专题·综述

• 基于北极海鹦优化算法的矿下车辆低碳路径规划

  龚非凡;蒋海青;徐新胜;

  针对煤矿井下运输车辆路径规划中存在的优先级调度、能源消耗高及巷道环境复杂等问题，提出基于北极海鹦优化（APO）算法的低碳路径规划方法。通过构建包含运输优先级、车辆载重约束及碳排放成本的多目标优化模型，结合层次分析法量化运输任务的紧急程度，实现煤矿运输车辆的智能调度。仿真实验表明，相较于蚁群算法（ACO）,APO算法总成本降低7.4%，且路径规划复杂度显著降低，同时其收敛速度提升30%。可为煤矿机械的智能化与绿色化运输提供理论支持。

  2026年02期 v.47;No.456 1-4页 [查看摘要][在线阅读][下载 794K]
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• 基于sin²x型加速度曲线的桁架式选矸机器人轨迹规划算法研究

  张琛阳;龚范康;闵振辉;王妍玮;贺延庆;

  针对桁架式选矸机器人在抓矸-置矸作业时，机械臂因高速往复运动产生的冲击与残余振动导致作业效率低、定位精度差的问题，提出一种基于sin~2x型加速度曲线的机械臂轨迹规划算法。首先，对选矸机器人机械臂的结构形式进行分析，建立包含齿轮齿条啮合特性的机械臂动力学模型，获得轨迹形式对机械臂冲击振动特性的影响机理；其次，针对选矸实际工况，以同步跟踪缓冲抓取为基础，设计基于sin~2x型加速度曲线的机械臂轨迹规划算法；最后，结合现有样机开展抓取实验进行算法验证。实验结果表明：相较梯形速度曲线轨迹规划算法，所提出的轨迹规划算法能显著降低机械臂的振动冲击，提升桁架式选矸机器人运动的平稳性，具有较高的工程价值。

  2026年02期 v.47;No.456 5-13页 [查看摘要][在线阅读][下载 1272K]
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设计·计算

• 基于机器视觉的自动钻孔机器人系统设计

  秦帅;胡立锦;张胤;马世欣;张甲丰;欧浪;黎波;

  针对小断面硬岩隧道取芯钻孔作业存在人工作业精度低与效率低的问题，提出了一种基于机器视觉的自动钻孔机器人系统。该系统由上位机与下位机构成，上位机负责断面边缘提取、孔位规划与路径生成，下位机执行多自由度运动控制。采用HSV阈值分割与掩膜二值图法提取隧道断面轮廓，构建钻臂约束空间，提出几何反射法路径规划策略，生成末端可达轨迹。测试结果显示，孔位间距规划的平均值为86.4 mm，最大误差3 mm。路径位于断面边缘内，满足工程精度要求，为工程样机的自动化落地提供了依据。

  2026年02期 v.47;No.456 14-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 1245K]
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• 煤矿巷道掘进工作面支护辅助装置的分析与设计

  张杰;

  针对煤矿掘进工作面支护速度慢、支护效率低、安全性差、需多人配合作业的问题，分析了基于煤矿现有辅助支护作业装备的支护工艺及多种支护辅助装备在实际工作过程中存在的问题，设计了一种掘进机配套智能铺网支护辅助装置。该装置通过各结构部件之间的相互配合，可以实现自动取网、自动运网、自动铺网等动作，推动了智慧矿山的建设、实现了智能化掘进、提高了综掘工作面的掘进效率、降低了工人的劳动强度。最后提出了未来智慧矿山智能铺网装置的发展方向与建议。

  2026年02期 v.47;No.456 19-22页 [查看摘要][在线阅读][下载 1099K]
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• 选煤厂重介浅槽分选机执行参数多目标优化研究

  常发军;

  针对选煤厂重介浅槽分选机在实际生产中，因原煤性质波动与系统多参数强耦合所导致的调节依赖经验、精煤产率与能耗难以兼顾等问题，提出一种面向选煤厂实际应用的参数优化方法。首先，利用主成分分析与相关系数法，从海量运行数据中精准筛选出悬浮液密度、水平/上升流流量等关键可调参数，使其与精煤产率、产品灰分及吨煤电耗等核心生产目标强关联，完成参数聚焦；进而，引入天牛须搜索算法，通过其智能试探与方向寻优机制，动态调整上述参数，在复杂波动的入料条件下快速找到高效区；最终，构建一个综合能效与质量的评价函数，统筹解决提质与降耗的生产矛盾，直接输出一套兼顾分选效果与经济效益的最优操作方案。实验结果表明：优化后的分选机在分选效率、精煤产率及能耗控制方面均显著优于对比算法，尤其在高压分选工况下仍保持稳定性能，展现出良好的工程适用性与经济性。

  2026年02期 v.47;No.456 23-29页 [查看摘要][在线阅读][下载 1394K]
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• 面向多工况模拟的煤矿螺杆钻具一体化测试平台设计与实验研究

  吴智峰;

  随着煤矿井下定向钻进工艺向大直径、冲击破碎及气动钻进等方向发展，传统螺杆钻具测试平台在介质兼容性、动态加载精度及冲击响应量化方面面临挑战，难以满足复杂工况下的高精度测评需求。设计了一种多工况一体化测试平台，提出高压水-压缩空气双介质无缝切换方法、无级变频流量调控策略、伺服控制轴向动态加载机制，以及基于电涡流制动与高频传感的扭矩-冲击联合测试系统。该平台可覆盖φ73～140 mm常规型、气动型与冲击型螺杆钻具的性能标定，支持多参数耦合工况下的高精度测量。实验表明，平台冲击力测量均值为49.7 kg，冲击频率28.9 Hz，重复性误差小于±0.5%，稳定性良好。该研究通过构建输入-输出动态响应模型，为钻具结构优化与智能调控提供了实验与理论支撑，对推动煤矿智能钻进与安全高效开采具有重要工程价值。

  2026年02期 v.47;No.456 30-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 1622K]
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试验·研究

• 机载液压锚杆钻机钻进过程试验研究

  田野;

  机载液压锚杆钻机广泛应用在掘进机、掘锚一体机等煤矿设备上。某型锚杆钻机在井下钻孔过程中，存在钻进速度较慢、钻头磨损严重的问题，影响了支护效率。通过对某型锚杆钻机专用钻杆及B19钻杆的钻进进行实验室试验，深入分析了钻进过程中钻架推进力、钻架扭矩、液压系统参数与钻进效率的关联，得到了支护效率低的影响因素，为该锚杆钻机的改型设计提供理论依据。

  2026年02期 v.47;No.456 36-39页 [查看摘要][在线阅读][下载 1388K]
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• 反井钻机多电动机驱动的转矩均衡研究

  刘仕裕;张振中;贾治平;秦江;

  针对反井钻机内多台旋转电动机出现电动机转矩分配不均衡导致的电动机传动轴和齿轮组磨损增大的问题，提出一种基于主从控制的转矩均衡控制方法。设计基于多电动机电流差值的模糊控制主从转矩控制器，控制不同电动机定子电流均衡以间接控制转矩均衡；结合反井钻机工况，以传统PI控制方法作为对照，在MATLAB/Simulink平台进行仿真。仿真结果证明，双、多电动机转矩差均值与峰值均有改善。该多电动机转矩主从控制方法在突发状况下系统转矩波动更小，多电动机输出转矩更为均衡。

  2026年02期 v.47;No.456 40-44页 [查看摘要][在线阅读][下载 1465K]
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• 煤矿智能化系统中变频器电磁辐射干扰及其抑制策略研究

  李运生;

  煤矿智能化系统中的变频器电磁辐射干扰防控是维护井下设备稳定运行和践行绿色生产的关键环节。因此，提出融合空间矢量脉宽调制（SVPWM）与快速傅里叶变换（FFT）的变频器电磁辐射抑制模型。该模型先通过脉宽调制（PWM）算法优化变频器输出波形，提升直流电压利用率，再引入FFT算法的时域-频域转换能力，精准定位关键干扰频段以动态优化开关策略。实验采用电磁辐射强度和电流频谱数据集，通过硬件仿真与性能测试验证模型有效性。该模型在煤矿采矿系统与选矿系统中，开关损耗最低为0.11，变频器整机效率高达0.97。实验结果证明了该模型在高效抑制电磁辐射的同时，兼顾低能耗与高控制精度。该模型通过减少电磁污染，为煤炭能源绿色开采与环保生产提供了技术支撑。

  2026年02期 v.47;No.456 45-50页 [查看摘要][在线阅读][下载 1556K]
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• 锚护用钻头磨损规律随钻参数影响研究

  米豪鼎;

  通过对钻头钻进过程中磨损机理进行分析，得出钻头钻齿是发生磨损的主要区域；通过对钻头运行位移轨迹进行参数分析，得出钻头旋转速度与进给速度之间存在定值比例关系；按照参数比例设置4组随钻参数样本进行仿真分析，以钻齿变形量和疲劳寿命数据作为评判依据，最后得出了理想状态下钻头的旋转速度、进给速度。研究结果为钻进工程参数调整优化及通过数字钻孔反演岩石力学性能研究提供了一定的理论基础。

  2026年02期 v.47;No.456 51-56页 [查看摘要][在线阅读][下载 1640K]
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• 基于BP神经网络的液压支架自适应优化控制

  马彦宗;张琦;韩帅;徐继鸿;王天;张治高;

  针对液压支架智能化控制存在煤岩适应性较差、采动应力场分布扰动导致负荷预测不准确及维护管理和升级成本较高等技术问题，提出了一种基于BP神经网络的液压支架自适应优化控制方案。该方案集成多传感器数据融合与BP神经网络，充分利用BP神经网络自学习和自适应效果好等优点，建立煤岩识别参数、支架状态参数与移架步距等控制目标之间的非线性映射模型。通过信号正向传播计算输出参数，并依据误差反向传播算法不断修正网络权重，使支架的实际控制动作能够自适应地逼近最优预期，从而有效提升液压支架在不同地质条件下的控制可靠性与鲁棒性。

  2026年02期 v.47;No.456 57-61页 [查看摘要][在线阅读][下载 1524K]
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• 矿用链轮淬火感应器对链窝耐磨性影响的研究

  李米哲;李帅;刘小飞;张翅;吴雅明;张雪峰;

  针对矿用刮板输送机链轮轴组链轮链窝在使用中磨损严重的问题，基于刮板输送机工作原理，本着链轮轴组中链轮、链条性能与服役负载匹配的理念，对链轮、链条三维模型进行理论分析，并对使用后磨损的链轮进行磨损部位统计，分析确定链轮在服役中链窝的最大受力部位和磨损形式，确定了链窝需要重点继续强化的部位和要求。对在相同条件下，分别使用2种中频淬火感应线圈淬火的链轮试块进行硬度分布、金相显微组织的检测和比较，提出链轮链窝表面硬化中要进行窝形分部位、分区域硬度控制，淬火感应线圈制作时要考虑链窝窝形和分区强化，线圈形状确认先于感应淬火工艺参数确认的理论，为刮板输送机链轮轴组中链轮链窝的表面感应强化提供指导，也为表面感应淬火工艺的改进提供参考。

  2026年02期 v.47;No.456 62-65页 [查看摘要][在线阅读][下载 1554K]
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• 剩磁对探管测量的影响及钻杆退磁优化研究

  廉常军;

  针对定向钻杆剩磁干扰随钻测量系统中探管测量精度的问题，系统分析了钻杆剩磁的产生机理及其对方位角测量的影响。实验研究表明，当钻杆剩磁强度超过1 mT时，会导致现有测量系统出现显著偏差。提出一种相对渐远式消磁方法，利用二维旋转交变磁场使钻杆铁磁材料的磁矩在空间多向均匀分布，并通过磁场衰减至0实现彻底退磁。通过对比实验验证，该方法能够有效消除钻杆剩磁，显著提升测量精度，且较传统单向消磁技术具有更高的稳定性和效率。实验结果表明，该消磁工艺可满足工程应用要求，为高精度随钻测量系统的可靠运行提供了技术保障。

  2026年02期 v.47;No.456 66-69页 [查看摘要][在线阅读][下载 1513K]
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• 基于地质模型与随钻数据的钻孔轨迹自适应规划

  杜昭;朱明鎏;侯树宏;毛国会;

  针对钻机在复杂地层中因地质动态不确定、控制响应滞后与钻孔轨迹强非线性耦合而导致的轨迹偏离问题，提出一种钻孔轨迹自适应规划方法。针对地质模型更新滞后，通过构建以井斜变化率与垂深位移为核心的地质模型，引入集合卡尔曼滤波实现随钻数据实时同化，提升地层识别精度；针对传统PID控制参数固化，设计参数自整定模糊PID控制器，以井斜变化率偏差、垂深位移偏差和入靶井斜角偏差为输入，实现钻孔轨迹的实时闭环调节；针对最大钻孔轨迹变化率非线性导致的控制失稳，结合导向工具物理极限建立变化率约束机制，优化控制指令生成过程。在枣泉煤矿130207工作面的试验表明：随钻数据与伽马值呈现强正相关性，钻孔轨迹精准通过3个预设靶点，形态符合设计要求，验证了该方法在复杂地层中实现钻孔轨迹精准导向与稳定控制的有效性。

  2026年02期 v.47;No.456 70-75页 [查看摘要][在线阅读][下载 1786K]
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• 煤矿悬臂式掘进机自主截割控制方法研究

  安正斌;

  目前，煤矿悬臂式掘进机截割控制方法多依赖于预设的参数和固定的控制逻辑，由于无法提前感知负载变化，导致控制稳定性较差。针对此问题，开展煤矿悬臂式掘进机自主截割控制方法研究。运用极限学习机（ELM）算法对多源传感器所采集的数据进行分析处理，以快速预测截割负载；将实时负载预测值与目标负载阈值之间的偏差作为输入量，借助模糊推理对PID参数实施动态修正，进而实现截割臂摆速的调节；利用卡尔曼滤波算法开展多源数据融合工作，并依据截割效率反馈情况实时调整目标负载，以此实现自主截割闭环控制的优化。为验证所提出方法的控制稳定性，进行了相关实验。最终测试结果表明，采用该方法进行截割控制时，平均摆速超调量为0.15%，具备较为理想的控制效果。

  2026年02期 v.47;No.456 76-81页 [查看摘要][在线阅读][下载 1729K]
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问题探讨

• 刮板输送机中板磨损原因分析与改进措施

  白小英;田振国;高武孝;

  为分析刮板输送机中板磨损主要原因和提出有效改进措施，深入研究了中板在运行过程中磨损的机理及影响因素。以刮板输送机中部槽中板为例，分析了运输物料的硬度对中板磨损的磨粒作用及刮板挤压力对中板的挤压磨损效应，探讨了二者的协同作用机制。结果表明，中板磨损主要原因是物料硬度与挤压力的综合作用，且运输过程中物料的分散状态对中板的磨损加剧起到显著作用。提出了优化中板材料、采用表面处理技术、改进机械结构设计的改进措施，可有效延长中板使用寿命，为刮板输送机的优化设计提供了理论依据。

  2026年02期 v.47;No.456 82-85页 [查看摘要][在线阅读][下载 1620K]
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• 浅析永磁涡流柔性传动器在煤矿机械工程中的应用优势与特点

  宋庭锋;

  随着煤炭资源开采需求的不断增长，煤矿机械工程中的传动装置面临着严峻的挑战。传统传动方式存在的能耗高、维护成本高、系统稳定性不足等问题日益凸显。聚焦于永磁涡流柔性传动器在煤矿机械工程中的应用，详细阐述了其基本原理、技术原理及结构组成。通过对刮板输送机、带式输送机及其他煤矿机械传动系统中永磁涡流柔性传动器的应用实例进行分析，揭示了其在提高传动效率、降低维护成本、增强系统稳定性等方面的显著优势。

  2026年02期 v.47;No.456 86-90页 [查看摘要][在线阅读][下载 1644K]
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• 基于传递系数法的矿区滑坡稳定性分析及治理策略研究

  王全义;严栋;

  针对矿区滑坡稳定性评估脱离采矿工程实际、传统传递系数法未考虑采动-水文耦合效应导致治理方案适配性差的问题，以锰矿填土边坡（含采空区）为研究对象，提出了考虑采动应力与地下水作用的传递系数法改进模型，并基于分析结果制定动态治理策略，结合煤矿边坡灾害防控需求，优化了传递系数法并开展稳定性分析与治理研究。对比传统与改进传递系数法对滑坡条块的计算结果可以看出，传统法下条块3剩余下滑力156.8 kN、安全系数贡献占比33.80%，改进法下条块3剩余下滑力182.5 kN、贡献占比32.80%，且各条块数据有变化。结果表明，改进法因参数修正等，可更精准反映条块受力，为矿区滑坡稳定性分析及治理提供参考。

  2026年02期 v.47;No.456 91-96页 [查看摘要][在线阅读][下载 1834K]
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• TBM矿用改进关键技术浅析

  姚平;黄达;彭军;郭志;

  通过对煤矿岩巷用全断面隧道掘进机（TBM）适应性改造内容的归纳分析，梳理了护盾式TBM和敞开式TBM与市政常规TBM的区别与改进。介绍了护盾式TBM矿用化支撑盾防卡机、姿态控制方面的改进，敞开式TBM矿用化支护空间增大、一运转载伸缩和铰接式主梁的改进，以及TBM增设清渣系统等适用于煤矿岩巷的适应性改进设计。最后，对矿用TBM的未来发展进行了展望。该分析为煤矿TBM选型、应用提供了一定参考。

  2026年02期 v.47;No.456 97-100页 [查看摘要][在线阅读][下载 1770K]
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• 梭车转向机构机械液力复合控制系统分析

  叶竹刚;

  针对矿用梭车在复杂巷道环境下的转向控制难题，提出了一种基于机械液力复合反馈的液压助力转向系统。通过建立该系统动态数学模型，揭示了关键参数对转向性能的影响机制，并采用频域分析法评估了系统稳定性。研究表明：该系统在开环增益系数8.33、液压固有频率63.4 Hz、阻尼比0.27时具有12.3 dB幅值裕度和84.2°相位裕度，满足稳定性要求但存在阻尼不足。提出了增设液压蓄能器、优化杠杆比参数及建立自适应调节机制等改进方向，为井下特种车辆转向系统的性能提升提供了理论依据。

  2026年02期 v.47;No.456 101-104页 [查看摘要][在线阅读][下载 1709K]
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• 基于3D-ERT的煤矿随掘超前探测方法研究

  王晓佳;李刚;王晓武;

  为解决煤矿巷道随掘动态探测中存在的电磁噪声干扰下反演稳定性差、三维电阻率成像效率低、难以满足实时预警需求的技术瓶颈，开发了一种可靠的超前探测模型，以提升煤矿智能化掘进事故防控能力。提出了一种基于三维电阻层析（3D-ERT）的煤矿随掘超前探测模型。该模型通过灵敏度梯度驱动的网格自适应稀疏加密机制与正则化参数随迭代动态衰减策略，显著提升了高风险区域异常体的识别精度。实测数据显示，模型的地质异常体定位精度稳定维持在0.45～1.05 m，含水构造漏报率持续低于5.2%。突水风险预警时间裕度全程控制在2.1～3.6 min，含气异常体信噪比始终高于0.92 dB阈值。系统单次探测全流程平均耗时251.3 s，波动幅度小于6%，能效比均值达412.7 W/h。研究提出的模型有效提升了复杂地质条件下超前探测的可靠性与效率，为煤矿智能化掘进提供了一种实用的技术方案，对事故防控具有重要实践意义。

  2026年02期 v.47;No.456 105-110页 [查看摘要][在线阅读][下载 1986K]
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• 煤矿顶管机管节起吊工装力学特性与吊装方法研究

  白雪;

  为了完成煤矿特定环境下顶管掘进施工、实现顶管机管节的起吊和更换，设计了顶管机专用管节起吊工装。建立了起吊工装三维结构模型和力学模型，对起吊过程的简支梁受力情况进行了分析，利用有限元分析方法对起吊工装的结构强度进行了仿真。结果表明：起吊工装在上吊耳加强肋处的应力较大，最大应力为219.7 MPa；工装两侧边缘变形较大，最大变形为0.002 m；该起吊工装预留安全系数2.5远大于最小安全系数理论值1.14，满足工程要求。通过工程试验验证了该起吊工装设计的可靠性，对于提高顶管施工效率和安全性具有指导作用。

  2026年02期 v.47;No.456 111-115页 [查看摘要][在线阅读][下载 1913K]
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工艺·装备

• 基于自定心技术的中部槽方孔板拼装工装设计与应用研究

  高凯全;代佳;刘小飞;鲁凤;张庆中;

  针对刮板输送机中部槽方孔板传统拼装方式中存在的定位效率低、尺寸偏差较大等问题，提出了一种创新性的拼装工装设计方案。该方案基于自定心技术，通过自定心机构与方孔板定位机构的协同作用，能够自动移动并取得槽宽中心，有效解决了传统人工划线定位效率低、尺寸偏差大的问题。实际应用表明，该工装显著提升了拼装精度和效率，大幅降低了返工率，同时满足了自动化生产对高精度和高效率的迫切需求。此外，该工装的设计具有较高的通用性和灵活性，能够适应不同规格中部槽的方孔板拼装需求，具有广泛的应用推广前景。该创新方案不仅优化了拼装工艺，还为相关行业的自动化生产提供了技术支持。

  2026年02期 v.47;No.456 116-120页 [查看摘要][在线阅读][下载 1823K]
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• 基于SYSWELD的采煤机截齿座焊接仿真

  尹中会;王宇碟;王国清;

  针对采煤机滚筒截齿座焊接易发生变形、脱落等问题，以采煤机截齿座焊接处为研究对象，采用SYSWELD构建多层多道焊数值模型，分析截齿座焊缝失效原因，进行不同焊接速度下的应力、应变研究。结果表明：截齿座焊接处最大残余应力与焊接速度正相关，纵向残余应力主要集中在焊缝区且增长速率快于横向残余应力；焊缝焊后变形以横向收缩为主导，变形量随速度增加呈下降趋势；焊接速度降低可有效控制残余应力，但需权衡焊接效率与质量。该研究为提高截齿座焊接质量及快速修复提供了理论依据。

  2026年02期 v.47;No.456 121-125页 [查看摘要][在线阅读][下载 1925K]
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产品·结构

• 煤矿钻屑法钻机监测机器人的设计与分析

  童海生;王开松;顾炜炜;

  为提高煤矿冲击地压钻机钻屑法监测效果，研制了一种钻机施工过程监测机器人，完成了关键结构的设计和关键部件的结构强度分析，并验证了监测机器人的可靠性。现场工业性试验表明，该监测机器人能够实现钻孔、煤粉采集、自动称重全程机械化作业，相比传统施工方法，效率提升50%，作业人员减少50%，实现了减人增效的目标。

  2026年02期 v.47;No.456 126-130页 [查看摘要][在线阅读][下载 1879K]
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• 刮板输送机新型紧链方式及链条逆止装置

  张蕾;

  针对永磁半直驱刮板输送机因传动部结构紧凑导致传统紧链装置无法安装的问题，提出了一种创新性紧链技术：阻链器+链条逆止装置。该技术通过在刮板输送机机尾回煤罩上设置链条逆止装置，配合阻链器实现安全紧链。其结构主要包括机头架盖板、逆止爪和逆止固定座。在电动机低速运转紧链时，链条逆止装置卡紧链条，防止链条在拉紧力及重力的作用下逆运转，从而达到紧链的目的。相较于传统的紧链方式，该技术显著减少巷道掘进成本，且结构紧凑、操作简单。该技术成功突破永磁半直驱系统的紧链瓶颈，为刮板输送机紧链技术升级提供了新的方向。

  2026年02期 v.47;No.456 131-134页 [查看摘要][在线阅读][下载 1891K]
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革新·改造

• 无轨辅助运输胶轮车制动响应优化设计

  李嘉然;

  针对某型纯电动井下无轨胶轮车制动响应滞后，提出了一种预充压力控制策略。在车辆启动与低速阶段，使电磁比例减压阀保持小开度，主动在液压管路建立并维持适度预充压力，削弱阀口死区与油液可压缩性带来的建压延迟。依据工况设定预充压力上、下限及进入与退出条件，并对长时保压的能耗与泄漏风险进行约束。试验结果表明，制动从指令到有效建压时间由0.85 s降至0.20 s，响应速度提升76.5%；在湿滑路面与频繁启停等井下场景下系统表现稳定。该方法显著提升制动响应速度与车辆安全稳定性，具备低改造成本、易于推广应用的优点。

  2026年02期 v.47;No.456 135-138页 [查看摘要][在线阅读][下载 1886K]
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• 急倾斜煤层液压支架的优化设计及应用

  吕会贤;张文炀;刘蜜桦;

  针对急倾斜煤层开采中液压支架适应性欠缺的问题，剖析了煤矿井下复杂地质条件对支护设备的特定需求，同时借鉴插拔式顶梁的模块化设计思路，提出了一种旨在增强液压支架灵活性与稳定性的改进方案，研制出一种专用于急倾斜煤层的插拔式顶梁柔性掩护式液压支架。测试结果表明，该液压支架凭借插接件实现的便捷拆装、液压千斤顶的动态调节功能及链条的协同支护作用，大幅增强了在急倾斜煤层复杂工作面环境下的适应性与稳定性。

  2026年02期 v.47;No.456 139-142页 [查看摘要][在线阅读][下载 1904K]
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• 矿用星型径向活塞气动马达曲轴结构优化

  郑恒;周朋飞;

  矿用星型径向活塞气动马达是一种可以将压缩空气的压力能转换为旋转机械能的装置，在石油钻井、钻凿岩孔、采矿等行业应用广泛。曲轴连杆机构是马达将活塞的直线运动转化为曲轴旋转运动的关键部件，然而曲轴受到明显的外界激振，对气动马达的工况产生较大的破坏。通过对曲轴进行模态分析，并对曲轴结构进行优化，避免了固有频率和激振频率重合产生共振。研究结果表明，优化后的曲轴在平衡性和振动特性方面均有显著改善，为矿用气动马达的性能提升提供了有效途径。

  2026年02期 v.47;No.456 143-147页 [查看摘要][在线阅读][下载 2081K]
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• 高瓦斯长距离掘进工作面局部通风系统优化

  王建辉;唐强;

  为解决高瓦斯长距离掘进工作面局部通风系统存在的风量衰减严重、瓦斯积聚风险高、通风效率低的问题，结合高瓦斯矿井掘进工作面的通风特点及长距离掘进的特殊要求，开展了局部通风系统优化研究。首先，剖析了现存问题；其次，针对性提出通风动力优化、风筒性能提升、瓦斯-通风协同治理及智能监测与调控优化策略；最后，通过FLUENT数值模拟验证不同优化方案的通风效果，并完成现场应用试验。结果表明，优化后的局部通风系统可使掘进工作面有效风量提升15%～20%，瓦斯浓度（体积分数）控制在0.8%以下，通风能耗降低约12%，显著提升了系统的安全性与经济性，为高瓦斯长距离掘进工作面局部通风系统的设计、优化与管理提供了工程实践参考。

  2026年02期 v.47;No.456 148-151页 [查看摘要][在线阅读][下载 1958K]
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使用·维修

• 钻孔智能校检仪在常村煤矿瓦斯治理中的应用

  邹德龙;

  针对煤矿瓦斯抽采钻孔轨迹偏差大导致抽采空白带频发及人工监测效率低的问题，研发了高精度钻孔校检技术以提升瓦斯治理精准性。基于惯性导航原理，开发KA-NC-1钻孔智能校检仪，实现随钻实时高精度轨迹测量；结合三维坐标转换与自动成图算法，构建钻孔轨迹模型，集成煤岩识别、空白带分析及瓦斯涌出量预测功能。在常村煤矿12000工作面开展试验，对穿层钻孔进行随钻监测与校检评价。结果显示：12000工作面瓦斯治理钻孔终孔偏移量控制在水平11.4 cm、垂向27.1 cm，倾角误差不大于0.1°；瓦斯涌出量预测值与实测值误差仅为3.7%；可精准识别抽采空白带，保障钻孔间距不大于5.4 m，消除治理盲区；可自动生成防伪二维码验收单，可随时扫码查看结果并杜绝造假。该技术显著提升钻孔轨迹控制精度与瓦斯治理智能化水平，为复杂地质条件下瓦斯灾害防控提供有效解决方案。

  2026年02期 v.47;No.456 152-156页 [查看摘要][在线阅读][下载 2024K]
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• 智能主动悬架系统应用于筛网沉降离心机的研究

  殷建翔;陈红安;付建伟;曹永锋;高辉;

  筛网沉降离心机作为煤炭、环保等领域的关键设备，其振动问题一直制约设备的性能和寿命。针对筛网沉降离心机的振动控制难题，设计了一种智能主动悬架系统，并进行了深入分析和实验验证。通过对筛网沉降离心机振动特性的详细研究，结合智能主动悬架系统的应用，实现了对振动的有效控制，显著提高了设备的性能和寿命。经现场验证，应用智能主动悬架系统后离心机本体振动值降低61.43%，隔振效率高达94.2%；该系统实现了集检测、判断、调整、矫正、记录为一体的闭环控振效果。研究结果对筛网沉降离心机技术升级改造具有重要的理论意义和实用价值，为其振动控制提供了新的解决方案。

  2026年02期 v.47;No.456 157-162页 [查看摘要][在线阅读][下载 2211K]
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• 基于改进YOLOv5的巷道钻机焊缝质量智能监测系统

  孙晓宇;王勇;

  煤矿巷道钻机焊接件的质量决定了钻机的整体性能，然而传统人工检测方法效率低、准确率低且漏检率高，严重制约了煤矿巷道钻机安全高效生产。提出了一种基于改进YOLOv5算法的巷道钻机焊缝质量智能监测系统。该系统首先构建了一个包含多种缺陷类型的大规模数据集，并通过数据增强技术提升模型鲁棒性。随后改进YOLOv5算法的损失函数，引入Focal Loss以提升对细微缺陷的检测能力。应用结果表明，改进后的算法在实际工业环境下对尺寸大于3 mm的缺陷检测准确率达到97.8%，对尺寸小于3 mm的细微缺陷检测准确率达到91.1%，满足实时在线检测需求。该研究成果可为煤矿巷道钻机的安全及效率提升提供一种新的技术思路。

  2026年02期 v.47;No.456 163-166页 [查看摘要][在线阅读][下载 1980K]
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• EBZ-280掘进机在岩巷掘进中的应用研究

  魏彬彬;

  针对深部岩巷掘进效率与安全性难题，系统研究了EBZ-280悬臂式掘进机的工程应用特性。通过解析设备模块化结构、电液控制原理及截割动力学特性，阐明其在硬岩、中硬岩及软岩巷道中的适应性。建立了截割参数三维动态匹配模型、分层截割路径优化算法及设备健康管理体系，并通过工程案例进行验证。结果表明，通过截割参数动态匹配（转速12～30 r/min、推进速度0.5～2.0 m/min）、分层截割工艺优化及快速支护协同，可显著提升掘进效率与巷道成形质量；EBZ-280掘进机月进尺达210 m，较传统钻爆法提高60%以上，巷道超挖率控制在5%以内，为深部岩巷机械化施工提供了智能化、精细化解决方案。

  2026年02期 v.47;No.456 167-170页 [查看摘要][在线阅读][下载 1901K]
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• 数据驱动的稀疏孔中瞬变电磁三维电阻率场预测及其应用

  王宏伟;刘硕;尹少波;王刚;

  煤矿水害严重威胁生产安全。瞬变电磁法凭借高灵敏度和施工便捷优势在水害探测中广泛应用。然而，该方法在复杂地形和电性结构区域难以实现精确定位，而且有限测点有可能会遗漏关键信息。为提升复杂地质条件之下的探测效率与密度，借助机器学习预测三维空间电阻率数值，以此优化矿井水害监测。首先，利用孤立森林算法检测电阻率数据异常数值；随后，采用XGBoost、LightGBM、CatBoost和NGBoost及集成模型等多种回归模型预测电阻率。研究发现CatBoost模型性能表现最为良好，并且通过GridSearchCV进行超参数优化显著提升了预测精准程度。该方法通过数据预测生成更多电阻率数据点，大幅提高了数据空间分辨率和数据覆盖范围，有效减少了物理探测成本。该研究能够帮助矿井管理者准确识别水害区域，为矿井水害监测提供了全新途径。

  2026年02期 v.47;No.456 171-176页 [查看摘要][在线阅读][下载 2144K]
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故障·诊断

• 自动钻机钻杆转运过程故障诊断方法

  肖玉清;

  为了监测自动钻机钻杆转运过程中机械手、钻杆箱及双夹持器的工作状态和配合状况，提出一种基于融合多源异构数据的故障诊断方法。首先，利用不同类型的传感器采集一维振动信号和二维图像信号；其次，对所采集的信号实施预处理：把机械臂图像信号转化为轨迹信号，并将机械臂一维运动感知信号转化为图像信号，进而有效地提取全局、局部特征；最后，使用一维卷积神经网络（1DCNN）、二维卷积神经网络（2DCNN）提取同一信号源的自特征，使用具有注意力机制的互特征融合网络以融合2个传感器的故障信号，实现高精度的故障诊断。采用某型自动钻机作为试验对象，对其钻杆转运过程进行故障诊断测试。结果表明，对于抓取失效、转运失效、递送失效3种不同类型的故障诊断，准确率分别为99.46%、99.48%、98.69%，满足自动钻机钻杆转运过程故障诊断需求。

  2026年02期 v.47;No.456 177-181页 [查看摘要][在线阅读][下载 2260K]
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• CMD60钻机故障智能诊断系统研究

  赵泉;

  当前常用的煤矿钻机因其内部结构和工作场景极为复杂，其运行状态的稳定性和可靠性均面临着严峻的考验。传统的诊断手段存在低效、精度低、依赖操作员个人经验的缺陷。基于此，提出了一种基于网络学习和故障树诊断相结合的钻机故障智能诊断系统，通过实时监测、数据分析和智能算法，实现故障的早期预警和精准诊断。该系统采用多源数据融合、特征提取和深度学习技术，并基于投票决策方法确定钻机的最终诊断，显著提高了故障诊断的准确性和效率。实际应用表明，该系统具有较高的可靠性和实用性，降低了诊断时间与维护成本。

  2026年02期 v.47;No.456 182-185页 [查看摘要][在线阅读][下载 2131K]
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• 基于多STM32节点与LabVIEW网关的智能车间监测系统

  杨韩峰;陈亮;王盈学;

  针对工业车间监测中节点位置管理成本高、异常来源判别困难的问题，提出一种基于多STM32节点与LabVIEW网关的智能车间监测系统。采用LoRa网络实现低成本、远距离通信，通过滑动窗口滤波与信号强度加权的定位算法提升区域定位精度。通过引入局部空间离群因子与邻居数据相关性，构建了融合时空上下文的七维故障诊断特征模型，解决单点异常与区域环境异常的甄别难题。实验结果表明：该系统区域定位准确率达95.2%（平均误差2.3 m），故障诊断整体准确率达到94%。该系统为实现车间监测的自动化管理与智能诊断提供了一种高效可靠的解决方案。

  2026年02期 v.47;No.456 186-191页 [查看摘要][在线阅读][下载 2213K]
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• 滚筒环焊缝疲劳破坏在线监测预警系统

  高林鹤;靳晔;秦亚敏;李谦;贾英新;王勇;

  针对滚筒环焊缝疲劳破坏难以有效监测、预警等问题，设计了滚筒环焊缝疲劳破坏在线监测预警系统。该系统通过应变片的形变表征滚筒环焊缝的疲劳强度。首先，将应变片对称均布在滚筒环焊缝两侧，应力采集单元以一定的采样周期采集因应变片形变而产生的模拟量信号，经A/D转换、数字滤波后将得到的应变数据传输给数据收发管理单元；然后，采用预置的分析算法分析滤波后的应变数据，进而判断滚筒环焊缝疲劳破坏的等级；最后，将数字量输出和报警等级双重传递给数据存储及人机交互单元。实际应用结果表明，该系统可以实现滚筒环焊缝疲劳破坏的在线监测、预警，具有一定的推广应用价值。

  2026年02期 v.47;No.456 192-197页 [查看摘要][在线阅读][下载 2241K]
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计算机应用

• 基于强化学习的液压支架油缸系统神经网络最优控制方法研究

  闫海龙;刘思涵;龚硕;

  以智慧煤矿为研究背景，对液压支架电液控制油缸进行深入研究。首先，详细分析了该油缸的工作原理及其物理意义，并构建了基于比例阀控制的液压支架电液控制油缸的系统模型。接着，结合强化学习算法与神经网络理论，提出了一种自适应最优控制策略，优化系统的稳定性和鲁棒性。通过反步设计方法，设计了自适应最优控制器，确保各子系统的性能达到最优状态。最后，通过仿真算例验证了该方法的有效性和可行性。

  2026年02期 v.47;No.456 198-201页 [查看摘要][在线阅读][下载 2072K]
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• 矿用人机界面设计与实现

  林恩强;

  矿用人机界面作为煤矿智能化建设的重要组成部分，随着煤矿智能化开采的发展，对其提出了新的需求。现有井下综采工作面设备配备的人机界面存在种类多、兼容性差、功能单一、无法适用于其他设备的问题，不同设备间需要研发不同的人机界面，造成资源浪费。针对以上问题，设计了一种标准型矿用人机界面，采用单线CAN通信方式，集成键盘、显示屏、急停/闭锁按键，采用面向设备的编程模式简化编程过程，实现了矿用人机界面的标准化，可配套液压支架控制器、信号转换器、综合接入器等多种综采工作面智能化设备。

  2026年02期 v.47;No.456 202-205页 [查看摘要][在线阅读][下载 2019K]
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• 三维数值与物理模拟的矿井随掘超前探测研究

  王敏;李刚;王晓武;

  为解决传统矿井随掘超前探测方法存在的精度低、实时性差、小构造识别多解性问题，创新性地提出一种融合三维数值模拟与物理模拟的矿井随掘超前探测模型。该模型的独特优势在于模拟退火（SA）算法对数值模型的动态参数校正、人工蜂群（ABC）算法的强全局寻优能力与并行效率，以及物理模拟对真实边界条件的实验支撑三者协同。研究结果表明：在煤矿井下钻场目标检测数据集上，该模型处理后的信号振幅降至0.2 mm，显著优于对比模型。在煤矿采掘工作面综合检测数据集上，该模型展现出优异的综合性能：准确率达0.95,F1值为0.92，平均交并比（mIoU）达0.97，显著优于对比模型；信号振幅最大值降至4 mm，最小值降至0.3 mm。该模型有效克服了传统方法的精度与实时性瓶颈，实现了掘进工作面前方地质异常体的亚米级精确定位，具有优异的抗干扰能力、动态适应性和高精度，为智能掘进地质保障提供了可靠的新方法。

  2026年02期 v.47;No.456 206-211页 [查看摘要][在线阅读][下载 2187K]
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• 基于背景噪声探测的矿山微震监测研究

  杨志立;刘攀飞;冯海军;王奎辉;吕占魁;郭文浩;

  随着煤矿开采活动的不断深入，煤矿微震事件的监测与分析变得日益重要。为实现对煤矿微震的监测、防止事故的发生，提出了一种基于背景噪声探测的矿山微震监测方法。该方法使用短时平均与长时平均比值法与贝叶斯信息准则（BIC）实现对煤矿微震噪声的数据选择和定位，同时使用改进经验模态分解（EMD）算法对背景噪声数据进行降噪。研究结果表明，该方法能够显著提升矿山微震监测准确率，其信噪比最高能够达到22.345 dB，均方根误差为0.012 mV，指标性能显著高于其他的噪声滤波方法；并且数据冗杂量显著降低。该方法对提升煤矿微震信号的定位监测准确率具有重要的意义。

  2026年02期 v.47;No.456 212-216页 [查看摘要][在线阅读][下载 2185K]
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• 基于优化LSTM模型的带式输送机煤流量预测方法

  杨梁;刘鑫;王宏;李旋;王福康;

  当前煤矿企业普遍面临带式输送机由运载量波动导致的空载、轻载现象，造成能源浪费和设备磨损加剧，难以应对运载量突变场景。因此，基于煤流量调控带式输送机运行状态成为其运行效率与能耗优化的重要前提，而关键难题在于如何有效、准确地预测煤流量数据作为带式输送机调控依据。针对此难题，提出一种长短期记忆（LSTM）与卷积神经网络（CNN）、时间+特征的双阶段自适应注意力融合的煤流量预测方法。该方法以历史煤流量作为时间序列特征，带速作为动态外部特征，构建训练模型以优化误差。实验表明，基于双阶段自适应注意力机制的优化LSTM模型预测煤流量的平均绝对误差（MAE）、均方误差（MSE）、均方根误差（RMSE）分别为0.073、0.022、0.149，均优于对比模型。该方法实现了较高精度的带式输送机煤流量预测，为动态调速与节能控制提供了可靠依据，为提高带式输送机智能控制水平提供了借鉴。

  2026年02期 v.47;No.456 217-223页 [查看摘要][在线阅读][下载 2341K]
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• 基于深度强化学习的煤矿无轨胶轮车动态路径规划与调度优化研究

  侯卫红;

  煤矿井下无轨胶轮车的高效调度与安全运输是智能化矿山建设的核心挑战之一。针对巷道环境复杂、动态障碍物频现及通风安全约束严格等问题，提出一种基于深度强化学习的动态路径规划与调度协同优化方法。通过融合巷道拓扑网络、通风参数及动态障碍物模型，构建多维状态空间，并设计多目标奖励函数，实现效率、安全与能耗的协同优化。基于某煤矿实际数据，搭建高保真仿真平台验证该算法的性能。结果表明：相较于传统算法，深度强化学习算法在动态任务插入场景下任务完成率达到92%，平均延迟时间减少30%，路径长度均值降低15%，且碰撞次数与通风违规次数均为0；同时，系统能耗减少18%，负载均衡度提升25%，显著优于传统方法。通过深度强化学习与多智能体协同技术，解决了矿井运输中动态路径规划与调度的耦合优化难题，为复杂巷道环境下的高效安全运输提供了新方案。

  2026年02期 v.47;No.456 224-228页 [查看摘要][在线阅读][下载 2154K]
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• 《煤矿机械》稿约

  <正>《煤矿机械》是黑龙江科技大学主管、哈尔滨煤矿机械研究所主办的国内外公开发行的综合性学术刊物,欢迎专家赐稿。编辑部采用双盲制审稿,按稿件编发程序,一视同仁,择优编排。1.征稿范围本刊刊登煤矿机械及矿山设备的科研、设计、制造、使用和维修等诸多方面的先进经验、革新成果、发展方向、新技术应用、各种冷热加工新工艺、新装备。主要报道煤矿采煤、掘进、运输、支护、提升、排水、通风等设备及露天煤矿机械和选煤设备的研究、设计、制造、使用、维修等方面的最新技术经验和成果,同时报道通用机械的新技术、新工艺和新材料及成果等有创见的学术论文、重要科研项目研究成果、重大学术问题的述评。本刊对各类基金项目成果论文优先发表。请在页脚处注明资助基金名称和编号,并附证明复印件。

  2026年02期 v.47;No.456 229页 [查看摘要][在线阅读][下载 612K]
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