设计·计算

  • 煤矿用巷道清理机器人液压系统设计

    邵俊杰;张幼振;李旭涛;王昊;

    煤矿用巷道清理机器人作为巷道修复机的电控化升级,可通过遥控器控制完成煤矿巷道修复施工。通过分析巷道修复清理作业的功能需求,对清理机器人的液压系统进行了研究。由于清理机器人动作较多,且履带底盘及工作装置相对独立,采用2组阀组并联结构,并对各回路进行设计。设计的液压系统可对清理机器人流量及压力进行调节,以满足不同工作属具的流量及压力要求。使用AMESim软件对清理机器人的液压系统进行仿真,对各回路的流量及控制电流进行分析,从而得到合适的PID参数值,提高了液压调试的效率。

    2025年09期 v.46;No.451 1-3页 [查看摘要][在线阅读][下载 783K]
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  • 4C矿用铠装护套连接器自动检测装置设计

    任满翊;肖卓挺;任伟;

    矿用铠装护套连接器作为井下电气设备的关键连接组件,其绝缘性能、等效直流阻抗直接影响电气系统的稳定性。针对传统检测手段效率低、精度不足及无法实时监测等问题,设计了一种基于自动化技术的矿用铠装护套连接器检测装置。该装置通过集成数字式绝缘耐压仪、高精度电阻检测仪、自动切换机构、工控一体机及其软件控制实现了对连接器铠装层与线芯绝缘电阻、线芯等效电阻的自动实时检测,并给出合格性判定。实验表明,该装置检测精度达1‰,检测过程无人参与可使单件检测时间缩短至2.5 min,并可对检测数据进行保存、分析与质量追溯,显著提升了检测效率与可靠性,为煤矿连接器生产降本增效提供了技术保障。

    2025年09期 v.46;No.451 4-7页 [查看摘要][在线阅读][下载 980K]
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  • 基于PLC控制的煤炭自动筛分系统设计

    李戬;任玉琦;郝国栋;

    针对洗煤厂传统煤炭筛分过程中效率低、成本高和安全性差等问题,通过集成计算机、传感器和自动控制技术,设计了一种基于PLC控制的煤炭自动筛分系统。该系统由检测系统、自动控制系统和分拣系统组成,检测系统通过传感器测量煤块体积,获取准确的数据;自动控制系统通过PLC接收数据并发出指令,实现自动化控制;分拣系统通过执行指令,确保煤块按标准分类。研究显示,该系统能提高筛选效率、降低人工成本、减轻劳动强度,并提高作业安全性,对于煤炭行业现代化具有重要意义。

    2025年09期 v.46;No.451 8-11页 [查看摘要][在线阅读][下载 952K]
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  • 集成化锚杆钻机的设计研究

    左岗永;

    传统锚杆钻机存在集成化程度低、管路连接复杂、钻孔自动化程度低、操作劳动强度大的问题。针对锚杆支护全流程,研制了一种集成化锚杆钻机,采用倍增机构、2级进给,体积小,进给行程大;控制系统采用液压集成阀组,简化了液压管路,实现了钻机的姿态调整和自动钻孔功能。钻机在神东矿区使用表明,锚杆钻机集成化程度高、性能稳定,自动钻孔功能使用方便,1人可同时操作2或3台钻机进行自动钻孔作业,实现了减人增效,锚护效率提高20%以上。

    2025年09期 v.46;No.451 12-14页 [查看摘要][在线阅读][下载 1187K]
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  • 采煤机自动集中注脂装置的整体设计

    刘凯;

    分析了采煤机发展注脂润滑技术的必要性,研究了集中注脂装置的驱动控制、注脂量分配技术,完成了集中注脂装置的结构设计,得到了集中注脂装置的技术参数。同时,通过多传感器状态监测开发了自动集中注脂控制系统。该技术在采煤机得到成功应用,提升了采煤机的智能化水平,提高了采煤机的整体可靠性、安全性,具有较好的经济、社会效益。

    2025年09期 v.46;No.451 15-17页 [查看摘要][在线阅读][下载 1036K]
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  • 狭小空间内持续性发电机研制

    赵佳佳;

    我国能源结构决定了煤炭的主导地位。目前煤矿开采主要采用定向钻进技术进行探放水及瓦斯抽采,搭载无线随钻测量(MWD)系统的定向钻进技术是高效、便捷的有效手段之一,但在长钻孔施工中,由于电池容量的限制使得MWD仪器均存在续航时间短的缺点。基于能量转换的原理,研制了一种狭小空间内持续性发电机,将钻孔施工的机械能转化为电能,即振动能量收集起来给电池供电。测试与应用结果表明,该发电机在钻机振动时产生电压及电流,可实现钻孔无线MWD仪器的供电,可有效提高钻孔施工的效率。

    2025年09期 v.46;No.451 18-23页 [查看摘要][在线阅读][下载 1297K]
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  • 碎软煤层钻孔施工钻渣转运除尘车设计

    曾庆辉;刘智;杜雷;姚克;张凯;阚志涛;

    针对在碎软煤层中进行钻孔施工存在人工清理钻渣劳动量大、效率低、钻场空气污染严重等问题,研制了适用于碎软煤层钻孔施工的钻渣转运除尘车。介绍了钻渣转运除尘车方案制定,叙述了钻渣转运单元、除尘单元的设计过程,简述了钻渣转运除尘车的工作流程。现场工业性试验过程中,钻渣转运除尘车累计转运钻渣约1 700 m~3,钻渣转运能力强,转运效率高,除尘单元操作简单、实用性强,满足了碎软煤层钻孔施工过程中钻渣转运及孔口除尘的使用需求。

    2025年09期 v.46;No.451 24-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 1089K]
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  • 基于人工智能技术的煤矿开采辅助运输机械运行系统设计及性能测试

    梁芮;

    为解决煤矿开采辅助运输环节存在的效率低和安全风险大的问题,开展基于人工智能技术的煤矿开采辅助运输机械运行系统设计及性能测试。该系统由实时监测模块、智能分析模块、自动控制模块及智能操控界面模块组成,实现对煤矿开采辅助运输设备的实时监控。测试表明,该系统可对常见设备实现故障及时响应和准确判断,显著改善煤矿开采辅助运输现状。

    2025年09期 v.46;No.451 28-31页 [查看摘要][在线阅读][下载 1284K]
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  • 自动防喷一体式钻孔机器人的设计与研究

    张刚;

    针对煤矿瓦斯抽采钻孔施工中存在的喷孔现象及安全隐患,提出了一种具备自动防喷功能的一体式钻孔机器人及其控制方法。该机器人由履带车体、三自由度主机、钻杆箱、防爆六轴串联机械手、自动防喷系统和主控制器等核心部件组成,能够实现全自动钻进与智能化防喷控制。详细阐述了机器人的系统组成、关键部件设计以及工作原理,并进行了试验验证。试验结果显示,与传统人工钻孔相比,该机器人的钻孔效率与防喷效果显著提高,为煤矿瓦斯抽采钻孔施工提供了一种新的安全、高效解决方案。

    2025年09期 v.46;No.451 32-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1274K]
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  • 残存瓦斯量自动测定装置研制

    常宇;

    现有残存瓦斯量测定装置依赖真空泵进行脱气,而后采集残存瓦斯送入玻璃量管进行计量。真空泵不仅体积大、重量重,而且运行噪声大。设计采用新的活塞式脱气结构代替原有的真空泵脱气系统,不仅体积小、重量轻,而且运行安静稳定。采用高精度压力传感器配合光栅尺精确测定活塞移动距离,进而计算气体体积,免除玻璃量管人工读数,实现了气体体积的准确测量。该测定装置能自动测定煤样中的残存瓦斯,避免人工错误,提高测量的准确性和可靠性。

    2025年09期 v.46;No.451 36-38页 [查看摘要][在线阅读][下载 1205K]
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试验·研究

  • 瓦斯抽采钻孔堵孔-漏气一体修复装备试验研究

    续鹏飞;李定启;

    随着我国煤矿开采深度和地应力的增加,松软煤层瓦斯抽采的难度不断增加。为了解决松软煤层瓦斯抽采钻孔易塌孔、易漏气、易失效及有效周期短等问题,研制了以钻孔修复作业机和自旋钻进-射流冲孔一体协同修复装置为核心的堵孔-漏气一体修复装备,并采用该装备对寺河煤矿二号井钻孔浓度低于20%的失效钻孔进行试验研究。试验结果表明,钻孔进行修复作业后,试验钻孔平均瓦斯抽采浓度由12%提高至32%;对比钻孔平均有效抽采周期20~30 d,修复后有效抽采周期延长了1倍;对比钻孔平均纯流量0.015 m~3/min,试验钻孔平均纯流量0.06 m~3/min,提高至4倍。

    2025年09期 v.46;No.451 39-42页 [查看摘要][在线阅读][下载 1306K]
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  • 基于关节误差补偿的煤矿井下巷道清理机器人高精度控制技术研究

    张幼振;路前海;李旭涛;李旺年;刘智;

    针对煤矿井下狭窄空间(平均高度小于3 m,宽度小于5 m)内巷道清理机器人定位精度不足的问题,提出一种融合激光追踪测量与混合优化算法的关节误差补偿方法。通过改进型Denavit-Hartenberg(MDH)运动学模型,引入激光跟踪仪标定的关节间隙补偿项,构建含间隙正则项的混合粒子群-拟牛顿优化(HPSO-QN)逆解算法,实现全局搜索与局部优化的协同求解。仿真结果表明,补偿后机械臂工作空间拓展率分别为1.7%、0.8%、1.6%,蒙特卡洛模拟验证其安全作业边界精度提升显著。现场试验表明,所提方法使末端定位误差从74~126 mm降低至35~45 mm,误差补偿率50%~64.3%,重复定位精度标准差控制在±60 mm以内,满足井下防碰撞要求。研究成果提升了巷道清理机器人的自主化作业的定位精度。

    2025年09期 v.46;No.451 43-48页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K]
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  • 悬臂式掘进机自主定位与智能截割方法研究

    马允俨;

    针对掘进机在复杂环境下的自主定位与远程智能截割控制挑战,提出多传感器融合解决方案。在自主定位上,融合捷联惯导与双目视觉信息,采用多状态约束卡尔曼滤波框架(MSCKF)处理数据,克服单一传感器不足,降低系统状态维数和计算消耗,实现高精度定位。在远程智能截割控制上,构建包含远程控制、断面成形截割控制和分布式数据交互等模块的控制系统,通过井下主控系统精准控制掘进机动作,利用截割轨迹在线监测技术实现超视距巷道截割。同时,优化远程控制通信方式、数据传输和上位机软件,确保数据传输实时可靠。该方案提升了掘进机作业效率和安全性,为其他复杂环境下的自主定位与远程智能控制提供参考。

    2025年09期 v.46;No.451 49-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 1339K]
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  • 复杂粒级煤炭旋转离析行为与空间分布特性研究

    宋俊;李少宁;刘伟雄;刘万里;赵媛;吴周森;胡柯羽;王砚泽;乔金鹏;

    滚筒筛因其机械稳定性好、处理量大等优点被广泛应用于煤炭洗选、煤系固废资源化处置等,然而目前对其内部空间煤炭颗粒的离析机制尚不清晰,缺乏有效理论调控指导。研究了滚筒筛筛分过程中复杂粒级煤炭颗粒运动行为,揭示了滚筒筛关键运动参数(转速、倾角)与物料特性(粒度比、粒级数)对复杂粒级煤炭空间分布特性与离析程度的影响规律,为滚筒筛分装备设计与选型提供了理论支撑。

    2025年09期 v.46;No.451 52-57页 [查看摘要][在线阅读][下载 1974K]
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  • 进气波纹阻火器对矿用防爆柴油机性能影响研究

    杨文杰;史志远;

    针对目前矿用防爆柴油机进气系统使用的平板阻火器存在着进气阻力大、通气效率低、动力损失大、排放性能较差的问题,提出一种进气波纹阻火器。通过台架试验,证明该波纹阻火器可以有效提高矿用柴油机的通气量和通气效率、提升矿用柴油机的动力性能,额定功率增加3.8%,最大扭矩增加5.5%,改善排放性能,CO降低12.5%,烟度降低14.2%。

    2025年09期 v.46;No.451 58-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1506K]
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  • 综掘面长压短抽除尘系统风量匹配规律研究

    魏振全;刘方健;陈国庆;王松;许圣东;

    为提高综掘面长压短抽除尘系统使用效果,以田陈煤矿713_下28综掘面为研究对象,首先,采用数值模拟方法得到综掘面不同控尘风量下粉尘运移分布规律,随控尘风量增加,粉尘扩散的范围减小,基于粉尘分布特征建立控尘效果量化指标,当控尘风量达到350 m~3/min后,控尘效果提升50%以上;其次,采用相似试验方法测试不同控尘风量下模拟巷道内粉尘浓度分布,测试结果表明,当控尘风量达到350 m~3/min后,不同测点位置的粉尘浓度极大程度减小,当控尘风量达到450 m~3/min后,巷道内粉尘浓度最低,验证了数值模拟结果的正确性;最后,将450 m~3/min的控尘风量应用于现场,司机处、司机后、除尘器后等各位置除尘效果均得到提高,以司机处提高67%最高。

    2025年09期 v.46;No.451 62-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1523K]
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  • 大功率自动定向钻机试验研究

    关志阳;

    针对大功率自动定向钻机市场使用情况及新的需求,在第一代自动定向钻机基础上升级了新功能。首先,介绍了钻机及泵车构成、设备参数和主要功能;然后,对试验地点地层信息、钻场基本情况进行了介绍,论述了设备的配套钻具组合及施工工艺;最后,在淮南张集煤矿1223(3)轨顺钻场进行了5个钻孔的施工,累计进尺2 874 m,最大孔深达到639 m。试验表明,大功率定向钻机自动化程度高、设备故障率低、人机交互性好且有效实现了井下减人增效的目标,为大直径钻孔治理瓦斯提供技术支撑。

    2025年09期 v.46;No.451 66-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1559K]
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  • 浆液磨料水射流对喷头的冲蚀磨损特性研究

    王千喜;陈春玲;宰鹏辉;袁瑞甫;

    磨料水射流具有切割能力强、实施工艺简单等优点,被广泛应用于清洗、除锈、抛光、金属与非金属材料的切割、水力冲孔增加煤层渗透性和石油钻探等领域。然而,高压砂浆泵加压后产生的浆液磨料水射流会对过流部件造成磨损,尤其是对喷头会造成严重的冲蚀磨损。针对浆液磨料水射流对喷头的冲蚀磨损问题,采用理论分析、冲蚀磨损试验、超景深电子显微镜观测分析等方法,对喷头的冲蚀磨损特性进行了研究,分析了不同工况条件下喷头的冲蚀磨损规律。为浆液磨料水射流的参数优选提供了理论依据。

    2025年09期 v.46;No.451 70-73页 [查看摘要][在线阅读][下载 1548K]
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  • 钻杆接头内螺纹多参数测量方法研究

    陈彦宇;

    针对传统钻杆接头螺纹检验方法存在的测量效率低、精度不足及依赖人工操作等问题,提出一种基于光谱共焦原理的大锥度内螺纹轮廓扫描测量方法。通过构建螺纹轴线空间定位模型,采用4条母线扫描法确定螺纹轴线位置,结合坐标变换重构轴截面轮廓。利用光谱共焦传感器采集螺纹轮廓数据,开发基于螺纹曲线数学模型匹配的去噪算法,剔除异常数据点,并采用最小二乘法对去噪后的数据进行拟合,实现螺纹参数的高精度计算。实验验证表明,该测量系统对REG2 7/8螺纹的重复测量精度小于0.01 mm,与接触式螺纹测量机相比,测量精度达到±0.02 mm。该研究解决了企业实现参数化、自动化检测钻杆接头螺纹参数的需求,为钻杆接头智能化生产提供了可靠的质量数据源,具有一定的应用价值。

    2025年09期 v.46;No.451 74-79页 [查看摘要][在线阅读][下载 1881K]
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  • 不同吸油压力及转速工况下的柱塞泵出口流量变化特性研究

    孙保山;

    针对某型斜盘式轴向柱塞泵在不同吸油压力及转速下的流动性能表现,运用计算流体力学仿真技术,进行数值模拟研究与规律分析。结果表明:在恒定的吸油压力下,柱塞泵转速的提升会引发出口流量振荡幅度的显著增强,并伴随吸油能力的逐步衰退;当吸油压力增大时,泵的容积效率得到了明显的提升,但当压力超过0.5 MPa以后,容积效率的增长幅度趋于平缓。此外,吸油压力的升高还能使泵的流量脉动率有所降低。综上所述,在适当提高泵的吸油压力后,可以有效改善柱塞泵的流量特性。

    2025年09期 v.46;No.451 80-83页 [查看摘要][在线阅读][下载 1640K]
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问题探讨

  • 采煤机行走轮齿面磨损及剥落对齿销啮合力的影响研究

    张丹;杨广旭;徐鹏;毛汉成;

    为研究采煤机行走机构力学特性,从行走轮齿面磨损和剥落角度分析行走轮与销排啮合刚度变化,进而研究齿面磨损及剥落影响下行走轮与销排啮合力变化规律。采用势能法建立行走轮与销排啮合刚度数学模型,计算得到齿面无磨损、齿面磨损及剥落3种工况下的行走轮与销排啮合刚度,并通过仿真分析啮合刚度对齿销啮合力的影响。研究结果表明:齿面无磨损下齿销啮合力均值约为187 kN;啮合力均值和幅值随着齿面磨损量的增加而增大,齿面最大磨损量为1.5 mm时,齿销啮合力的均值较无磨损时增大约4.2%;随着齿面剥落面积增加,齿销啮合力均值增大;齿面最大磨损量为1.5 mm时,考虑啮合刚度的影响,齿销啮合力均值相较于仅考虑磨损影响时增大约2.1%。通过研究齿面磨损对齿销啮合力的影响规律,为研究采煤机行走机构力学特性提供基础。

    2025年09期 v.46;No.451 84-91页 [查看摘要][在线阅读][下载 2335K]
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  • 煤矿用清仓机器人渣浆泵液压马达驱动二阶滑模控制方法

    郭中安;张玉刚;张孟吨;

    清仓机器人在煤矿井下运行过程中受到渣浆泵负载影响会发生剧烈波动,进而对液压马达驱动系统产生显著影响,使其系统状态难以精确确定,引发非线性摩擦现象,加剧了控制器的不确定性,影响二阶滑模控制效果。为此,提出煤矿用清仓机器人渣浆泵液压马达驱动二阶滑模控制方法。分析清仓机器人渣浆泵液压马达驱动系统的实际状态,确定影响因素,并建立驱动系统的LuGre模型,计算摩擦力矩;考虑液压马达驱动系统的摩擦力矩,设计二阶滑模控制器的滑模面,并在控制过程中引入模糊控制。设置切换控制律补偿驱动系统存在的不确定性,即补偿系统摩擦力矩,实现渣浆泵液压马达驱动二阶滑模控制。实验结果表明,该方法可精准控制液压马达角速度与液压缸位移,实现渣浆泵液压马达驱动精准控制,应用效果较好。

    2025年09期 v.46;No.451 92-95页 [查看摘要][在线阅读][下载 1593K]
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  • 连采连充工作面下出口封堵液压支架研究

    魏宏伟;

    分析了当前连采连充工作面下出口的3种封堵形式,提供了3种封堵液压支架方案,并详细介绍了第3种封堵方案的结构特点和工作原理,重点阐述了第3种封堵方案的智能推移系统设计,为后续封堵液压支架的研究提供了参考依据。

    2025年09期 v.46;No.451 96-99页 [查看摘要][在线阅读][下载 2129K]
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  • 四柱放顶煤支架的后连杆力学和失效分析

    裴波波;刘凯;闫炳琛;

    针对ZF7600/17/34前双后单的四柱放顶煤液压支架的后连杆失效问题,借助有限元分析软件对支架进行整体加载受力分析,得到连杆失效的根本原因。结果表明:连杆的高应力主要分布在盖板中部,顶板来压过大时容易失稳;其中直连杆的应力分布情况最好,其次是两道弯连杆,最差的是一道弯连杆。因此,后连杆在设计时应尽量设计成直连杆。如果受结构影响需调整连杆外形,应设计为两道弯连杆,避免设计成一道弯连杆。

    2025年09期 v.46;No.451 100-103页 [查看摘要][在线阅读][下载 1761K]
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  • 粗煤泥分选设备的应用特点及对比分析

    高征;

    近年来随着选煤技术的发展与选煤工艺的成熟,选煤工艺中出现了4种粗煤泥分选设备:煤泥重介质旋流器、螺旋分选机、干扰床分选机(TBS)、逆流分选机(RC)。阐明了选煤工艺中粗煤泥的来源、4种设备的分选原理及分选过程,并从设备的分选精度、运行成本、工艺特点三方面进行了综合比较。结果表明,RC分选机在分选精度、运行成本等方面具有突出的优势。

    2025年09期 v.46;No.451 104-107页 [查看摘要][在线阅读][下载 1617K]
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  • 冷拔调质管在液压支架立柱中缸筒上的研究与应用

    杨法启;秦世斌;赵伟方;程相榜;

    在液压支架立柱中缸筒采用热轧钢管加工制造过程中,存在材料利用率低、工艺流程较长、生产效率低的问题。通过研究冷拔调质管的制造工艺,探究冷拔调质管应用于立柱中缸筒的加工工艺,开发高性能、高效率的中缸冷拔调质管。研究结果表明:相对于镦粗-调质态热轧管,冷拔调质管的尺寸精度、强度、塑性、韧性较高;冷拔调质管回火索氏体和铁素体晶粒细小、铁素体含量低。生产立柱中缸时,采用冷拔调质管相比热轧管,提高了材料利用率和机加工效率,缩短了生产周期。

    2025年09期 v.46;No.451 108-111页 [查看摘要][在线阅读][下载 1810K]
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工艺·装备

  • 顶部驱动减速器动力齿轮轴设计与渗碳淬火工艺研究

    陈兵;彭春涛;王荣武;刘成;张磊;董曼淑;

    顶驱钻机主要由机械系统、液压系统、水循环系统、电气系统、运输系统等组成。顶部驱动减速器是机械系统的动力部件,动力齿轮轴与增速齿轮轴将外界动力源传输作用于旋转主轴并驱动动力刀头旋转切割作业。动力齿轮轴在外交变载荷作用下承受扭矩,易产生断裂失效。基于外部动力源运行参数、强度校核、受力分析等完成动力齿轮轴组结构及齿轮参数设计,采用渗碳、空冷、高回、淬火、冰冷、二次回火渗碳淬火工艺,实现降低心部硬度、减小淬火应力、提高齿面硬度与冲击韧性的目标,解决其易断裂问题。

    2025年09期 v.46;No.451 112-116页 [查看摘要][在线阅读][下载 1820K]
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  • 矿用阀类零件自动下料分拣清洗工艺研究及装备研制

    王静;谢赛;

    某公司现有阀类零件自动车削中心混线加工生产阀座、过液套、螺堵3种零件,零件下料后,需要人工分拣、清洗、烘干、码盘等一系列后续工序方可上线自动化装配线,严重浪费人力物力。为解决上述问题,开展相关工艺研究,设计一套自动下料分拣清洗方法,并依此设计一套自动化设备,实现3种零件的自动下料、分拣、清洗、码盘等功能。该设备的成功应用,节省操作人员2名,打通加工到装配过程的断点,实现从加工到装配全自动生产。

    2025年09期 v.46;No.451 117-119页 [查看摘要][在线阅读][下载 1670K]
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  • 低合金高强钢Q355B与中碳调质钢40CrNiMo的焊接工艺研究

    许寄桥;梁恩宝;

    采用低匹配、免预热、大电流的焊接工艺进行了低合金高强钢Q355B与中碳调质钢40CrNiMo异种钢焊接接头的焊制,通过拉伸试验、弯曲试验、冲击试验、硬度试验、金相检测等破坏性试验对该异种钢焊接接头的性能进行了研究。各项检测试验结果均满足相关标准要求,表明采用低匹配、免预热、大电流的焊接工艺可以获得性能优良的Q355B-40CrNiMo焊接接头。

    2025年09期 v.46;No.451 120-123页 [查看摘要][在线阅读][下载 1997K]
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  • 盾构井下安装工艺安全和效率提升研究

    赵会波;张马军;黄达;

    盾构法施工高抽巷为当前煤矿岩巷施工新工艺。为了达到安全、高效完成盾构井下安装的目的,以国内首个组合式盾构施工煤矿高抽巷井下安装施工为例,提出整体安装、步进安装、分体始发安装3种方案,从施工效益、安全性、施工周期等多方面出发,对高矿压、低稳定性地层煤矿高抽巷井下安装的施工方案进行比选和研判,结果表明步进安装为安全和效率耦合的优解。对步进安装方案进行了详细论述,为安装起吊部分的核心部件进行了理论计算和有限元分析,针对结果加以改进保证安全性,并提出运输、安装的注意事项,为后续类似工况提供理论参考。

    2025年09期 v.46;No.451 124-128页 [查看摘要][在线阅读][下载 1877K]
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  • 液压支架结构件焊接工艺支撑优化

    李毅坤;张佼;马云龙;韦峰;赵胜云;田雨凡;杨铮;

    顶梁、掩护梁及底座作为液压支架结构件的三大件,由于其结构紧凑复杂、焊接量大,在焊接时工艺尺寸难以保证、焊接变形难以控制。因此,在进行拼装焊接之前,需要在其相应部位建立工艺支撑。基于现有焊接工艺支撑存在的问题,对各种类型液压支架的顶梁及掩护梁的支撑进行优化。优化试验结果显示,在焊接过程中,焊接接头的数量随着活动支撑数量的减少而减少,提高了焊接质量和焊接效率;在完工后去除支撑时,随着割枪的使用频率降低,减少了安全隐患、降低了液压支架生产成本。

    2025年09期 v.46;No.451 129-131页 [查看摘要][在线阅读][下载 1757K]
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产品·结构

  • 三缸凸轮式泥浆泵的机构设计与特性分析

    魏衍侠;刘焕喜;李鲁杰;

    针对采用曲柄连杆机构作为动力端的常规泥浆泵的输出流量瞬变明显、降低运转精度和使用寿命等问题,建立了以瞬时流量为输出的数学模型,从理论上分析了三缸凸轮式泥浆泵的流量特性。从泥浆泵的动力端入手,通过改进传动机构来优化活塞的运动规律,从根本上消除了输出泥浆流量的波动。

    2025年09期 v.46;No.451 132-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1732K]
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  • 带式输送机自移机尾滚筒新结构设计

    鲁凤;吴雅明;张坦;温培苓;翟小虎;李若涵;

    带式输送机是煤矿井下最为通用且数量占据绝对优势的运输装备。然而,其自移机尾滚筒却常因恶劣的使用环境及滚筒自身密封结构、轴承设计等存在的固有缺陷,而面临着使用寿命短、维护成本高的严峻挑战。为了提升带式输送机自移机尾滚筒的品质与耐用性,研发了一种新型的滚筒。该新滚筒在轴承定位上更为科学合理,确保了轴承能够得到更为充分的润滑;同时,通过增加油路密封层数,其密封结构也变得更加稳固可靠,大幅提升其使用寿命。

    2025年09期 v.46;No.451 135-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 2178K]
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  • 薄煤层液压支架抬底机构对比分析与选型

    张强;刘德健;任广燕;范鹏虎;

    根据抬底千斤顶的位置和姿态的不同对薄煤层液压支架抬底机构进行了分类,列举出5种可行性高的抬底机构并进行对比分析;针对工况最严苛的极薄煤层液压支架进行了抬底机构的选型。结果表明,水平卧式双千斤顶抬底机构更适宜极薄煤层液压支架。

    2025年09期 v.46;No.451 139-141页 [查看摘要][在线阅读][下载 1915K]
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  • 永磁调速器的研究进展及结构分析

    张赛;

    永磁调速器作为一种新型节能传动装置,具有高效节能、绿色环保、可靠性高等优点,广泛应用于煤矿、化工、钢铁、电力等行业。对国内外永磁调速器的发展状况进行了阐述,介绍了永磁调速器的工作原理。与变频器和液力耦合器相比,永磁调速器优点明显。对不同结构的永磁调速器进行了对比分析。

    2025年09期 v.46;No.451 142-144页 [查看摘要][在线阅读][下载 1814K]
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  • 采煤机隔爆型变压器柔性连接水道冷却结构的设计与应用

    王国栋;冯超;孟海辛;马军民;丁淑英;

    针对采煤机隔爆型变压器在运行过程中的散热问题,设计了一种新型柔性连接水道冷却结构。通过分析现有冷却系统的不足,提出了基于柔性材料的水道连接方案,对水道结构、密封性能和防爆要求进行了系统设计。采用热力学计算和实验验证相结合的方法,制作了样机并进行了性能测试。结果表明,该结构能有效提高变压器的散热效率,冷却温度降低15℃以上,密封性能和防爆性能满足矿用要求,在实际应用中具有良好的适用性和可靠性。

    2025年09期 v.46;No.451 145-148页 [查看摘要][在线阅读][下载 1943K]
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革新·改造

  • 液压支架底座仿真分析与结构优化设计

    郭丹丹;郭炎明;李吉堂;杨洋;郭军杰;胡洪平;

    在煤炭综采作业中,液压支架底座对整体稳定性起着决定性作用。提出了符合实际工况的液压支架底座计算方法,构建液压支架底座的三维实体模型,依据实际工况精准设定边界条件与载荷参数,展开多工况下的仿真分析。基于仿真分析所获数据,以加强肋布局优化、关键部位板厚调整等为切入点实施结构优化设计。经优化后,底座在确保强度达标的前提下,成功实现重量减轻与成本降低,综合性能显著提升。

    2025年09期 v.46;No.451 149-152页 [查看摘要][在线阅读][下载 1933K]
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  • 矿井巷道洒水车性能优化研究

    王军;许洋铭;

    通过对试验矿井巷道采样粉尘粒度分析,设计优化了洒水车喷雾装置;结合已有的巷道洒水车特点,设计了纯机械式洒水车。对洒水车的加压泵系统、动力传动系统、水箱及喷雾系统、无水保护系统的关键参数进行了设计及关键设备选型,并研制洒水车工艺试验验证系统对其进行试验验证,得到洒水车行驶速度与喷雾压力、喷雾流量、喷洒时间、行驶距离、有效射程的对应关系。洒水车行驶速度在1.5~2 m/s时,有效射程在3.85~4.25 m,基本可以实现巷道断面全覆盖。通过现场使用情况反馈,巷道内的浮尘降尘效率达到了60%~75%,整车系统运行正常,满足矿方使用需求。

    2025年09期 v.46;No.451 153-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 1954K]
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  • 支架搬运车在综采工作面搬家倒面施工中的运输工艺优化

    房白;

    为提高济三煤矿183_下03工作面撤除转183_下06工作面安装的搬家倒面工效,结合现场实际条件及矿井运输设备实况,对搬家倒面运输作业进行了优化,以达到提质增效的目的。支架运输首次采用了铲板式支架搬运车与框架式支架搬运车整架搬运、接力运输的方式;采煤机机身采用了2辆铲板式支架搬运车双车配合的运输方式;转载机等设备采用2辆铲板式支架搬运车抄手换装后再单车运输的方式。结果表明:优化支架搬运车运输方式、提前布置巷道硐室、勘查整改运输路线,可以大大提高综采工作面搬家倒面作业效率,为矿井创造较好的经济效益。

    2025年09期 v.46;No.451 157-159页 [查看摘要][在线阅读][下载 1820K]
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  • 窄体履带钻机变幅装置立柱滑轨的多场耦合分析与结构优化

    高鑫;

    针对窄体履带钻机在复杂井下工况中变幅装置立柱滑轨面临的性能挑战,综合运用多物理场耦合分析方法,深入探究其力学、热学及疲劳特性,并提出创新性的结构优化方案,旨在提升立柱滑轨的综合性能与可靠性。

    2025年09期 v.46;No.451 160-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 1828K]
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使用·维修

  • 6 000 N·m全自动定向钻机应用研究

    张升;代晨昱;彭光宇;范强;马一鸣;

    为了提升煤矿井下定向钻探施工安全性、提高定向钻机自动化程度和钻进效率、降低井下工人的工作强度,设计开发了6 000 N·m全自动定向钻机。该钻机适用于煤矿井下大直径中深瓦斯抽放孔及其他工程孔的施工,具备低转速大转矩、远程遥控及全自动钻进施工功能。通过电液控制技术实现了自动调节工具面和自动开分支等功能,大幅提升了定向钻进施工便利性;采用一体化设计,性能先进、工艺适应性强、安全可靠、移动搬迁方便。工业性试验结果表明,该钻机在作业过程中稳定性高、故障率低、操作方便,有效减少了钻探施工人员数量,减轻了工人劳动强度,为煤矿井下的安全生产提供了可靠的保障。

    2025年09期 v.46;No.451 163-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 1903K]
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  • CMD60智能化钻探装备研发与应用

    王振荣;杜平;徐世国;谷丽东;

    针对传统钻机智能化水平低、易突发孔口事故和操作人员多等问题,研发了CMD60智能化钻机,并进行了示范应用。结果表明,该钻机机动能力强、自动化程度高,满足复杂地层连续跟管钻进的需求,钻井数据可远程传输,可适应复杂地层条件,能够提高工人施工的安全性和降低工人劳动强度。

    2025年09期 v.46;No.451 167-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1904K]
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  • 超大采高综采工作面刮板输送装备技术研究

    张鹏;

    厚及特厚煤层作为主力开采煤层,一次采全高综采是高效安全开采的有效方式。针对超大采高综采工作面智能刮板输送装备,详细阐述了在机头高效卸载技术、高强度超重型中部槽、高承载能力牵引系统、高刚度刮板组件、链条张力动态调节系统及大块煤预破碎系统等方面取得的诸多创新成果与技术特点,有效提升装备性能、开采效率与安全性,为超大采高工作面技术发展筑牢根基、提供实践指引。

    2025年09期 v.46;No.451 171-174页 [查看摘要][在线阅读][下载 1932K]
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  • 小纪汗煤矿综采工作面采煤机防尘装备设计及应用

    袁地镜;

    针对小纪汗煤矿综采工作面粉尘污染难题,根据现场调研的综采工作面粉尘污染规律,制定了综采工作面采煤机截煤产尘综合防降尘措施,研发了采煤机尘源跟踪高效喷雾抑尘系统和高效控降尘喷雾装置。通过现场应用,综采工作面总粉尘降尘效率达到90.39%以上,极大地改善了综采工作面作业环境,创造了绿色安全生产条件。

    2025年09期 v.46;No.451 175-177页 [查看摘要][在线阅读][下载 2010K]
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  • 深部矿井孤岛工作面岩巷TBM适应性设计及应用

    杨帅;郭志;

    为保证煤矿孤岛工作面岩巷顺利掘进,对TBM进行适应性设计。主机盾体设计呈大梯度阶梯倒锥形结构,水平撑靴+顶撑靴提供支反力设计、配置铲板星轮清渣机构等成功解决孤岛工作面岩巷掘进过程中片帮、漏顶严重易导致卡机、纠偏困难、矸石清运不便等问题。对施工过程掘进参数、综合工效和施工工艺进行总结分析,为类似工程提供了借鉴和经验。

    2025年09期 v.46;No.451 178-180页 [查看摘要][在线阅读][下载 1980K]
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  • 分布式控制策略在掘锚机电控系统中的应用研究

    林广旭;刘国鹏;

    随着煤矿开采深度增加和地质条件复杂化,传统掘锚机电控系统集中式控制策略难以满足现代化煤矿高效、安全、智能化的开采需求。设计了一种基于分布式控制策略的掘锚机电控系统,通过集成多个功能独立的控制模块,实现了掘进、支护、运输等工序的协同优化。该系统采用CAN总线网络和工业以太网技术,结合先进传感器,实现了数据采集、执行机构驱动及工况监控的精准控制。井下工业性试验表明,该系统响应速度提升35%,截割效率提高18%,故障率降低47%,显著提升了设备的自动化水平和运行效率。研究结果为煤矿智能化开采提供了重要的技术支撑。

    2025年09期 v.46;No.451 181-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 2053K]
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故障·诊断

  • 基于深度时序建模的采煤机故障诊断研究

    吴昊阳;欧阳敏;赵江滨;

    针对采煤机电机由于工作面环境恶劣且在各种激励源下产生的振动信号相互叠加耦合使得故障信号噪声大并且难以提取特征等问题,基于多元集合经验模态分解(MEEMD)和小波联合去噪算法,对截割电机的4种故障信号进行MEEMD分解;通过判定峭度,将峭度高的分量进行小波阈值去噪,将去噪分量和相关系数较高的相关分量进行重构,获取降噪信号;然后,基于变分模态分解(VMD)进行故障信号特征提取,建立基于长短时记忆(LSTM)的模型网络;对提取的VMD能量熵特征进行训练,完成故障分类训练。得到的故障分类准确性较高,实现了复杂工况下的采煤机电机故障诊断。

    2025年09期 v.46;No.451 186-190页 [查看摘要][在线阅读][下载 2142K]
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  • 快开门融合视觉识别及故障诊断的智能化电控箱研究

    金雪琪;

    设计了一种快开门融合视觉识别及故障诊断分析的智能化电控箱,属于防爆电气控制技术领域。该控制箱包括外壳、快速开门结构、中立安装板结构、电气控制系统和智能化控制系统。快速开门结构便于故障的快速处理,提升维护效率;智能化控制系统采用红外摄像仪进行故障诊断,通过红外热成像技术判断元件是否故障。该控制箱具有操作简单便捷、结构安全可靠的特点,能有效提高维护效率和用户满意度。

    2025年09期 v.46;No.451 191-193页 [查看摘要][在线阅读][下载 1994K]
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  • 基于深度学习的矿山机电设备故障预测模型构建

    张昭喜;钱恒昌;王德强;宋平;李方迪;

    针对矿山机电设备在复杂工况下故障预测精度不高的问题,构建了一种融合多源数据与注意力机制的深度学习故障预测模型。设计多维度传感器数据采集方案,采用小波降噪等技术提升数据质量,构建卷积神经网络-长短时记忆(CNN-LSTM)融合网络并嵌入时间注意力机制。实验表明,该模型故障分类F1分数达95.2%,剩余寿命预测均方根误差(RMSE)降低23.7%,比传统支持向量机(SVM)、单一LSTM等方法优势明显,跨工况噪声环境下鲁棒性提升18.3%,为矿山设备智能维护提供了有效技术路径。

    2025年09期 v.46;No.451 194-198页 [查看摘要][在线阅读][下载 2019K]
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计算机应用

  • 基于VR技术的矿用自动钻机操作培训系统开发

    孙云川;

    目前,矿用自动钻机的传统培训手段效率低、代入感差,有时还会由误操作导致钻机故障和人员安全风险,培训效果不理想。为寻求一种更安全、高效的培训解决方案,以ZYWL-4000SY煤矿用双履带全液压钻机为原型,研发了基于虚拟现实(VR)技术的矿用自动钻机操作培训系统。该系统构建了实时互动的虚拟课堂,采用专家引导、学员参与的形式,共同探讨问题、分享经验。测试结果表明,引入该系统后,培训平均时长缩短了24.2%,显著提高了培训效率;技术支持率和设备故障率分别减少了43.3%和42.8%,显著提升了学员对操作流程的掌握和故障处理能力。

    2025年09期 v.46;No.451 199-202页 [查看摘要][在线阅读][下载 2037K]
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  • 基于PLC技术的履带式钻机自动化控制系统研发

    徐世国;杨茂林;杜平;李峰;

    当前常用的履带式勘探钻机电控系统具有控制参数显示不直观、管线多、施工效率低及安全风险高的缺陷。采用PLC技术、现场总线技术和传感器技术,研发了一种新的自动化控制系统。试验结果表明,该系统结构设计合理、稳定可靠,可实现钻机各模块的数据传输(绞车、自动送钻、转盘、钻速、转速及泥浆泵)和故障监控,优化控制和监测整个钻进过程,便于动态、精确地自动控制钻进过程。

    2025年09期 v.46;No.451 203-206页 [查看摘要][在线阅读][下载 2106K]
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  • 基于多传感器与单目视觉的掘进机定位技术研究

    郭琎;

    随着科技的发展,智能化是煤矿未来发展的主要方向。目前,在大多数综采工作面中智能化水平比较低,存在着人工开采风险,并且掘进机的问题比较突出。因此,提高掘进工作面智能化显得尤为重要。以掘进机为研究对象,对其在井下复杂环境下的掘进位姿定位问题进行了研究,采用单目视觉与磁场定位相结合的技术实现了井下掘进机的精确定位,提高了煤矿综采工作面的智能化程度,降低了井下安全风险。

    2025年09期 v.46;No.451 207-210页 [查看摘要][在线阅读][下载 2075K]
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  • 基于改进VGG自适应多模型的煤矿视频AI分析系统研究与应用

    张诺;李向东;赵诺善;

    针对当前煤矿视频AI分析系统开发场景种类繁多且不能自适应调整算法模型的问题,研制了一种基于改进VGG自适应多模型的煤矿视频AI分析系统。通过建立视频AI分析、学习和识别3种基础算法模型,采用自适应模型镜像技术,该系统可设置不同场景,通过学习训练可完成某一种固定场景的模型发布,完成由单一模型向多模型算法的克隆。该系统为矿井多场景视频AI识别提供了一种新的、可靠的技术手段,简化了应用场景算法的开发流程,实现了视频AI快速部署和应用,从而保障煤矿安全生产。

    2025年09期 v.46;No.451 211-217页 [查看摘要][在线阅读][下载 2553K]
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  • 矿用可确定性传输分站研究

    张金豪;何青松;

    针对现有分站由于时钟误差大、数据传输延迟大、网络容易堵塞等原因造成通信中断问题,研究一种矿用可确定性传输分站。通过对分站进行精密时钟同步、带宽预留、路径备份、数据复制与消除等技术进行研究,解决了分站通信容易出现故障的问题。试验数据表明:该分站同步时间误差由原来的秒级提升到纳秒级;带宽预留可实现在100~800 Mb/s范围内任意带宽划分,不同类型数据之间相互无干扰;路径备份等功能可实现路径切换时数据零丢包。该分站可以有效解决工业网数据拥堵、延时大、带宽利用率不高的问题,保证了分站稳定运行。

    2025年09期 v.46;No.451 218-221页 [查看摘要][在线阅读][下载 2131K]
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  • 基于LiDAR三维点云数据的煤矿钻孔缺陷检测方法研究

    蔺兑波;

    煤矿钻孔质量检测是确保煤矿安全生产的重要环节。传统的钻孔缺陷检测方法主要依赖图像识别技术,通过人工观察或图像处理算法来判断钻孔是否存在变形或裂缝,人工干预较多,识别精度受光照和环境干扰影响较大,导致检测结果误差。因此,提出了基于激光雷达(LiDAR)三维点云数据的煤矿钻孔缺陷检测方法。该方法对高精度LiDAR扫描煤矿钻孔后产生的三维点云数据进行处理分析,从而对钻孔变形缺陷和孔内裂缝缺陷进行检测判定。该方法能监测煤矿钻孔的变形和裂缝分割,针对监测结果作出相应的措施,提高煤矿巷道掘进和回采工作面两巷冲击的安全性。实验结果表明,该方法在复杂矿井环境下表现出较高的精度和可靠性,相较于传统人工检测和图像识别方法具有显著的优势。该方法不仅能提高煤矿钻孔质量检测的准确性,还能为煤矿的安全生产提供更为精确的技术支持,具有广阔的应用前景。

    2025年09期 v.46;No.451 222-226页 [查看摘要][在线阅读][下载 2108K]
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  • 基于机器视觉的井下换电机器人抓取定位研究

    陈文昱;张伟;侯桂圆;陈安碧;

    针对矿井换电场景中目标检测模型准确性不足的问题,全自动换电机器人使用改进后的YOLOv5s模型进行检测,引入FasterNetBlock模块,大幅减少了模型参数,进一步提升了计算速率。基于机器视觉技术,通过视觉识别算法实现对电池的自主识别、定位和抓取。车载电池移动到换电机器人工作范围内,通过双目相机实时获取定位孔的精准定位信息,从而使桁架抓手有效动作以实现自主换电。实验结果表明,提出的改进模型具有较高的精度和抗干扰能力,与其他同类模型对比具有更高的检测准确率。

    2025年09期 v.46;No.451 227-230页 [查看摘要][在线阅读][下载 2184K]
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  • 基于网络型Powerlink协议的采煤机变频器通信方法设计

    赵兴文;赵健博;段博鹏;郭忠兵;杨静;

    针对当前综采工作面采煤机变频器通信总线易受干扰、进而引发控制连接稳定性不足的突出问题,提出了一种基于网络型Powerlink协议的变频器通信方法。通过设计通信协议栈和数据处理流程,使工控机能够高效、准确地接收来自变频器的状态信息并发送控制指令,实现了对采煤机运行状态的精确监控和实时调节。为了验证该方法的实际效果,进行了一系列试验。试验结果表明,相比于传统的通信方式,采用网络型Powerlink协议的变频器通信方式不仅显著提高了数据传输的速度和准确性,还有效增强了系统的抗干扰能力,即使在复杂多变的煤矿井下环境中也能保持通信连接的稳定性和可靠性,大大降低了由通信故障导致的生产中断风险。为解决综采工作面采煤机通信总线干扰问题提供了一种新颖且有效的技术途径,有望在未来的煤矿自动化、智能化进程中发挥重要作用。

    2025年09期 v.46;No.451 231-236页 [查看摘要][在线阅读][下载 2200K]
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  • 矿用捷联惯导系统现场快速自标定方法

    李小燕;

    提出了一种矿用捷联惯导系统现场快速自标定方法,设计了自标定转位机构,通过摆放不同的位置,对不同位置的惯导输出信息采用基于最小二乘法的椭球拟合方法进行拟合来实现系统参数的无转台自标定,以避免捷联惯导系统的耗时长、过程复杂的标定过程。

    2025年09期 v.46;No.451 237-239页 [查看摘要][在线阅读][下载 2027K]
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  • 基于改进决策树算法的自组网井下巷道瓦斯浓度检测

    马雄;

    井下巷道瓦斯浓度检测是煤矿安全生产不可或缺的重要环节。提出了一种基于改进决策树算法的自组网井下巷道瓦斯浓度检测方法。针对井下巷道复杂多变的环境,构建瓦斯浓度检测自组网。以此为基础,在传统决策树算法中嵌入瓦斯浓度数据缺失值处理环节和瓦斯浓度数据主要特征筛选环节,应用改进决策树算法构建瓦斯浓度预测模型,获取最终瓦斯浓度检测结果。选取适当的瓦斯传感器,并进行配置和部署;训练改进决策树算法以确定决策树数量最优取值,进行瓦斯浓度对比测试。测试结果表明,该方法瓦斯浓度数据传输速率最大达到了2.78 MB/s,瓦斯浓度检测结果与实际瓦斯浓度一致,充分证实了该方法的准确性。

    2025年09期 v.46;No.451 240-244页 [查看摘要][在线阅读][下载 2107K]
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  • 基于矿鸿操作系统的掘进机智能控制系统设计

    杨阳;刘帅;陈凯;贾承钢;徐鹏;

    为打破掘进机信息孤岛的现象,实现接口的开放、数据的交互和共享,提出了一种基于矿鸿操作系统的掘进机智能控制系统。设计了该系统的总体结构、现场监控子系统、井下远程监控子系统和地面远程监控子系统。基于国产瑞芯微芯片和矿鸿操作系统开发了矿鸿转换模组、矿鸿通信基站、矿鸿工控机3种关键矿鸿设备。该系统可实现对掘进机工况的实时远程监测和控制,提高掘进工作面智能化程度,提升生产效率。

    2025年09期 v.46;No.451 245-248页 [查看摘要][在线阅读][下载 2223K]
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