工矿自动化

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王雷, 李梁, 张黎, 王宇名

2017, 43(6): 1-5. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.001

<摘要>(46) <HTML> (9) <PDF>(16)

摘要:
针对煤矿井下顶管施工中顶进系统的4个油缸出现不同顶进速度时会引起顶管方向偏移的问题，设计了一种基于负载敏感控制技术的矿用顶管掘进机顶进液压系统，介绍了顶管掘进机结构和工作原理，详细分析了液压系统工作原理和参数计算。液压系统采用电液控制的四联负载敏感多路阀调节油泵流量和压力，使得每个顶进油缸的速度不受外部负载变化的影响，从而实现了同步顶进，减少了各油缸顶进速度不均衡造成的顶偏现象。

无线液压支架控制器设计

郭峰, 牛一村

2017, 43(6): 6-10. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.002

<摘要>(75) <HTML> (16) <PDF>(8)

摘要:
针对有线液压支架控制器在实际操作过程中存在的布线困难、易损坏、操作范围受限等问题，设计了一种无线液压支架控制器，介绍了以MSP430F149为控制核心的硬件电路设计，阐述了基于事件触发的控制器软件设计思路及按键中断服务程序和通信中断服务程序设计方案。测试结果表明，该无线液压支架控制器实现了单台液压支架控制、邻架控制及支架成组控制，数据传输速率为115 200 bit/s，误码率为0，控制距离达25 m，待机功耗仅为10 mW，支架动作响应时间不超过500 ms。

液压支架初撑力手动增压装置设计与应用

曹连民, 郭震, 仲崇涛, 孙士娇, 张震

2017, 43(6): 10-14. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.003

<摘要>(52) <HTML> (12) <PDF>(8)

摘要:
针对液压支架初撑力不足导致的工作面顶板过早离层、切顶线前移和煤壁片帮等安全问题，设计了一种液压支架初撑力手动增压装置。该增压装置与原升架液压系统的液控单向阀并联，在不影响正常升架的前提下通过手动操作补液增压，提高支架初撑力。对应用手动增压装置前、后的增压控制回路进行AMESim建模及仿真，通过对比分析发现，手动增压装置的增压效果明显；在某煤矿工作面ZY8500/21/45D型支架上进行现场试验验证液压支架初撑力的增压情况，结果表明，该手动增压装置能够显著提升支架初撑力，满足煤矿开采需求。

煤矿安全监控系统异常数据分析检验方法

邢呈呈

2017, 43(6): 14-17. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.004

<摘要>(75) <HTML> (15) <PDF>(8)

摘要:
从煤矿安全监控系统升级改造方案中对数据分析和伪数据识别的需求入手，以瓦斯数据为例，分析了3种最常见的伪数据类型及其产生原因。针对传感器标校产生的伪数据，提出应增加专门针对伪数据识别的标校实验；针对电磁干扰产生的伪数据，提出通过预先在传感器程序中埋入误码来模拟干扰点瓦斯浓度值的方法；针对传输或者设备故障产生的伪数据，提出随机制造传感器或者传输线路故障，观察数据处理结果的方法。对某厂家的安全监控系统进行模拟检验，验证了所提方法的有效性和可行性。

煤矿安全监控系统及组成设备抗干扰设计

朱前伟

2017, 43(6): 18-21. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.005

<摘要>(100) <HTML> (11) <PDF>(8)

摘要:
针对现有煤矿安全监控系统及组成设备抗干扰能力较差的问题，根据国家煤矿安全监察局对煤矿安全监控系统升级改造提出的“增强系统及组成设备的抗电磁干扰能力”的要求，从设备机械结构设计、硬件电路设计、软件设计等方面阐述如何提高目前安全监控系统及组成设备的抗干扰能力。实际应用结果表明，采用本文所述抗干扰设计的设备可通过3级静电放电抗扰度试验、2级射频电磁场辐射抗扰度试验等试验项目。

母杜柴登矿立井井塔结构振动分析

谢明军, 关伟, 曾德军

2017, 43(6): 22-25. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.006

<摘要>(80) <HTML> (12) <PDF>(7)

摘要:
母杜柴登矿立井井塔在68.37 m楼层上安装有一套提升系统，当提升机组以13 m/s全速运转时，井塔第7层西区楼板的中部及第6层南区、北区楼板的中部楼板体系产生了较大的振动。针对上述问题，采用振动动态测试方法对提升机组、井塔不同位置的时域和频域信号进行了测量和分析，结果表明，井塔第6层、第7层楼板的自振频率非常接近提升机组电动机的固有振动频率（22.1 Hz），需调整提升设备的动力系统或井塔的第6层、第7层楼板体系的刚度，避免提升机-井塔结构耦合体系发生共振；随着提升速度的增加，第6层、第7层楼板的振动烈度逐渐变大，需提高提升设备机座与基梁间的装配精度，降低楼板振动位移。

油浸式电力变压器故障与其本体外表面温度关系分析

邓世建, 张宽, 胡继普, 吕忠友, 祁建山, 魏东

2017, 43(6): 25-31. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.007

<摘要>(58) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
采用“部件-故障原因-温升现象”的3层结构对油浸式电力变压器故障进行了分类，总结了各类故障产生的原因，分析了各类故障对变压器外表面温度变化的影响。结果表明：铁芯及夹件、绕组及引线、分接开关、绝缘系统和油箱及底座等故障都会引起变压器外表面温度升高；冷却系统故障必然导致变压器外表面温度升高；一部分进出线套管故障会引起变压器外表面温度升高；大多数保护和测量装置故障会引起变压器温度升高。从而得出了油浸式电力变压器故障与其本体外表面温度的初步关系，即变压器故障大多会导致变压器外表面温度升高。

Offset Tracking在煤矿沉陷区地表大变形监测中的应用研究

陈顺, 郑南山, 祁云, 班盟

2017, 43(6): 32-37. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.008

<摘要>(58) <HTML> (9) <PDF>(6)

摘要:
针对传统煤矿沉陷监测方法存在监测周期长、提取的矿区地表变形量准确率不高的问题，提出将Offset Tracking技术应用到煤矿沉陷区地表大变形的监测中。以张双楼煤矿作为研究对象，应用Offset Tracking技术对该煤矿沉陷区的SAR影像进行处理，采用互相关系数过采样因子法建立地形起伏与噪声偏移量模型，使用最小二乘模拟轨道偏移分量，获取了矿区方位向和距离向的二维变形图和矿区变形信息。利用实测数据对Offset Tracking技术的监测结果进行评价，结果表明，利用Offset Tracking技术监测到的矿区最大沉降位置和变形方向与实测数据基本一致，误差仅为1 cm，说明Offset Tracking 技术能够准确、有效地监测煤矿沉陷区地表大变形，为煤矿沉陷区的合理治理提供依据。

远距离下保护层开采上覆煤岩层采动应力场数值模拟研究

杨贺, 邱黎明, 汪皓, 张子阳, 赵聪

2017, 43(6): 37-41. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.009

<摘要>(55) <HTML> (12) <PDF>(5)

摘要:
为了研究开采下伏8号煤层能否缓解赵庄煤矿主采3号煤层开采过程中的强矿压显现问题，采用FLAC3D软件模拟远距离下保护层开采方案，分析了下保护层8号煤层开采前后被保护层3号煤层采掘过程中的应力峰值、应力分布及塑性范围。结果表明，随着下保护层8号煤层工作面的推进，被保护层3号煤层工作面在倾向上的应力整体呈“M”型分布，煤体两端呈现应力集中，中部区域应力较低，使布置于中部卸压区的3号煤层工作面巷道围岩产生不同程度的卸压；下保护层8号煤层开采后，被保护层3号煤层工作面的煤体应力峰值减小约18%，采动影响距离减小约10 m，且应力集中程度减弱，工作面煤体基本未出现新的塑性区域。

基于Logistic回归的大采深厚煤层冲击地压预警

吴健波, 王恩元, 任学坤, 王笑然

2017, 43(6): 42-46. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.010

<摘要>(39) <HTML> (8) <PDF>(5)

摘要:
针对大采深厚煤层冲击地压监测预警难题，分别建立了基于常规指标（支护阻力、钻孔应力和瓦斯浓度）及常规指标（支护阻力、钻孔应力和瓦斯浓度）与地球物理指标（微震平均震源距、微震日能量、微震日频次、电磁辐射强度）综合的Logistic回归冲击地压预警模型，得到了冲击地压危险性（发生概率）与监测指标之间的定量表达式，并结合千秋煤矿现场实测数据对冲击地压预警模型进行验证。研究结果表明,基于综合指标Logistic回归的冲击地压预警模型预测准确率达89.2%，其拟合优度和预测准确率均优于基于常规指标Logistic回归的冲击地压预警模型。

煤矿探测机器人行走机构设计与步态分析

蔡李花, 方海峰, 高进可, 吴群彪, 李允旺

2017, 43(6): 47-51. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.011

<摘要>(41) <HTML> (10) <PDF>(5)

摘要:
为了适应煤矿井下复杂地形，设计了一种煤矿探测机器人行走机构：躯体为圆形，6条腿均布在躯体四周；躯体及腿部采用高强度铝合金材料，整机仅800 g。对该机器人直线行走步态、原地转向步态及其运动能力进行了分析。采用Solidworks和ADAMS软件建立了机器人仿真模型，对其进行仿真及样机试验，结果表明，机器人单次旋转动作的最大完成角度达24°，最多2次旋转操作即可完成任意角度转向；机器人直线行走时平均速度达0.1 m/s，其位移、速度及加速度变化较规律，运动较平稳，没有出现剧烈抖动。

带式输送机控制系统硬件在环仿真测试系统

徐辉, 张学军, 李继来

2017, 43(6): 52-55. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.012

<摘要>(61) <HTML> (17) <PDF>(11)

摘要:
带式输送机控制系统研发过程中需要模拟煤矿现场环境进行性能验证，而在实验室建设与煤矿现场环境完全一致的物理环境，投入巨大。针对该问题，设计了一种带式输送机控制系统硬件在环仿真测试系统。带式输送机控制系统通过采集硬件平台模拟的带式输送机运行状态、现场环境参数及运输工况，并结合输入的带式输送机驱动方式、驱动设备等配置参数执行相应的控制策略。带式输送机运动学模型根据带式输送机控制系统的控制输入进行带式输送机运行状态迭代，迭代结果通过硬件平台反馈至带式输送机控制系统，从而完成闭环反馈控制，实现对带式输送机控制系统性能的验证。仿真测试结果验证了该系统的有效性。

煤岩体相似材料声波速度敏感性正交试验研究

周金, 王雷生

2017, 43(6): 55-59. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.013

<摘要>(40) <HTML> (9) <PDF>(5)

摘要:
针对现有研究大多针对煤岩体相似材料的力学性质，而少有对其声波速度变化规律进行分析的问题，选用煤泥、砂子、水泥和水为原料制备煤岩体相似材料，采用极差分析方法就不同配比对相似材料声波速度的影响进行了正交试验研究。结果表明：相似材料的声波速度与煤岩体相近，可在较大范围进行调整，符合煤岩体声波速度指标对相似材料的要求；水泥含量对相似材料的声波速度有明显的影响，煤泥含量对声波速度的影响次之，砂子含量对声波速度的影响不显著，且声波速度与水泥含量和煤泥含量呈正相关关系；相似材料的纵波速度和横波速度之间存在较好的线性正相关性。通过对试验数据进行多元线性回归分析，得到了确定相似材料配比的经验方程，便于制备满足声波速度要求的煤岩体相似材料。

一种新型电力机车牵引换流器设计

张红涛, 牛小伟

2017, 43(6): 60-64. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.014

<摘要>(33) <HTML> (9) <PDF>(5)

摘要:
针对传统交直交电力机车牵引系统存在主电路结构复杂、功率和电压水平受限等问题，基于采用全桥型子模块的模块化多电平换流器结构，设计了一种单相AC-三相AC电力机车牵引换流器，可直接驱动三相异步牵引电动机，从而取消了车载降压变压器，降低了电力机车牵引系统的复杂度。通过建立该换流器在两相同步旋转dq坐标系的数学模型，提出了一种外环定交流电压控制策略和内环直接电流控制策略。仿真结果验证了该换流器及控制策略的有效性。

煤矿节能减排多目标优化研究

黄华

2017, 43(6): 64-68. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.015

<摘要>(39) <HTML> (9) <PDF>(6)

摘要:
针对传统煤矿节能减排优化模型选取的目标函数比较单一的问题，构建了涵盖经济效益、能源消耗、污染物排放量等目标函数的煤矿节能减排多目标优化模型，并应用基于改进的蝙蝠算法寻找3个目标函数之间的优化解，实现了经济效益最大化、能源消耗最低化、污染物排放量最少化的优化结果。仿真结果表明，相比于PSO-E、NSGA-II算法，改进的蝙蝠算法能够在较短的迭代步数内获取较高的个体适应度，且能够实现较佳的多目标优化结果，符合节能规划的目标需求。

一种矿井主要通风机故障诊断系统

王浩宇, 陈颖, 缪燕子, 陈炳光

2017, 43(6): 69-71. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.016

<摘要>(30) <HTML> (9) <PDF>(4)

摘要:
采用经极限学习机训练的神经网络建立故障诊断模型，基于该模型设计了一种矿井主要通风机故障诊断系统，介绍了该系统的软硬件设计方案。测试结果表明，该系统中极限学习机算法运行时间仅为0.031 3 s，故障诊断准确率不低于97.35%，其实时性和准确性优于基于BP神经网络、ELMAN神经网络、经支持向量机训练的神经网络等模型的主要通风机故障诊断系统。

榆阳煤矿风积砂高水膨胀材料充填开采试验

陈拓其, 党西峰

2017, 43(6): 72-76. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.017

<摘要>(44) <HTML> (11) <PDF>(5)

摘要:
以榆阳煤矿2307综采充填工作面为背景，采用风积砂高水膨胀材料充填技术进行了开采试验。充填材料主要为风积砂、粉煤灰、石膏、生石灰等常用建筑材料，根据充填材料要求并通过试验确定了配比为风积砂366.3 kg/m3、粉煤灰366.3 kg/m3、辅料81.6 kg/m3、水650.8 kg/m3；按照满足直接顶不出现初次断裂的条件，得出充填步距为6.4 m；采用2套充填能力为180 m3/h的充填料浆制备装置和充填管路对工作面采空区进行充填，充填能力达360 m3/h；提出了具体的充填工艺流程。试验结果表明，工作面无明显来压现象，充填体强度基本满足要求，巷道围岩变形较小，有效控制了地表下沉，达到了保水采煤的目标，提高了矿区经济效益。

基于信息融合的煤矿绞车健康诊断系统设计

张国栋, 祁瑞敏

2017, 43(6): 76-79. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.018

<摘要>(37) <HTML> (8) <PDF>(4)

摘要:
针对传统的绞车故障诊断方法存在滞后性和缺乏对早期故障的预测能力的问题，设计了基于信息融合的煤矿绞车健康诊断系统。该系统以LabVIEW软件为开发平台，利用传感器采集绞车的振动信号，通过计算获取振动信号基本概率赋值，从而提取特征信号，然后采用D-S证据理论进行信息融合，根据融合规则判定绞车是否健康运行。测试结果验证了该系统的可行性。

末端负荷不确定的自动恒压供水系统设计

田锦钊, 孟宪波, 周余强, 张小松

2017, 43(6): 80-83. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.019

<摘要>(69) <HTML> (8) <PDF>(9)

摘要:
针对某采区供水系统末端负荷用水量不能确定的问题，提出了一种多台水泵自动恒压供水系统的设计方案。该系统采用PLC及变频器控制水泵，确保在末端负荷变化大时，自动调节水泵功率和数量，从而实现恒压供水。实际应用结果表明，该系统既保证了设备冷却水系统及防尘水系统所需要的水压，又避免了水压大幅波动问题，降低了采掘工作面设备故障率。

无线低功耗液压支架压力监测系统设计

胡亮

2017, 43(6): 83-86. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.020

<摘要>(48) <HTML> (8) <PDF>(9)

摘要:
针对目前液压支架监测系统可靠性、实用性差的问题，设计了一种基于SmartMesh IP网络的低功耗液压支架压力监测系统。该系统基于链状网络设计，压力采集传感器具备全网休眠、信号中继、超低功耗的特点，电池备用时间可达1 a以上；系统无需专门的中继器，实现了真正意义上的无线监测。

AQ 1029－2017《煤矿安全监控系统及检测仪器使用管理规范》(报批稿)

孙继平

2017, 43(6): 87-94. doi: 10.13272/j.issn.1671-251x.2017.06.021

<摘要>(88) <HTML> (7) <PDF>(7)

摘要:
本标准规定了煤矿安全监控系统及检测仪器的装备、设计和安装、传感器设置、使用与维护、系统及联网信息处理、管理制度与技术资料等要求。本标准适用于全国井工煤矿，包括新建和改、扩建矿井。