行重新设计,采用大断面金属支架、可伸缩金属支架、锚网喷支护技术等,在巷道支护方面起到了很好的效果。     

曹跃公司2005工作面下巷掘进预注浆加固技术实践

针对曹跃煤矿2005工作面地质条件复杂,下巷区段顶板砂岩富水、断层裂隙发育造成支护困难,冒顶事故频发的问题,本文提出采用水泥-水玻璃双液浆材在巷道迎头掘进面预先打设钻孔注浆加固破碎岩体的方案。详细阐述了注浆钻孔的布置形式、注浆工艺流程、特征参数以及施工过程,为类似条件下巷道支护难题的解决提供了有利参考,具有良好的应用前景和推广价值。     

煤巷快速掘进锚网索支护技术实践与分析

针对七一新发煤业公司北翼五采区专用回风巷采用煤巷快速掘进技术后,原有支护方式已不能满生产需要的情况,提出了适宜该矿具体地质条件的煤巷快速掘进锚网索支护技术,并通过现场实践和支护效果监测分析,充分肯定了锚网索联合支护技术在控制巷道围岩变形,保证矿井正常安全生产,提高了煤矿企业经济效益.     

旧街矿近距离煤层采空区下工作面掘进巷道支护研究

旧街煤矿8、9煤层为近距离煤层,9101工作面位于上部8煤层工作面采空区下,煤层层间距仅为0.3~3 m,上煤层开采造成开采范围内的层间岩层(上煤层顶板,也是下煤层的顶板)变形破坏、裂隙发育,自稳性和完整性损失严重,下煤层工作面巷道顶板锚网支护无法起到应有作用,部分区域顶板甚至无法实施锚杆支护。该文根据近距离煤层9101工作面实际地质和开采条件,选取"架棚和帮部锚网"联合支护作为采空区下掘进巷道支护方式,并确定了支护参数,通过现场实施和优化,保证了掘进巷道的良好支护,巷道得以正常掘进。     

锚网（梁、索）、喷联合支护在巷道特殊地带的支护应用

本文主要介绍了煤矿掘进巷道在穿过（煤）层、松软岩层等特殊地段时,采用锚网、（梁、索）、喷联合支护的技术工艺实践,通过对各种支护工艺的有效组合,有效的解决了复杂地段巷道的支护问题,确保了施工安全,并根据现场的实际情况,简单分析了在不同的地质条件下采用锚杆、预应力锚索等联合支护的技术原理,为类似巷道的支护提供有益的参考和借鉴。     

我国煤巷快速掘进作业线现状分析

通过归纳我国目前煤巷快速掘进作业线的研究现状和工作特点,收集了16组具有代表性的煤矿巷道掘进数据,并对这些数据进行了对比分析,得出了制约煤巷快速掘进技术发展的两个重要因素：临时支架的有效控顶距、新型掘进设备的研发及其智能化。最后从长距离临时支护技术、掘锚一体化技术、掘进机智能导航技术这三个方面展望了快速掘进作业线的发展方向。     

袁店一井1025风巷锚网索联合支护技术研究与实践

基于袁店一井煤矿1025工作面风巷的具体地质条件,为实现巷道顺利掘进及有效支护,利用FLAC3D数值模拟软件,对不同支护条件下巷道支护情况进行了模拟,分析了巷道围岩位移的分布变化规律,提出了专门针对1025风巷的锚网索联合支护技术,并对支护效果进行现场监测,实现了较好的技术和经济效益。     

浅谈小型掘进机的设计

悬臂式掘进机作为一种巷道掘进机,在煤矿生产中被广泛使用。它具有掘进速度快、巷道成型性好、生产安全等优点,大大提高了矿井巷道的掘进速度和生产效率。结合小型煤矿的情况,我们对现有的掘进机进行缩小、简化和改进,从而设计出一台能适用于小型煤矿的超轻型掘进机,以降低劳动强度,保障安全生产,提高生产效率。本文主要对15kW小型掘进机的总体结构、截割机构和电气系统进行了设计。     

轻量化掘进机截割臂工作性能的离散元分析

针对纵轴式掘进机截割臂惯性大、结构稳定性差、姿态调节有限等问题,运用机器人拓扑结构分析设计出4RPU+R一平移三转动轻量化截割臂。针对截割臂遮护板遮护面积不足、缺乏保护等问题,运用TRIZ发明创造原理设计伸缩式遮护板。利用离散元数值模拟方法分析该机构对煤岩断面成形质量的影响,结果表明：矩形断面掘进成形率可达77.96 %,该一平移三转动轻量化截割臂用于矩形煤岩断面成形的效果较好,验证了机构设计的合理性,为掘进机截割部件轻量化设计提供参考,并对掘进设备的优化和支护环境的改善提出展望。     

袁店一井1004风巷支护锚索参数的确定及实践效果分析

基于袁店一井煤矿1004工作面风巷的具体地质条件,通过理论分析及现场经验,提出了专门针对1004风巷的锚网索联合支护技术,并对支护效果进行现场监测,实现了巷道顺利掘进及有效支护,且减少了材料的消耗,取得了较好的技术及经济效益。