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工矿自动化

工矿自动化

2024年07期

本刊1978年创刊，公开发行。现为中国科技论文统计源刊，全国中文核心期刊，中国煤炭学会煤矿自动化专业委员会会刊。是集中报道我国煤矿及工矿企业通信、生产过程自动化、安全监测监控、计算机应用等国内外新技术、新成果、新工艺、新动向的专业性技术期刊。

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| 数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法研究

| 数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法研究

摘要：针对目前巷道自动成形截割控制调试周期长、调试成本大、安全风险大、成形质量难以评价等问题，提出了一种数字孪生驱动的巷道自动成形截割虚拟调试方法。采用基于即时外观建图（RTAP−MAP）技术重建巷道三维环境，构建掘进机控制系统模型，形成虚拟调试环境，并利用虚拟传感器技术实现物理空间到虚拟环境状态的精准映射。针对难以量化评估断面成形质量的问题，确立了巷道自动成形截割性能评价方法，以断面成形截割控制
| 面向矿山救援的UWB 雷达生命信息识别研究现状与展望

| 面向矿山救援的UWB 雷达生命信息识别研究现状与展望

摘要：超宽带（UWB）雷达可穿透煤岩等非磁性介质，实现坍塌物后人员生命信息探测。因矿井环境复杂，加载生命体征信号的UWB 雷达探测回波易被环境噪声、杂波信号干扰，且人体目标信息识别困难。介绍了UWB 雷达生命探测系统原理及其在矿山救援中的应用。从UWB 雷达生命信息提取、动静态人体目标识别和生命体量化3 个方面，对UWB 雷达生命信息识别研究现状进行了归纳。指出目前UWB 雷达生命探测技术在矿山救
科研成果 | 护盾式临时支护机器人带压行驶液压控制系统研究

科研成果 | 护盾式临时支护机器人带压行驶液压控制系统研究

摘要：护盾式临时支护机器人是适应夹矸与片帮共存的大断面巷道智能掘进机器人系统的重要组成部分，其主要功能是为实现“掘支并行”作业提供安全可靠的工作空间。为加强护盾式临时支护机器人推移行驶过程中对围岩的安全稳定支护，根据护盾式临时支护机器人结构、工作环境与作业需求，建立其带压行驶的推移量与支护力数学模型及带压行驶动力学模型，设计了护盾式临时支护机器人带压行驶液压控制系统。该系统主要由支护液压系统、行驶
科研成果 | 基于数据驱动的液压支架初撑后承压效果即时预测技术

科研成果 | 基于数据驱动的液压支架初撑后承压效果即时预测技术

摘要：采煤工作面实际生产中，受顶板条件、采动、液压支架姿态影响，液压支架初撑后立柱压力可能发生变化，进而影响支架初撑后承压效果。液压支架在初撑后出现的承压失效可能导致煤壁片帮、架间冒漏、支架前倾、倒架等问题。目前智采工作面液压支架初撑力调控策略大多是直接判断升柱时立柱压力是否达到额定初撑力，缺乏考虑初撑后立柱压力变化引起的承压效果判断。针对上述问题，提出了一种基于立柱压力数据驱动的液压支架初撑后承
科研成果 | 煤矿GIS 一张图快速构建平台研究

科研成果 | 煤矿GIS 一张图快速构建平台研究

摘要：目前，煤矿使用的工程专题地图基本都是CAD 制图，高效提取CAD 图件中的数据并快速组织成地理信息系统（GIS）服务，进而支持矿井空间对象创建和业务属性扩展，集成安全生产实时数据，是构建煤矿GIS 一张图的关键。基于ArcGIS 平台将CAD 图件转为GIS 服务的方法实现过程较为繁琐，且ArcGIS 平台成本较高，无法较好地跨平台运行。针对该问题，设计了一种煤矿GIS 一张图快速构建平台。
科研成果 | 基于多因素耦合量化表征模型的冲击危险区域划分

科研成果 | 基于多因素耦合量化表征模型的冲击危险区域划分

摘要：针对现有冲击危险评价方法不能准确体现冲击危险因素影响下应力集中变化特征等问题，提出了基于多因素耦合量化表征模型的冲击危险区域划分方法。首先，根据地下煤层的地质条件、巷道分布、开采范围等实际情况，分析得出主要的冲击影响因素；其次，分别参考多因素叠加法和应力分析法，确定各类冲击影响因素的影响范围及相对应力集中系数；然后，基于煤岩体内部微元强度分布函数，构建冲击危险多因素耦合量化表征模型；最后，将
科研成果 | 高应力断层构造区巷道冲击破坏特征研究

科研成果 | 高应力断层构造区巷道冲击破坏特征研究

摘要：断层构造区静动载应力耦合作用加剧了井下断层区围岩冲击危险性，断层构造区巷道围岩应力分布规律及冲击动载响应特征存在显著特殊性。目前对于断层构造区的冲击研究主要集中于工作面采场附近，但对于断层构造区巷道冲击破坏鲜有研究。以陕西某矿深埋高应力断层构造区巷道为工程背景，分析了断层构造区巷道围岩变形破坏力学特征：① 断层面存在明显应力阻隔效应，正断层附近存在上盘应力集中区和下盘应力降低区2 个特殊应力
综述 | 采煤机智能化发展现状及关键技术展望

综述 | 采煤机智能化发展现状及关键技术展望

摘要：介绍了国内外采煤机智能化发展的现状：采煤机目前正朝着智能机器人化的方向发展，处于智能化初级阶段。阐述了采煤机智能化发展历程及趋势：英国远程操作长壁工作面（ROLF）计划、采煤工作面自动化系统（MINOS）、美国航空航天局（NASA）长壁自动化合作项目、澳大利亚煤炭工业研究计划（ACARP）、澳大利亚联邦科学与工业研究组织（CSIRO）项目、欧盟长壁钻井设备新型机械化与自动化（NEMAEQ）等
综述 | 煤矿用5G 关键技术研究现状与发展方向

综述 | 煤矿用5G 关键技术研究现状与发展方向

摘要：结合现阶段煤矿用5G 研究成果和应用实践经验，从煤矿用5G 专网组网架构、覆盖优化、智能化应用场景构建3 个方面分析了煤矿用5G 关键技术研究现状与发展方向。煤矿用5G 专网组网方面：煤炭集团级大规模组网和矿井独立专网2 类模式可满足煤矿用5G 系统建设部署需求。煤矿用5G 无线覆盖增强方面：煤矿用5G 无线传输性能需要持续研究和提升，现阶段宜采用低频段（1 GHz 以下）多载波SUL（补充
分析与研究 | 面向煤矿安全监测边缘计算的YOLOv5s 剪枝方法

分析与研究 | 面向煤矿安全监测边缘计算的YOLOv5s 剪枝方法

摘要：目前，边缘计算与机器视觉相结合具有较好的煤矿安全监测应用前景，但边缘端存储空间和计算资源有限，高精度的复杂视觉模型难以部署。针对上述问题，提出了一种面向煤矿安全监测边缘端的基于间接和直接重要性评价空间融合（IDESF）的YOLOv5s 剪枝方法，实现对YOLOv5s 网络的轻量化。首先对YOLOv5s 网络中各模块的卷积层进行结构分析，确定自由剪枝层和条件剪枝层，为后续分配剪枝率及计算卷积核
分析与研究 | 基于邻域特征编码优化的液压支架激光点云分割算法

分析与研究 | 基于邻域特征编码优化的液压支架激光点云分割算法

摘要：受井下煤尘和易被遮挡的影响，液压支架激光点云数据容易出现残缺。现有点云分割算法难以获取细粒度的点云特征，无法得到完整的点云结构信息，且易在邻域内引入语义信息不相似的点，导致液压支架激光点云分割精度低。针对上述问题，提出了一种基于邻域特征编码优化的液压支架激光点云分割算法。引入了由邻域特征编码模块、邻域特征优化模块和混合池化模块组成的局部邻域特征聚合模块：邻域特征编码模块在传统三维坐标编码的基
分析与研究 | 煤矿巡检机器人路径规划方法

分析与研究 | 煤矿巡检机器人路径规划方法

摘要：路径规划是巡检机器人自主移动的关键技术。煤矿巡检机器人采用快速扩展随机树（RRT）算法规划路径时存在收敛速度慢、搜索效率低等问题。针对该问题，提出了一种合力势场引导RRT 算法：利用合力势场中的斥力场构建动态步长，使煤矿巡检机器人在障碍物附近调整步长，提高算法收敛速度；利用目标节点和随机节点2 个方向上的引力场与最近障碍物对煤矿巡检机器人产生的斥力场形成的合力场来改善新节点的生成方向，降低树
分析与研究 | 基于多特征融合时差网络的带式输送机区域违规行为识别

分析与研究 | 基于多特征融合时差网络的带式输送机区域违规行为识别

摘要：现有的煤矿井下带式输送机区域违规行为（如攀爬、跨越、倚靠带式输送机等）识别方法对特征提取不充分、难以考虑到行为时间差异，导致违规行为识别准确率不高。针对该问题，基于ResNet50 模型，提出了一种基于多特征融合时差网络（MFFTDN）的带式输送机区域违规行为识别方法，将多特征融合和时间差分进行结合，对不同时间段的行为进行多特征融合。首先在原始模型ResNet50 的第2 和第3 阶段引入短
分析与研究 | 与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法

分析与研究 | 与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法

摘要：露天煤矿开采过程中矿山三维地质模型不断变化，需要随之更新地质剖面图以真实反映当前矿山的地质构造与地层性质。针对目前剖面图更新方法存在剖面图内部图元属性信息与空间信息交互不畅导致剖面图更新不够准确的问题，提出了一种与矿山三维地质模型自动关联的剖面图更新方法。通过设计矿山三维地质模型与剖面图元关联关系的概念模型与逻辑模型，实现模型图元与剖面图元对象名称的关联；通过在剖面图上设置水平和高程位置的定
分析与研究 | 基于智能化矿山数据分类与编码规范的元数据标准构建方法

分析与研究 | 基于智能化矿山数据分类与编码规范的元数据标准构建方法

摘要：目前智能化矿山建设面临数据标准不健全、多源异构数据集成难度大、共享机制有待完善等问题。建立统一的智能化矿山元数据标准，对形成多源异构数据融合共享机制具有重要意义。基于智能化矿山数据分类与编码规范，研究了智能化矿山元数据标准构建方法，明确了元数据标准构建是对数据分类与编码的延伸研究与价值挖掘。定义了元数据实体与元数据属性的内涵，设计了包含基础描述框架与扩展描述框架的智能化矿山元数据描述框架，给
分析与研究 | 煤矿井下金属结构等效储能模型耦合电磁波能量安全性分析

分析与研究 | 煤矿井下金属结构等效储能模型耦合电磁波能量安全性分析

摘要：煤矿井下无线通信设备发射的电磁波能量可以被周围金属结构耦合吸收，这种现象存在点燃矿井内爆炸性气体的危险。现有针对井下金属结构耦合电磁波安全性研究只是对金属结构等效阻性模型耦合电磁波能量进行分析，缺乏对金属结构耦合电磁波能量在时间上积累的储能过程研究。针对上述问题，提出一种适用于金属结构耦合−积累−释放电磁波能量研究的等效储能结构模型，即金属结构等效容性储能模型与金属结构等效感性储能模型。首先
分析与研究 | 高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响

分析与研究 | 高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响

摘要：孔隙结构对煤层吸附甲烷的能力有显著影响，但目前对高阶煤吸附孔结构特征及其对甲烷吸附能力的影响研究较少。以贵州兴安煤业有限公司糯东煤矿高阶煤样为研究对象，采用低温N2 吸附和低温CO2 吸附试验，结合分形理论研究了高阶煤吸附孔的孔隙结构特征，并通过高压等温甲烷吸附试验，分析了煤储层物性、孔隙结构特征和分形维数对甲烷吸附能力的影响。结果表明：① 高阶煤储层孔隙形态较为单一，多数为两端开放的平行板
经验交流 | 岩质高边坡结构面识别及产状统计信息采集方法

经验交流 | 岩质高边坡结构面识别及产状统计信息采集方法

摘要：准确识别岩质高边坡结构面和获取产状统计信息是进行边坡稳定性分析的重要前提。无人机摄影测量技术为解决高边坡结构面准确勘测难题提供了可能，但缺少高效准确的影像后处理方法，且现有研究没有考虑结构面产状信息特征的不确定性，致使结构面识别准确性差、效率低。针对该问题，以江西省南昌市某露天矿高边坡为研究背景，提出了融合无人机摄影、后处理算法及统计分析的一体化结构面识别与产状统计信息采集方法。首先，通过P
经验交流 | 深埋矿井沿空留巷切顶卸压底板变形控制

经验交流 | 深埋矿井沿空留巷切顶卸压底板变形控制

摘要：目前有关巷道底鼓的研究与实践主要探讨巷道底板的变形机理及控制技术，对沿空留巷切顶卸压前后底板力学分析不全面。针对该问题，基于煤体分区破坏特征构建了切顶前后巷道围岩和底板力学模型，分析实体煤、巷旁支护及采空区对底板的作用，获得切顶前后巷道底鼓解析解，得出巷旁煤帮弹塑性区、巷道支护体及顶板下沉区底板所受载荷共同影响巷道底鼓量大小。采用数值模拟验证切顶卸压前后沿空留巷围岩破坏特征、应力分布及底鼓量
经验交流 | 煤矿井下钻探数字化监测系统

经验交流 | 煤矿井下钻探数字化监测系统

摘要：针对煤矿井下钻探存在孔底工程参数测量困难、钻探数据准确性和完整性不足、钻探数据融合应用不够等问题，设计了一种煤矿井下钻探数字化监测系统。该系统由数据来源层、虚拟模型层、数据处理层和钻探服务层构成：数据来源层为虚拟模型层提供数据支撑，虚拟模型层通过仿真模拟分析生成新的数据并反馈至数据来源层；数据处理层接收到数据来源层和虚拟模型层提供的数据后，进行数据清洗、转换及合并等处理；钻探服务层通过后台数

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