摘要：煤矿智能管控面临动态响应滞后和多源数据割裂的挑战,针对传统模型难以捕捉井下瞬态异常和协同分析多模态数据的问题.文章提出基于Transformer 的多任务自适应架构(MTA-Transformer),通过跨模态特征融合与共享编码器,统一建模设备振动、瓦斯浓度等数据,实现开采环境的多尺度动态感知,解决对开采环境的动态监控与风险超前预警问题.实验表明,在轴承故障检测任务中,该模型准确率达93.5%,误报率(FAR)为2.0%,响应时间在 5 ms内,较传统模型有较大提升;瓦斯浓度预测NRMSE为7.83%,预测区间覆盖概率(PICP)达 91.7%,超前预警时效可达6 h.MTA-Transformer为矿山智能化建设提供了可落地的模式.

摘要：煤矿顶板突水溃砂灾害机理复杂,且防控难度高.针对工作面开采时突水溃砂灾变征兆不明显、瞬时突涌量大、难以预测预报等问题,从水文地质条件、灾变机理、防控技术和监测预警等方面总结突水溃砂灾害研究进展.选取典型浅埋薄基岩采场、深埋弱胶结岩层采场、近松散层采场突水溃砂工程案例,分析典型突水溃砂水文地质条件及灾变特征,总结突水溃砂发生的基本条件,阐述不同沉积环境下突水溃砂灾变机理.突水溃砂受沉积环境和采动条件共同影响,沉积环境提供水砂来源与动力环境,采动决定水砂通道形成及突水溃砂启动条件.针对三种类型突水溃砂致灾模式,阐述了含水层改造、常规疏水降压、地面直通泄水孔和"预置导流管+扇形疏放水"等防控技术.在此基础上,结合井上下多物理场监测数据,构建"感知-预警-决策"智能化预警防控架构,形成工作面顶板突水溃砂动态监测-预警-防控技术体系,并指出突水溃砂防治的发展方向.

摘要：针对浅埋强风化破碎顶板条件和沟谷地貌耦合作用下的顶板管理难题,以冯家塔煤矿3209 浅埋工作面过强风化区顶板管控为工程背景,采用现场实测、数值模拟、理论分析以及工业性试验方法,研究了3209 工作面过浅埋风化区掘—采全周期围岩稳定性控制技术,评估了掘巷期间注浆锚索对顶板的补强支护效果,揭示了浅埋工作面在地表沟谷地形及顶板风化复合作用下的矿压显现机理.结果表明:在工作面回采期间运输巷顶板最大垂直应力达到 2.45 MPa,顶板最大下沉量为248 mm,塑性区最大发育范围约20 m,顶板内裂隙以拉剪裂隙为主.冲沟地貌下工作面上方地表最大下沉量为1.76 m,超前支承压力峰值为5.40 MPa,应力集中系数达到1.8;工作面开采距离超过80 m后,裂隙趋于稳定增长,并提出了工作面强风化、破碎顶板注浆"再造"的安全回采控制技术方案,现场实施效果表明:顶板注浆措施有效提升了围岩整体稳定性和抗变形能力,工作面回采期间仅局部出现了煤壁片帮、端面漏冒情况,工作面整体顺利推进,且未出现压架情况;有效解决了工作面过浅埋风化区掘—采全周期的围岩控制问题.

摘要：采空区内煤自燃隐患的监测与预警,是预防煤自燃火灾的关键前置环节,也是当前矿井火灾防控领域亟待突破的核心技术难题.为解决赤城煤矿 5-2 煤层 1502-2 特厚急倾斜综放工作面回采期间的煤自燃监测预警难题,采用煤自燃程序升温实验,系统揭示了测试煤样在不同温度下自燃氧化过程中,CO、CO2、CH4、C2H6、C2H4、C2H2 等气体浓度随煤温的演化规律.结合现场实测数据,经指标优选确定了CO、C2H4 为煤自燃预测核心指标气体,同时选取Δφ(CO)/Δφ(O2)、φ(C2H4)/φ(C2H6)作为关键预警指标,构建了"灰、蓝、黄、橙、红"五级分级预警体系,并明确了各等级对应的现场预警阈值,形成适配该类工作面的煤自燃分级预警技术体系.该体系在 5-2 煤层1502-2 综放工作面成功应用,实现了煤自燃隐患的早期预警,有效提升了矿井煤自燃火灾防控技术水平,为工作面安全高效回采提供了可靠保障.

摘要：为使用纯水液压系统替代传统乳化液系统,分析了纯水液压系统具有的无污染、环保、成本低等优势.并利用AMEsim软件中管路各单元压力损失仿真模型的准确性和可靠性,以ZY29000/45/100D型支架液压系统建立了单进单回、双进双回和三进三回的供液管路布置形式仿真模型,分析了在乳化液和纯水介质下不同管路布置形式中的压力损失表现.结果表明:在实验模型条件下,纯水介质的沿程压力损失比乳化液介质管路低 20%～30%,随着供液管路支路数量增加,纯水介质的压力损失优势更为显著,但需对平衡提升系统工作面稳定性和管路成本之间进行综合考量.

摘要：针对煤矿智能化建设中存在的常态化运行管理机制缺失、系统效能未达预期、技术生态不健全等关键问题,旨在构建一套系统化的煤矿智能常态化理论体系与顶层架构.通过引入"管理一体化、系统智能化、运行持续化、评估标准化"的综合理念,融合"智能技术+管理"双轮驱动模式,设计了涵盖业务逻辑、技术体系、数据架构与评价管理的煤矿智能常态化顶层架构.研究明确了该架构中业务管控、AI协作、安全保障与评价管理四大体系的协同关系,阐述了基于PaaS云底座、智能运维AI引擎及全生命周期数据架构的技术实现路径,并提出了以成熟度模型为核心的闭环评价管理流程.结果表明,该顶层架构能够为煤矿智能系统实现长期稳定、自适应优化的常态化运行提供理论指引与方法支撑,有助于推动煤矿生产向安全、高效、绿色、智能的可持续模式转型.

摘要：为了解决板框压滤机煤泥脱水的"滤饼夹心"问题,采用自主设计的板框压滤试验机和数值模拟方法,研究了当前设备条件下的最优入料条件;滤饼的形成过程、滤液浓度、脱水速度、滤饼粒度和水分分布情况;滤室内颗粒相与液相迁移规律,以及滤室厚度对滤饼内部水分分布的影响,探究滤饼生长规律及其"夹心"现象成因.结果表明:存在临界入料压力和最优入料浓度.在最优参数下,压滤时长为8 min,滤饼平均含水量为23.44%.滤饼的形成过程可分为基底积累、结构成型及内部填充三个阶段;板框压滤过程中滤饼"夹心"主要出现在滤饼中心偏上区域,为滤饼最后形成且滤液最难排出的位置;滤饼粒度分布不均,粗颗粒主要集中于滤饼底部和中心层,而细颗粒则集中于中上区和表层,泥化煤泥中高岭土和蒙脱石对滤饼结构孔隙的填充,进一步阻碍了中心层滤液的排出,是导致滤饼"夹心"现象的重要原因.模拟结果显示:在最佳参数下,颗粒和液相运移顺畅,中心区域滤液能完全排出,有效避免"夹心"现象;当滤室厚度增加到38 mm后,"夹心"开始出现并从滤饼入料层向中心移动,中心区域液相体积分数升高,水分滞留显著.

摘要：为解决迎采对掘巷道多重叠加应力扰动而产生大变形的问题,以红一煤矿 1150403 工作面回风巷为工程背景,结合钻孔窥视与数值模拟,对试验巷道采动影响下的四种分区破坏特征进行了系统研究.研究表明:强采动应力、软岩赋存、支护结构不合理等是巷道产生分区破坏的关键因素.因此,提出了"切顶应力调控+分区治理+注浆重构+多级协同加固"的巷道控制策略,形成了卸压-顶帮底联动控制技术.模拟与现场监测表明:直切顶卸压-顶帮底联动控制方案降低了巷道应力峰值10.29%以上,减少了应力集中面积54.25%以上,顶底板和两帮移进量分别减少了 79.2%和53.8%,显著提升了围岩控制效果.

摘要：针对传统带式输送机多电机驱动系统传动效率低、同步性差及新兴开关磁阻电机(SRM)低速转矩脉动等问题,提出了一种基于鲸鱼算法(WOA)优化模糊PID与改进偏差耦合的多电机协同控制策略.首先,设计了一种"SRM+内置式行星齿轮减速机构"一体式开关磁阻半直驱多电机系统;其次,针对带式输送机多点驱动需求,提出了一种基于WOA优化模糊PID的直接瞬时转矩控制方法,通过动态调整PID参数提升SRM的动态响应与抗扰能力,仿真结果表明:相较于传统PID与模糊PID控制,WOA优化策略在空载工况下转速超调降低至 0.33%,启动电流降低20%;针对多电机协同控制需求,引入同步补偿系数与加速度补偿机制,设计了改进偏差耦合控制结构,仿真显示三台电机最大转速差由4 r/min降至3 r/min;最后,利用带式输送机双滚筒三电机半直驱试验平台开展验证性试验,得出植入新型控制策略的驱动系统在空载与带载试验中三台电机之间的最大转速差分别为3.8 r/min与3.4 r/min,验证了所设计策略的同步控制效果.

摘要：为解决大倾角煤层开采中,巷道负煤柱布置虽能有效规避冲击地压,但易与周边采空区形成漏风通道,进而诱发煤自燃灾害的问题,以华丰煤矿 412W工作面为研究对象,系统分析大倾角负煤柱工作面开采特征及采空区煤自燃风险隐患,采用现场观测与数值模拟相结合的方法,探究采空区温度场、压力场与气体浓度场的多物理场耦合规律,精准划分自燃危险区域,最终提出适配大倾角负煤柱开采条件的采空区自燃防控技术方案.结果表明:大倾角负煤柱采空区进、回风侧存在显著压差,漏风通道发育,与相邻采空区连通后进一步扩大漏风范围;主要漏风区域集中于412W工作面支架间及回风隅角,后部采空区向该工作面漏风量约 146.56 m3/min,411W采空区向412W工作面上平巷漏风量约78.76 m3/min.基于上述研究,构建高位钻孔灌注复合凝胶与采空区循环注氮的协同防控技术体系,通过隔氧封堵与惰化降温双重作用,有效遏制了采空区煤自燃隐患,为大倾角负煤柱工作面安全开采提供技术支撑.

摘要：针对大采深、断层构造与采空区侧向应力耦合作用下掘进工作面冲击地压防治的难题,采用理论分析、现场实测与工程反演相结合的方法,系统探究掘进工作面矿压显现规律,提出"钻-爆结合+反向掘进+定点补强支护"的冲击地压综合防治措施,实现了耦合高应力集中区的安全掘进.研究结果表明:基于"载荷三带"理论估算,掘进工作面最大静载荷为 45.67 MPa,采空区侧向支承压力峰值距采空区 60 m;微震监测数据显示,微震事件主要集中在顶底板 30 m范围内,其中煤层顶板30 m范围内微震事件能量占比 40%、频次占比 38%,该层位范围主要为煤层顶板23.6 m处13.4 m厚的中砂岩,可为以关键层为导向的断顶施工参数优化提供依据;微震数据反演结果表明,在距3下 101 采空区55～80 m处存在应力积聚,与载荷三带理论计算的60 m峰值位置基本吻合.

摘要：急倾斜煤层群水平分段开采过程中,多分段采动导致顶板运移与应力演化复杂.为研究其破断特征与应力演化机制,以新疆天顺矿为工程背景,结合物理相似模拟与数值计算,研究了围岩非对称破坏特征及能量-应力协同机制.结果表明,采动应力场呈明显非对称偏转,沿倾向采空区顶板上下部形成应力集中区,中部为应力释放区,第三主应力逆向偏转,形成非对称应力包络拱.围岩破坏呈三阶段演化:一、二分段为初始稳定阶段,主应力偏转较小,围岩轻微垮落;三分段为临界失稳阶段,主应力偏转显著增大,微震能量和卸荷量均达峰值,承载拱突变失稳,高位岩层剧烈垮落;四、五分段为链式扩展阶段,卸荷范围扩大且微震频次增加,破坏范围随采深扩展.研究揭示顶板稳定性受开采工艺和主应力偏转的协同控制,分段高度为 25 m时顶板阶段性失稳,三分段为临界阈值.

摘要：针对传统整体式主动钻杆存在的装拆复杂、更换效率低、磨损后需整体更换以及更换成本高的技术问题,研制了一种可拆卸式主动钻杆.通过深入剖析可拆卸式主动钻杆的基本需求,提出了分体式结构设计的技术解决方案,并提供了一种确定螺纹锁固剂最优填充量的方法;通过对螺纹锁固剂失效参数进行数值模拟,探明了施加扭矩、最大接触压力以及最大接触扭矩三者之间的影响关系,得到了螺纹锁固剂失效的施加扭矩值,为减少实验测试次数和降低实验成本提供了数据参考;最后,开展了可拆卸式主动钻杆的实验测试、实钻实验和井下试验.井下试验结果表明:该主动钻杆在打钻过程中连续、稳定,无脱扣、卡扣、变形断裂等不安全现象的发生,且满足井下应用的适用性、安全性、强度以及稳定性要求;磨损部件可实现单一更换,无需整体性更换,且装拆方便、更换高效,能够有效降低更换成本和时间.

摘要：为解决煤层顶板薄基岩区松散层溃水溃砂这一重大矿井水害难题,系统剖析了灾害发生的水砂物源、运移通道、动力源及容纳空间四大必要条件.据此提出"驱水固砂"注浆治理技术,其核心是通过高压注浆重构松散层水动力场,形成纵向延伸、横向交错的"根系骨架"空间网络结构,实现松散砂层水分驱替与地层稳定性强化的双重治理效果.基于该治理理念,针对性地确立了不同水文地质条件下的钻探选型标准与核心参数,厘清了平推式、中心开花式、盖顶式、锁边式四种注浆模式的适配条件,以及配套注浆材料、压力、用量等关键参数.五沟煤矿现场工程应用表明,注浆治理后第四含水层砂层最大单位涌水量降至 0.000474 L/(s·m),检查孔注浆压力较治理前提升15.3%～57%;通过串浆返水特征、浆液扩散距离监测及钻孔取芯结果等多维度数据,充分印证了"根系骨架"浆液扩散网络的有效形成,显著降低了水砂溃涌灾害风险,为煤层薄基岩区松散层水害防治提供了集理念、技术、参数于一体的系统性解决方案.

摘要：为了促使煤矿防爆车辆实现节能减排,依据柴油机易启动、持续工作性能好和电动机无尾气污染且噪声小的优点,研发了油-电双动力并行驱动技术,将柴油机和电动机设计为分时工作模式.文章阐述了防爆柴油机驱动和直流架线电动并行驱动的关键技术包括:车载集电装置、高压直流电驱动系统设计、防爆柴油机与液力机械传动系统的匹配、防爆电动机与动力换挡变速箱及驱动桥的匹配、车辆实时监测系统设计;介绍了防爆柴油机驱动和交流电缆电动并行驱动的关键技术包括:车载集成式自动卷缆装置、高压交流电驱动系统设计、防爆柴油机与液压泵及马达的匹配、防爆电动机与液压泵及马达的匹配.试验表明,采用防爆柴油机和直流架线电动运输车并行驱动的能耗比值约6∶1,且后者可减少辅助运输设备保有量及三分之一的作业人员;采用防爆柴油机和交流电缆电动单臂锚杆钻车并行驱动的能耗可降低约20%,且后者尾气排放减少三分之一、设备作业的振动和噪音降低50%.

摘要：为提升人工冻结法的安全性与可靠性,通过对比不同规格及低温条件下的外衬与内衬焊接构造冻结管的力学性能差异,明确其承载能力和变形特性对工程选型的影响.采用内衬与外衬两种不同焊接方式的冻结管,分别选取Φ140 mm×5 mm+Φ140 mm×6 mm、Φ140 mm×6 mm+Φ140 mm×6 mm、Φ140 mm×5 mm+Φ140 mm×5 mm 三种规格,在模拟低温环境中系统测试其轴向承载力和挠度变形特性,结果显示:在相同尺寸和实验条件的对比下,外衬构造冻结管的平均承载力明显低于内衬构造管,但其挠度值更高.这表明焊接构造形式对冻结管力学性能具有直接影响,内衬构造抗压性能更优,而外衬构造则具有更强的变形适应性能.采用曲率检验法对两种不同焊接方式的冻结管进行安全评估,结果表明两种焊接方式的冻结管均满足安全规范要求.

摘要：为解决煤矿井下复杂工况下电能质量较差的问题,针对异常电流的检测及补偿方法进行研究.详细分析了各型二阶广义积分器的结构原理及功能特点,实现电流的精准跟踪及高效滤波.进一步提出了一种电流综合补偿方法,基于二阶广义积分器结构实现基频滤波,利用对称分量法提取电流正序分量,利用瞬时功率理论提取电流有功成分,进而统一获取负载电流中的基频正序有功分量,将实际负载电流与该分量的差值作为需要补偿分量的总和,实现电流的综合检测及补偿.基于Simulink平台对多种非理想负载情况下的补偿效果进行仿真实验,验证了理论分析的准确性,结果表明该方法可实现无功、谐波以及不平衡等异常电流的综合性检测及补偿,在煤矿井下复杂工况的电能质量治理中具有可行性.

摘要：随着矿物加工行业向智能化与高效化转型,模糊控制技术凭借其对非线性、多变量及不确定性系统的优越处理能力,成为该领域技术升级的核心研究方向.为了掌握模糊控制技术在矿物加工行业的应用研究进展,重点分析了其在磨矿分级、浮选、重介分选等关键工艺中的实践成效.研究表明,多变量模糊控制系统通过解耦建模、"双输入单输出"设计及模糊神经网络等方法,有效缓解了变量间耦合问题;与神经网络的结合(如模糊"前馈-反馈"策略、模糊神经网络控制器)显著提升了控制精度与鲁棒性;复合控制技术(如模糊PID、PLC集成)则优化了系统的自适应性,解决了传统工业控制参数固化、滞后性强等瓶颈.此外,智能算法(如加权WM算法、案例推理结合RBF网络)在模糊规则提取中的应用,以及变论域控制、滑动窗口、APSO算法等技术对系统稳定性的改进,进一步加强了模糊控制的工程适用性.未来,模糊控制系统将与浮选、重选、磁选等矿物加工过程全流程协同,助力矿物加工行业的智能化、高效化发展.

摘要：针对巷道围岩稳定性影响因素较为复杂的问题,以八连城煤矿为实地调查背景,采用模糊聚类分析方法研究了顶板强度、两帮强度、底板强度、埋深、顶高比(直接顶厚度与采高的比值)、煤柱宽度、最大水平主应力和垮落平均步距 8 个主要影响因素,建立评价模型,将巷道围岩分为非常稳定(Ⅰ),稳定(Ⅱ),中等稳定(Ⅲ),不稳定(Ⅳ)和极不稳定(Ⅴ)五个评价等级.并且运用多元逐步回归分析方法建立了围岩稳定性预测的回归方程,结果表明,模拟的精确度为 0.911,能够很好的反映出主要影响因素与围岩稳定性的量化关系.开发了巷道围岩稳定性识别软件,能够快速地识别出巷道的类别,以分类结果为基础提出了支护优化设计,有效地减小围岩变形量.

摘要：为确定彬长矿区冲击地压巷道围岩支护的设计依据,选用巷道支护系统中常用的支护材料及构件,开展静载和冲击动载试验研究,系统分析锚杆、锚索、托盘、金属网的静载力学性能及冲击动载作用下的力学响应特征和破坏形态.试验结果表明:静载作用下,测试锚杆极限承载力为293.7 kN,伸长率为12.5％,测试锚索抗拉强度达到1980 MPa,伸长率为9.9％,锚杆托盘压缩载荷-变形曲线呈多阶段发展,最大载荷为 386 kN.落锤冲击作用下,测试锚杆冲击力—位移曲线经历弹性、塑性和回弹三个阶段,锚杆最多能承受8 次冲击,冲击延伸率为9.98％,且脆性增强;测试锚索冲击力-位移曲线呈收紧、急剧增长、稳定变形和回弹四个阶段发展,冲击力峰值最大为 550 kN,动载伸长率为1.57％,吸收能量为1.35×104 J.锚杆蝶形托盘和W型托盘冲击力-位移曲线先后经历缓慢增长,线性增长,平稳增长和急剧衰减四个阶段.另外,相较于蝶形托盘,W型托盘前期抗冲击能力较差.金属网冲击力-位移曲线大致经历线性增长,剧烈波动和快速衰减三个阶段,随着冲击能量增加,冲击力峰值基本呈增长趋势,变形量持续增大,网格基本保持了原有形态,缓冲性能较好.