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刮板输送机作为煤矿井下采煤工作面原煤运输设备,其可靠性直接影响采煤效率。随着刮板输送机研发和制造技术的快速发展,刮板输送机可靠性得到很大提高,刮板输送机机头尾、中部段等已基本能满足各类地质条件和煤质的工况,目前含矸量较大煤矿,刮板输送设备驱动刮板链的链轮可靠性相对较低。
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煤矿地质探放水的主要任务是通过技术手段对矿井水文地质条件进行探测,分析地下水位的动态变化、水质特征及其对矿井生产的影响,进而制定相应的探放水措施,及时将井下积水安全有效地排放至地面,防止地下水对矿井生产和安全造成危害。
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锚杆支护智能化和自动化是解决上述问题的主要途径。需要解决的技术问题包括自动定位、自动铺网、自动钻孔、自动填装锚固剂、自动安装锚杆、自动紧固锚杆、自动监测锚杆合格状态、自动记录合格锚杆数量、自动防止人员接近,以及参数实时监控及上传、对台车地面远程监视控制等。
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为实现灾害的精准预测及高效防控,需对工作面进行危险性评价[3-4]。诸多学者针对煤矿不同灾害类型的危险评价方法进行研究。为进行冲击地压危险性评价,窦林名等[5]提出综合指数法;葛志会等[6]建立了模糊综合评价方法;王爱文等[7]提出了临界应力指数计算方法,量化评价了巷道冲击地压危险性。
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瓦斯是矿井中不可避免的危险因素之一,其分布规律直接关系到矿井的安全生产。特别是在采空区,瓦斯的积聚和释放往往受到多种因素的影响,使得瓦斯防治工作变得尤为复杂和关键[1]。采掘活动中,煤体与围岩经历压力释放与透气性提升的变化,并且伴随岩石裂隙的逐渐扩大趋势。
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我国煤炭产量数据表明,薄煤层开采产量仅占煤炭总产量的7%左右。目前,薄煤层开采普遍面临着生产效率低下、经济效益不佳及安全难以保障等问题。此外,在一些同时赋存薄煤层和中厚煤层的矿区,由于薄煤层的开采较为缓慢,导致其下方的中厚煤层无法及时被开采。一些煤矿不得不放弃部分薄煤层资源,出现了采厚弃薄的资源浪费现象。
压风空气钻进依赖风力排渣,钻孔施工时不仅粉尘污染大,遭遇喷孔时还容易造成人员伤害并引发瓦斯超限。为此,研究人员设计了各类防护装置[4-6],可有效降低粉尘污染并抑制喷孔对施钻的不利影响。但是,上述防护装置缺少对钻孔内部因热量集聚而引起的自燃事故的监控,存在一定的安全隐患。
对于工作面的无人化掘进,防止人员 误闯入、设备安全高效运作成为核心问题。 目前国 内通过超带宽(UWB)技术来检测人员位置信息及 工作状态[2-4] ,但 UWB 技术的实现需人员需佩戴对 应的标识卡,在井下多变的环境中,标识卡的遗失、 损坏问题变得尤为突出,失去标识卡的人员在井下 无法检测其位置、状态,处于无保护的游离状态。
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随着煤矿机械化采煤技术的不断发展,综采工作面粉尘防治问题日益受到关注。采煤机在截割煤层过程中产生大量煤尘,尤其是细小的可吸入粉尘,对工人的健康和作业环境构成了严重威胁[1-2]。传统的喷雾降尘装置在雾化效果和覆盖范围上存在不足,难以有效应对高浓度粉尘区域[3]。
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以42CrMo为原材料的导向套是煤矿用液压支架千斤顶中的关键结构件之一。近期某公司生产的一批导向套在粗车或精车后发现裂纹,裂纹的存在严重影响产品的质量。由于发现裂纹的工序为粗车和精车,上游工序有选料、锻造和热处理,而分析是哪一工序过程产生的裂纹至关重要。
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顺槽沿煤层顶板掘进一般用于松软破碎煤层放顶煤开采工作面,不但可以解决松软破碎煤层随掘随冒难题,还可以提高开采效率[1]。但由于工作面中部要沿煤层底板布置,而两端沿煤层顶板布置,工作面底板就形成了“锅底”形状,给工作面三机配套带来了较大困难。
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随着矿用芳纶输送带在各个领域的广泛应用,其损伤问题也逐渐凸显出来。常见的损伤类型包括断裂、磨损、接头伸长等。这些损伤不仅会影响输送带的正常运行,降低运输效率,而且如果不能及时检测和修复,还会导致输送带的进一步损坏,甚至引发严重的生产事故[2]。
传统煤矿作业通常是由人工完成各项工作,但是在人工工作模式下,不仅工作效率难以提升,而且煤矿工人每天需要面临的安全风险较高。目前很多先进企业在朝着集控化、信息化和自动化方向发展,机电设备自动化能够提升使用性能,与传统人工操作相比具有效率高等优势[1]。
通过对数字孪生体技术的研究,与煤矿安全生产管理的不同层面相结合,谢军峰等[3]提出将5G通信技术、物联网技术和云计算等技术引进煤矿生产,构建数字孪生智能工作面,实现智能化操控采煤平台;安成等[4]提出构建掘锚一体化智能综掘技术,将综掘机运行参数和掘后支护工程质量验收参数相结合,实现快速综掘效果。
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近年来,随着综合机械化开采水平的提高,年消耗回采巷道数量大幅增加,而掘进水平尚未得到相应提高,综掘平均月进尺仅180m,综采工作面平均月消耗巷道超600m,全国煤矿掘进队与综采队平均配比3.1∶1.0,采掘比例失衡,严重制约了煤炭安全高效开采[1-2]。
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