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煤矿巷道智能掘进技术进展、挑战与趋势
1
作者 张旭辉 万继成 +5 位作者 杨文娟 赵友军 欧阳广钱 王亮 赵文 王超 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第1期388-410,共23页
煤矿巷道智能掘进是实现智能矿山建设目标的关键环节。阐述了煤矿巷道智能掘进的内涵,通过分析全断面掘进、掘锚机、连采机及掘锚一体机快速掘进系统特性及发展现状,详细剖析了加快煤矿巷道智能掘进发展的装备精确定位、定向掘进、断面... 煤矿巷道智能掘进是实现智能矿山建设目标的关键环节。阐述了煤矿巷道智能掘进的内涵,通过分析全断面掘进、掘锚机、连采机及掘锚一体机快速掘进系统特性及发展现状,详细剖析了加快煤矿巷道智能掘进发展的装备精确定位、定向掘进、断面成形自主截割、智能支护、设备群协同控制、工作面设备故障与安全预警、地质状态感知以及工作面智能管控等关键技术。针对井下复杂环境下的装备定位与环境感知、智能控制、智能决策需求,提出了基于合作标靶的视觉定位、“视觉+”多源融合组合定位及以巷道环境特征为目标的无标靶视觉定位技术,同时,研究了视觉+深度学习巷道断面裂隙检测、巷道几何形态重建技术,提升了井下掘进装备的自主导航与环境感知能力;提出了定向掘进与纠偏、轨迹规划与截割控制、虚拟示教记忆截割、锚固孔识别、多钻臂协同支护控制以及设备群碰撞预警等技术,解决了掘进过程中掘进装备姿态难以精确控制、截割轨迹难以动态规划、支护过程协同性不足及多设备空间干涉等控制难题,实现了掘、支过程的自适应控制。将数字孪生技术融入截割控制、碰撞检测与预警、协同控制决策,构建了数字孪生驱动的掘进工作面智能管控系统,实现了物理实体与虚拟模型的实时映射、设备群协同决策、设备关键部位故障诊断、作业过程可视化管理与风险预测。提出了巷道智能掘进技术发展思路与研究方向:多模态信息融合的设备定位技术、面向复杂工况的智能控制技术、AI驱动的工作面虚实共智技术、数字孪生驱动的虚拟调试技术,实现巷道的少人化、无人化智能快速掘进。 展开更多
关键词 智能掘进 掘进数字孪生 智能感知 智能截割控制 虚拟调试
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锚固界面剪切力学特性及应变场演化规律研究
2
作者 王朋瑞 唐彬 +2 位作者 刘小虎 赵能 孙旭强 《佳木斯大学学报(自然科学版)》 2026年第1期9-12,共4页
为探究粗糙度对类岩石-锚固剂界面剪切力学特性和应变场演化规律,开展不同角度(45°,55°,65°)下五种粗糙度试件的斜剪试验,并基于数字图像相关技术对锚固界面的应变场演化规律进行分析。结果表明:当界面粗糙度较小时,试... 为探究粗糙度对类岩石-锚固剂界面剪切力学特性和应变场演化规律,开展不同角度(45°,55°,65°)下五种粗糙度试件的斜剪试验,并基于数字图像相关技术对锚固界面的应变场演化规律进行分析。结果表明:当界面粗糙度较小时,试件剪应力-位移曲线呈现平滑上升的趋势,随着界面粗糙度的增加,剪应力-位移曲线在上升过程出现波动现象;试件抗剪强度随剪切角增大略有减小,试件的内摩擦角随界面粗糙度的增加呈现先增大后减小的特征,黏聚力随界面粗糙度的增加整体呈现上升的趋势。试件界面粗糙度较小时,试件的破坏形式主要为锚固界面破坏;随着界面粗糙度的增加,试件破坏形式转为类岩石-锚固剂界面破坏。 展开更多
关键词 界面粗糙度 斜剪试验 数字相关技术 应变场
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淮南矿区煤巷围岩稳定性分类方法及验证
3
作者 高艳忠 晁俊奇 +1 位作者 朱修亮 段昌瑞 《煤炭技术》 2026年第2期111-118,共8页
巷道围岩稳定性评价分类是科学设计支护参数的关键基础。基于对淮南矿区23组煤巷围岩强度、顶板岩层组合类型及84组地应力数据的统计分析,确定了最大水平主应力、垂直主应力、顶板平均强度、巷帮煤体平均强度及顶板10 m范围内软弱夹层厚... 巷道围岩稳定性评价分类是科学设计支护参数的关键基础。基于对淮南矿区23组煤巷围岩强度、顶板岩层组合类型及84组地应力数据的统计分析,确定了最大水平主应力、垂直主应力、顶板平均强度、巷帮煤体平均强度及顶板10 m范围内软弱夹层厚度5项稳定性评价关键因素,提出了顶板应力强度系数、巷帮应力强度系数和顶板危险性系数3个综合指标,确立了基于K-means聚类算法的3个聚类中心对应区间,结合基于地下水状态与采动动压影响的修正规则,建立了三因素交叉组合的巷道围岩稳定性评价标准与分类方法,工业性验证表明,该分类方法可准确反映围岩实际稳定性状态,对煤巷支护参数的选取具有指导意义。 展开更多
关键词 深部巷道 围岩控制 稳定性分类 现场验证
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基于机器视觉的煤矿巷道掘进工作面关键工序识别方法
4
作者 陶磊 张之好 +3 位作者 王宏伟 李永安 闫志蕊 陈腾杰 《煤炭科学技术》 北大核心 2026年第3期345-358,共14页
为了提升煤矿掘进工作面的智能化水平,解决传统工序识别方法对传感器依赖度高、环境适应性差、图像信息利用率低的问题,提出一种基于机器视觉的煤矿巷道掘进工作面关键工序识别方法。通过分析实际掘进流程,明确“行走、截割、临时支护... 为了提升煤矿掘进工作面的智能化水平,解决传统工序识别方法对传感器依赖度高、环境适应性差、图像信息利用率低的问题,提出一种基于机器视觉的煤矿巷道掘进工作面关键工序识别方法。通过分析实际掘进流程,明确“行走、截割、临时支护、永久支护”4个典型关键工序,结合目标类别、目标运动状态和人员数量等关键特征,构建由11项关键特征构成的工序判别策略。在此基础上,提出CSIS-YOLOv11目标检测模型作为该方法的核心视觉识别模块。该模型在YOLOv11n基础上进行了3项关键改进:其一,引入对比度受限自适应直方图均衡化(CLAHE)图像增强算法,提高低照度、多尘雾复杂环境下图像的对比度与边缘清晰度,使图像特征更加突出,为后续算法提供可检测性更高的图像输入;其二,在检测头中引入SEAM注意力机制模块,利用多尺度通道建模与特征融合策略,提升多目标遮挡场景中的感知能力,增强模型对局部特征丢失与类间干扰的适应性,从而提高目标检测的鲁棒性与识别精度;其三,设计IS-IoU边界框回归损失函数,在融合Inner-IoU与Shape-IoU的基础上,引入辅助边界框对预测回归过程进行约束,同时考虑边界框形状与比例因素造成的影响,提高边界框定位精度,尤其适用于长宽比大与尺度跨度大的目标识别任务。结合自主采集与标注的煤矿掘进图像数据集开展试验,结果显示,改进后的CSIS-YOLOv11模型平均精度(mAP)达到0.929,较原始YOLOv11n模型提升3.6%,同时具备轻量化结构(参数量为2.41×10^(6))、低计算复杂度(FLOPs为5.5×10^(9))与较高实时性(检测帧率为81.7帧/s)。在此基础上构建基于B/S架构的掘进关键工序识别系统,集成视频采集、图像增强、目标检测、工序逻辑推断与可视化展示等功能模块,支持关键工序的实时识别与时长统计。系统在实验室条件下进行多工序视频识别验证,其识别准确率:未作业或其他工序为100%、行走为91.40%、截割为99.36%、临时支护为98.39%、永久支护为99.25%,总体平均识别准确率达97.84%。试验结果表明,关键工序识别方法能够满足煤矿巷道掘进工作面关键工序的智能检测要求。 展开更多
关键词 煤矿掘进 图像增强 YOLOv11 目标检测 工序识别
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快速掘进工艺下的深部巷道空顶距确定方法
5
作者 杨胜亮 《凿岩机械气动工具》 2026年第2期103-105,共3页
基于深部巷道快速掘进工艺的技术特征,分析深部巷道围岩力学特性与空顶距的内在关联性,阐明快速掘进工艺对空顶距控制的影响,如掘进速度与支护响应时间存在矛盾、动态支护系统与静态空顶距设计存在冲突等。在此基础上,提出了空顶距确定... 基于深部巷道快速掘进工艺的技术特征,分析深部巷道围岩力学特性与空顶距的内在关联性,阐明快速掘进工艺对空顶距控制的影响,如掘进速度与支护响应时间存在矛盾、动态支护系统与静态空顶距设计存在冲突等。在此基础上,提出了空顶距确定方法,通过构建三维力学模型,模拟掘进支护耦合过程,以围岩位移和塑性区为评价指标,并兼顾掘进效率,得到了快速掘进工艺下的最优空顶距。研究成果可为深部巷道快速掘进支护参数优化提供参考。 展开更多
关键词 深部巷道 快速掘进工艺 空顶距 围岩稳定性 数值模拟
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矿山井巷掘进中的智能钻爆协同技术分析
6
作者 郑博 《中国金属通报》 2026年第4期40-42,共3页
随着金属矿山开采深度的增加,传统钻爆作业难以满足硬岩地层掘进要求,智能钻爆协同技术集成传感器与自动化控制及人工智能算法,实现钻爆作业智能化管理。以山西某铜矿为例,采用智能凿岩台车与智能混装车及无线起爆系统。应用结果显示,... 随着金属矿山开采深度的增加,传统钻爆作业难以满足硬岩地层掘进要求,智能钻爆协同技术集成传感器与自动化控制及人工智能算法,实现钻爆作业智能化管理。以山西某铜矿为例,采用智能凿岩台车与智能混装车及无线起爆系统。应用结果显示,掘进效率从165m/月提升至235m/月,钻孔精度达±3cm,超挖量控制在5.8%以内,安全事故发生率降为零,该技术为金属矿山掘进提供了创新解决方案。 展开更多
关键词 智能钻爆 协同技术 硬岩掘进 自动化控制 精准爆破
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矿井中含水层软岩巷道支护设计及应用效果分析
7
作者 冯宝 《能源与节能》 2026年第4期314-316,320,共4页
为进一步探究含水层软岩巷道支护的有效技术方案,针对A煤矿典型综采工作面进行研究,结合前期勘查资料和数值模拟分析结果,确定了含水层软岩巷道的支护设计方案及具体技术参数,并据此开展含水层软岩巷道支护设计。设计完成后,对支护效果... 为进一步探究含水层软岩巷道支护的有效技术方案,针对A煤矿典型综采工作面进行研究,结合前期勘查资料和数值模拟分析结果,确定了含水层软岩巷道的支护设计方案及具体技术参数,并据此开展含水层软岩巷道支护设计。设计完成后,对支护效果进行检验,结果表明,针对含水层软岩巷道的支护方案有效规避了涌水问题,且使巷道围岩变形量降低80%左右,证实所设计方案取得了初步成功,具备一定的实际应用价值。 展开更多
关键词 含水层 软岩巷道 支护设计 支护参数 应用效果
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西部软岩矿井超大断面马头门快速掘砌施工工艺
8
作者 张叔胤 陈弦 +3 位作者 张忍杰 潘峰 吕振刚 许有洁 《建井技术》 2026年第1期13-19,共7页
针对曹家滩煤矿副立井与2-2煤井底车场连接处超大断面马头门(掘进宽度13.30 m,高度21.16 m)在西部软岩地层中面临的施工技术难题,综合考虑复杂地质条件,采用了“分阶掘进+协同支护+钢筋混凝土永久衬砌”的协同施工工艺,并提出了“砌碹... 针对曹家滩煤矿副立井与2-2煤井底车场连接处超大断面马头门(掘进宽度13.30 m,高度21.16 m)在西部软岩地层中面临的施工技术难题,综合考虑复杂地质条件,采用了“分阶掘进+协同支护+钢筋混凝土永久衬砌”的协同施工工艺,并提出了“砌碹拱形钢架+整体钢模板”模块化同步浇筑施工工艺,该工艺有效解决了大体积混凝土结构复杂节点施工精度与效率问题。工程应用结果表明,该工艺成功克服了大断面围岩失稳控制、水害防治及复杂结构浇筑等关键技术挑战,为西部软岩矿区同类超大断面马头门工程提供了可靠的技术参考。 展开更多
关键词 超大断面 马头门 大体积混凝土 协同支护 同步浇筑
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煤矿井下-280辅助运煤下山巷道高效掘进探索与应用
9
作者 梁华 《新潮电子》 2026年第2期118-120,共3页
随着煤矿产业不断高质量发展,矿井煤炭储备资源日益减少。到如今矿井生产末期,高效率掘进有利于安全生产任务的完成,进而为煤矿企业生产经营提供有力保障。文章分析了冀中能源峰峰集团辛安矿井下-280辅助运煤下山巷道的掘进,其进一步提... 随着煤矿产业不断高质量发展,矿井煤炭储备资源日益减少。到如今矿井生产末期,高效率掘进有利于安全生产任务的完成,进而为煤矿企业生产经营提供有力保障。文章分析了冀中能源峰峰集团辛安矿井下-280辅助运煤下山巷道的掘进,其进一步提高了劳动工效、生产效率,为矿井完成全年任务目标提供了必要条件,同时也为煤炭行业生产提供了借鉴和参考。 展开更多
关键词 顶板控制 安全生产 掘进效率 有效措施
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煤矿巷道快速掘进技术的优化策略与工程实践研究
10
作者 杜鹏程 魏增录 +1 位作者 杨熙福 王振亭 《价值工程》 2026年第3期102-104,共3页
本文研究了煤矿巷道快速掘进技术的优化策略与工程实践。针对煤矿巷道掘进中存在的设备老化、技术落后及地质条件复杂等问题,通过设备优化、工艺优化和支护技术优化等理论和方法,提出了设备选型与配套、设备改进与创新、作业流程优化、... 本文研究了煤矿巷道快速掘进技术的优化策略与工程实践。针对煤矿巷道掘进中存在的设备老化、技术落后及地质条件复杂等问题,通过设备优化、工艺优化和支护技术优化等理论和方法,提出了设备选型与配套、设备改进与创新、作业流程优化、多工序协同作业、新型支护材料应用及支护方案优化等具体措施。在柴里煤矿3306-2回风巷掘进中,采用MB670-1型掘锚一体机及其配套设备,通过技术创新和设备管理优化,月掘进进尺达到1506m,单日进尺78m,单班进尺突破48m,显著提高了掘进效率,降低了成本,保障了安全生产,取得了显著的经济效益和社会效益。 展开更多
关键词 煤矿巷道 快速掘进 掘锚 安全生产
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大断面巷道贯通交叉点联合支护技术应用
11
作者 李文斌 徐利宏 《能源与节能》 2026年第4期262-265,共4页
针对唐安煤矿大断面交叉巷道围岩实际工程情况,综合目前理论研究成果,分析了该交叉巷道的围岩稳定性,并提出大断面巷道贯通交叉点的联合支护技术方案。现场矿压监测结果表明,支护方案应用效果良好,巷道围岩保持稳定,对于其他类似地质条... 针对唐安煤矿大断面交叉巷道围岩实际工程情况,综合目前理论研究成果,分析了该交叉巷道的围岩稳定性,并提出大断面巷道贯通交叉点的联合支护技术方案。现场矿压监测结果表明,支护方案应用效果良好,巷道围岩保持稳定,对于其他类似地质条件下交叉巷道的支护具有实践参考价值。 展开更多
关键词 大断面 巷道贯通 交叉点 联合支护技术
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基于数字孪生的煤矿掘进工作面智能管控技术
12
作者 吕银华 韩星 《中国科技期刊数据库 工业B》 2026年第1期097-100,共4页
数字孪生技术作为一项融合了感知、建模、仿真以及决策等多个维度的新兴科技,能达成掘进工作面物理实体和虚拟模型的实时映照、动态互动,为智能化管控给予全新的技术途径。此文章中对数字孪生技术于煤矿掘进工作面智能化管控里的应用基... 数字孪生技术作为一项融合了感知、建模、仿真以及决策等多个维度的新兴科技,能达成掘进工作面物理实体和虚拟模型的实时映照、动态互动,为智能化管控给予全新的技术途径。此文章中对数字孪生技术于煤矿掘进工作面智能化管控里的应用基础予以阐述,对核心管控技术进行剖析,结合实际的工程案例验证技术应用取得的成效,梳理当前存在的问题并且提出优化的策略。为煤矿掘进工作面达成安全、高效、智能化的管控提供理论支持以及实践参考,推动煤矿行业朝着智能化、绿色化方向实现转型升级。 展开更多
关键词 数字孪生 煤矿掘进工作面 智能管控 虚拟映射
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近距离顶板含水层下巷道超前探测技术
13
作者 蔡磊 《凿岩机械气动工具》 2026年第1期145-147,共3页
煤层近距离顶板含水层富水性会直接影响巷道安全掘进和工作面煤层安全开采。为有效查清1308工作面回风顺槽通尺32 m处前方煤层及顶板K2灰岩含水层的富水性,采用巷孔瞬变电磁超前探测技术探测了巷道掘进迎头前方48 m范围内的岩层富水情... 煤层近距离顶板含水层富水性会直接影响巷道安全掘进和工作面煤层安全开采。为有效查清1308工作面回风顺槽通尺32 m处前方煤层及顶板K2灰岩含水层的富水性,采用巷孔瞬变电磁超前探测技术探测了巷道掘进迎头前方48 m范围内的岩层富水情况。探测结果表明,1308工作面回风顺槽通尺61~64 m处的视电阻率为14Ω·m,与划分异常区的界限12Ω·m较为接近,整体上不存在富水异常区;巷道掘进至通尺61~64 m处时,顶板出现了少量淋水,证明探测结果准确可靠,为巷道掘进过程中的超前探测和防治水工作提供了参考。 展开更多
关键词 煤层顶板 含水层 巷道 超前探测技术
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采煤工作面进风巷道掘进速度提升与实施策略
14
作者 冀雪乐 李梦柯 《智能矿山》 2026年第3期52-57,共6页
山西和顺天池能源有限责任公司(简称天池煤矿)矿井设计生产能力120万t/a,煤与瓦斯双突矿井(一面四巷),2024年计划进尺5000 m,重点为606工作面接续工程,现布置606进风、606回风、606底抽及605底抽共4个掘进工作面;按照双突矿井的正规作... 山西和顺天池能源有限责任公司(简称天池煤矿)矿井设计生产能力120万t/a,煤与瓦斯双突矿井(一面四巷),2024年计划进尺5000 m,重点为606工作面接续工程,现布置606进风、606回风、606底抽及605底抽共4个掘进工作面;按照双突矿井的正规作业循环,应为1个工作面生产,另一准备面预抽,但目前603工作面生产期间,606工作面还未完成掘进任务,没有充足时间进行预抽,导致接续紧张。 展开更多
关键词 进风巷道 掘进速度 采煤工作面 接续工程
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煤矿巷道掘进机履带式自移机尾关键结构力学性能分析
15
作者 李连坡 《机械管理开发》 2026年第3期22-24,共3页
针对履带式自移机尾关键结构开展力学性能研究,采用1∶1物理样机测试与现场验证相结合的方法,在高度3.0~4.5 m范围内分级加载600 kN垂直力。测试发现支撑高度每增加0.3 m,外连杆平均荷载增长153 kN,调角油缸收缩400 mm可实现40%荷载后移... 针对履带式自移机尾关键结构开展力学性能研究,采用1∶1物理样机测试与现场验证相结合的方法,在高度3.0~4.5 m范围内分级加载600 kN垂直力。测试发现支撑高度每增加0.3 m,外连杆平均荷载增长153 kN,调角油缸收缩400 mm可实现40%荷载后移,掩护梁后铰点应力在4.5 m高度达优化前318 MPa。通过结构优化(箱型外连杆+补强板),井下120 h连续运行验证,掩护梁应力降至193 MPa,振动加速度降低56%,履带断裂故障归零。 展开更多
关键词 煤矿巷道掘进 履带式自移机尾 力学响应 结构优化
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掘进巷道破碎区安全管理技术措施研究
16
作者 赵晓帅 《能源与节能》 2026年第2期254-256,288,共4页
掘进巷道的破碎区是煤矿开采过程中常见的危险区域,其稳定性直接影响着生产安全和人员生命安全。从顶板破碎的机制入手,分析了掘进巷道破碎区的主要成因,并结合当前的技术和管理经验,提出了一系列针对破碎顶板的安全管理技术措施。研究... 掘进巷道的破碎区是煤矿开采过程中常见的危险区域,其稳定性直接影响着生产安全和人员生命安全。从顶板破碎的机制入手,分析了掘进巷道破碎区的主要成因,并结合当前的技术和管理经验,提出了一系列针对破碎顶板的安全管理技术措施。研究表明,通过合理的支护设计、钢筋网铺设、钢带安装和柔模浇筑等措施,可以有效提高顶板的稳定性,减少安全隐患,确保掘进工作的顺利进行。 展开更多
关键词 掘进巷道 破碎区 顶板破碎机制 技术措施
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论“采煤就是采数据”的学术思想 被引量：4
17
作者 马宏伟 薛旭升 +7 位作者 毛清华 齐爱玲 王鹏 聂珍 张旭辉 曹现刚 赵英杰 郭逸风 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第1期272-283,共12页
煤矿智能化的核心是综采工作面的智能化,综采工作面智能化的关键是数字化。为了提高综采工作面的智能化水平,提出了“采煤就是采数据”的煤矿综采工作面智能化开采学术思想,凝练了数字工作面构建、精准截割、设备位姿检测与控制、设备... 煤矿智能化的核心是综采工作面的智能化,综采工作面智能化的关键是数字化。为了提高综采工作面的智能化水平,提出了“采煤就是采数据”的煤矿综采工作面智能化开采学术思想,凝练了数字工作面构建、精准截割、设备位姿检测与控制、设备群速度控制和设备群协同控制等五大关键技术,阐述了基于五大关键技术的学术思想内涵,构建了基于数字工作面智能开采的学术思想体系架构。针对综采工作面数字煤层构建问题,融合数字煤层数据、设备群数据等,利用空间插值算法、数字孪生技术等构建数字工作面,构建了包括数字煤层数据、历史截割位姿和速度数据、采煤量数据、设备群协同数据等的数据库,阐述了多源数据融合的数字工作面动态更新方法,提高数字工作面模型的精度;针对综采工作面精准截割问题,阐述了融合数字煤层驱动的截割轨迹规划数据和历史截割位姿数据的轨迹规划方法,以及基于规划轨迹数据的智能插补轨迹跟踪控制方法,利用人工智能算法对规划截割轨迹数据和轨迹跟踪控制的位姿插补数据进行迭代优化,提高截割轨迹规划和轨迹跟踪控制精度;针对综采工作面设备位姿检测与控制问题,阐述了基于多传感器融合数据的工作面装备位姿精准检测方法,以及基于神经网络算法的位姿控制方法,通过位姿感知数据和位姿控制数据的深度融合与迭代优化,实现综采工作面设备群位姿的精准检测与控制;针对综采工作面设备群速度控制问题,提出力−电耦合的截割载荷测量方法,以及基于人工智能寻优算法的速度智能控制方法,融合截割载荷数据和采煤量数据,利用人工智能寻优算法决策最优的牵引速度、截割速度、运煤速度,实现基于设备群速度匹配的高效智能截割控制;针对综采工作面设备群协同控制问题,阐述了基于人工智能算法的设备群主从协同控制方法,以采煤机位姿与速度控制数据作为主导者,刮板输送机和液压支架控制数据作为跟随者,利用人工智能神经网络算法求解最优的设备群位移与速度协同控制参数,实现设备群智能高效安全作业。“采煤就是采数据”五大关键技术已经在煤矿中得到应用,验证了学术思想的可行性。“采煤就是采数据”的学术思想为突破煤炭智能开采的关键技术难题奠定了理论基础。 展开更多
关键词 数字工作面 截割轨迹规划 位姿控制 速度控制 协同控制
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激光雷达和IMU融合的煤矿掘进巷道三维重建方法 被引量：2
18
作者 毛清华 柴建权 +2 位作者 陈彦璋 薛旭升 王川伟 《煤炭科学技术》 北大核心 2025年第2期351-362,共12页
针对煤矿掘进巷道存在典型非结构化、特征退化、大尺度环境,巷道三维重建易出现位姿估计精度低、累计漂移误差大等问题,提出了一种激光雷达和惯导(Inertial Measurement Unit,IMU)融合的煤矿掘进巷道三维重建方法。该方法通过迭代卡尔... 针对煤矿掘进巷道存在典型非结构化、特征退化、大尺度环境,巷道三维重建易出现位姿估计精度低、累计漂移误差大等问题,提出了一种激光雷达和惯导(Inertial Measurement Unit,IMU)融合的煤矿掘进巷道三维重建方法。该方法通过迭代卡尔曼滤波将激光雷达观测模型的残差函数和IMU预测模型的先验状态偏差紧耦合,经状态更新得到更为精确的后验状态,提升了退化环境下的位姿估计精度。为降低巷道三维模型重建过程中的累计漂移误差,提出基于体素化广义迭代最近点(Voxelized Generalized ICP,VGICP)的回环检测算法,以基于体素的单分布到多分布的方式进行配准,完成对回环帧的选取及精确匹配,实现回环帧的全局位姿校正,有效降低煤矿巷道三维重建的累计漂移误差。相比于A-LOAM、LEGO-LOAM、LINS算法,所提算法在位姿估计精度和全局一致性方面显著提升。公开数据集试验结果表明:所提算法的RPE和APE均方根误差分别为0.271 8和0.500 8,与其他算法相比分别降低了53.14%、50.97%、48.31%,和50.41%、47.99%、47.49%。开展了2种模拟巷道场景三维重建试验,结果表明所提算法构建的室内长廊模型各区域在长度、宽度和高度方向的误差均在1.2%以内;所提算法构建的煤矿巷道三维模型与真实巷道空间分布一致,总体距离退化误差仅为2.46%,较其他3种算法重建性能分别提升了66.12%、65.30%、70.43%。在煤矿主体实验室掘进巷道进行三维重建试验,结果表明三维重建结果在长度、宽度和高度方向的平均误差百分比分别为0.47%、0.75%和0.67%,可以实现掘进巷道三维精确建模。 展开更多
关键词 煤矿巷道 三维重建 激光雷达 惯导 迭代卡尔曼滤波 回环检测
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马屋箐尾矿坝坝体加高稳定性分析 被引量：1
19
作者 王垄 柏树丰 +2 位作者 王天龙 王万禄 夏钢源 《云南冶金》 2025年第3期25-31,共7页
针对无加固处理特殊工况下坝体不稳定等问题,以马屋箐尾矿库二、三期工程为背景,通过极限平衡理论方法和GEO-SLOPE软件,计算马屋箐尾矿库在不同工况下的坝体静力稳定安全系数,并针对特殊工况下不稳定时提出了最优加固方案。结果表明:采... 针对无加固处理特殊工况下坝体不稳定等问题,以马屋箐尾矿库二、三期工程为背景,通过极限平衡理论方法和GEO-SLOPE软件,计算马屋箐尾矿库在不同工况下的坝体静力稳定安全系数,并针对特殊工况下不稳定时提出了最优加固方案。结果表明:采用贴坡的高度为13.0 m、宽度为26.0 m,三期扩容加坝高度为18.0 m,坝顶标高为+2067.0 m时,加固后正常工况和洪水工况稳定性均有明显提升,特殊工况下坝体稳定性系数达到规范要求值,研究成果可为尾矿库后续稳定性设计和类似工程提供指导。 展开更多
关键词 尾矿坝 瑞典圆弧法 毕肖普法 稳定性系数
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TBM隧道锚杆支护偏角对围岩变形的影响:以淮南张集矿TBM段巷道为例
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作者 孟佑强 马文著 +5 位作者 马昊 胡世超 张名钟 王鑫 周晓敏 刘勇 《科学技术与工程》 北大核心 2026年第6期2330-2337,共8页
全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machines,TBM)在不良地层施工时,常会因锚杆支护不当引发塌方、卡机等风险。实际施工中,锚杆往往存在不同打设偏角,加大了支护效果的不确定性。因此,本文以淮南张集矿TBM段巷道为研究背景,对锚杆偏... 全断面硬岩隧道掘进机(tunnel boring machines,TBM)在不良地层施工时,常会因锚杆支护不当引发塌方、卡机等风险。实际施工中,锚杆往往存在不同打设偏角,加大了支护效果的不确定性。因此,本文以淮南张集矿TBM段巷道为研究背景,对锚杆偏角进行数值模拟,并与实测数据进行对比验证,分析了不同围岩条件下锚杆打设偏角对围岩变形的影响规律。研究结果表明:数值模拟与监测数据吻合良好;锚杆偏角增大,对拱顶和拱侧的收敛位移影响分别为25.59%和18.7%,塑性区增幅逐渐减小;围岩强度较低时,锚杆支护对变形的控制作用更大;明确了剪胀角是影响围岩变形的重要因素,剪胀角越大,锚杆支护效果越明显。研究结果为TBM施工隧道的锚杆支护设计优化提供理论支撑。 展开更多
关键词 隧道支护 敞开式TBM 锚杆打设偏角 围岩变形
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