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| 1 | 智能化煤矿数据模型及复杂巨系统耦合技术体系显示文摘煤矿井下同步运行着通信、传感、控制等大小上百个子系统,形成了越来越复杂的智能化巨系统。针对整个矿井智能化巨系统缺乏统一数据模型、传感器数据不完备、跨系统数据融合等难题,提出统一的多源异构数据融合处理方法——基于“分级抽取-关联分析-虚实映射”的数据逻辑模型,构建了完整的煤矿井下跨系统全时空信息数字感知体系,形成集井下现场生产状态、采掘空间信息、煤机装备状态、风险信息等多参量、多尺度、全时空特性的数据感知方案;基于煤矿多源异构关系数据的信息“实体”和虚实映射机理,提出基于知识需求模型的信息实体主动匹配、推送策略与自动更新机制,解决数据实时连接及迭代更新难题;提出基于“ABCD”(即人工智能(Artificial Intelligence)、区块链(Blockchain)、云计算(Cloud computing)、大数据(Big Data))的智能化煤矿系统耦合技术,以煤矿安全保障系统耦合为例阐述了复杂巨系统数据交互、融合过程;建立了智能化煤矿数据标准体系;给出了煤矿复杂巨系统的统一数据模型及决策机制的理论和方法,建立了满足多目标决策下的智能化煤矿系统安全、高效、稳定运行体系。相关技术在陕煤张家峁煤矿应用,突破了多源异构系统的一体化集成技术,建成了全矿井跨域融合智能综合管控平台,构建了全时空信息感知及实时互联机制,打通多系统、多层面、多部门的业务数据壁垒,实现全矿井58个在用子系统和34个新建子系统的数据融合和运行决策优化。 | 王国法 任怀伟 赵国瑞 巩师鑫 杜毅博 薛忠新 庞义辉 张潇 | 2022 | 煤炭学报2022，47，1： | 36 |
| 2 | 宏观顶板活动支架增阻类型与预测模型显示文摘回采工作面顶板活动引起支架动态增阻,为预测支架工作阻力随时间演化过程,采集石圪台煤矿31201工作面、千树塔煤矿13302工作面、长平煤矿5302工作面2263个割煤循环矿压监测数据,分析不同回采阶段的支架增阻规律。根据支架工作阻力演化特征,将支架增阻曲线划分为第1类增阻曲线和第2类增阻曲线。引入广义开尔文模型和Maxwell模型描述宏观顶板的缓慢和剧烈活动,建立四区支撑的宏观顶板增阻预测结构模型,预测长平矿综放开采支架增阻过程,研究结果表明:①典型顶板支架增阻曲线可以划分为2类。第1类增阻曲线由顶板缓慢活动引起,呈收敛特征,支架增阻力和增阻率小;第2类增阻曲线由顶板剧烈活动引起,支架增阻明显且增阻率大。②长平5302工作面来压期间支架第1类增阻曲线概率为38.2%,第2类增阻曲线概率为61.8%。③基于四区支撑的宏观顶板增阻模型能较好地预测回采期间支架增阻过程。④增加初撑力能够减小支架增阻率和增阻量。⑤长平5302工作面支架为第1类增阻曲线时,支架工作阻力不超过11 MN,安全阀不开启。当支架为第2类增阻曲线时,6.2 h支架工作阻力达到11 MN,安全阀开启。为了避免支架压架事故,5302工作面应在6.2 h内完成1个采煤循环。 | 徐刚 范志忠 张春会 于健浩 张震 刘前进 李正杰 卢振龙 | 2021 | 煤炭学报2021，46，11： | 8 |
| 3 | 基于支架载荷的矿压双周期分析预测方法显示文摘矿压动态预测是顶板管理和顶板灾害防治的重要手段,也是矿山压力与岩层控制领域的难点问题,目前国内外缺乏成熟、可靠的动态预测方法。采用现场实测、数据挖掘以及理论分析方法,从支架载荷在时间和空间2个方面周期性变化规律入手,构建了矿压双周期动态分析预测模型。从时间角度,基于覆岩结构及支架围岩关系分析,通过理论推导得到了3类液压支架载荷时序增阻函数,主要包括指数函数、线性函数、对数函数,通过实测数据验证,认为12401工作面支架载荷时序曲线由单一函数和分段函数构成,主要分为4种类型:单纯指数函数,单纯对数函数,对数+线性函数,对数+指数函数,采用滑动窗口动态预测方法和最大拟合优度的准则,建立了采煤循环内液压支架载荷拟合预测模型。从空间角度,分析了循环末阻力随工作面推进度的周期性变化特征,采用系统聚类和K-means两种聚类方法对周期性曲线进行分类并建立模板曲线,采用延伸窗口动态预测方法和最大匹配度准则,建立了循环末阻力模板曲线匹配预测模型。通过软件开发,实现了电液控制系统中立柱压力数据的采集、预处理、矿压特征指标分析、拟合预测、匹配预测等功能,以神东上湾煤矿12401工作面支架载荷数据进行初步预测实践,支架载荷及循环末阻力预测准确率86%以上。矿压双周期预测模型是结合覆岩运动模型和支架载荷实测数据而提出的矿压动态预测新方法,可为综采工作面顶板管理、围岩控制策略的超前制定提供参考。 | 尹希文 徐刚 刘前进 卢振龙 于秋鸽 张震 | 2021 | 煤炭学报2021，46，10： | 7 |
| 4 | 防突预警系统在东李煤矿的应用及效果分析显示文摘以瓦斯灾害较为严重的贵州东李煤矿为例,从防突预警系统的结构、指标考察过程和典型案例3方面阐述了系统的建设应用情况。在指标考察过程中,统计了2020年8月10日—30日的局部预测(效检)结果,通过计算波动特征的方法,从17种预警指标中优选了3个与K 1值具有较好趋势性的指标;通过预警指标A计算得出的煤层瓦斯含量与矿井实测的防突预测指标K 1反算的瓦斯含量结果相符,进一步验证了预警指标A的有效性。考察期间,有效超前捕捉到一次由煤层突然变厚引起的瓦斯涌出异常现象,展现了系统良好的预测预警功能。 | 王麒翔 | 2021 | 能源与环保2021，43，7： | 4 |
| 5 | 基于MRDA-FLPEM集成算法的综采工作面矿压迁移预测显示文摘基于液压支架工作阻力监测数据对综采工作面矿压进行预测,是实现工作面顶板周期来压超前预警的有效手段,对于动态改善支架适应性和优化围岩支护质量具有重要意义。然而,地下采场环境特殊,液压支架所处工作面位置不同耦合围岩变工况复杂开采条件易造成支架工作阻力数据时序分布差异化,同时生产过程存在非线性和不确定性等特点,严重影响数据驱动模型的预测精度。因此,针对综采工作面液压支架支护过程中耦合变工况影响支架工作阻力数据分布导致的预测模型失准的问题,提出一种基于流形正则域适应函数链接预测误差集成算法的综采工作面矿压预测方法。该方法首先采用流形正则域适应算法寻找特征映射矩阵,将源域和目标域数据的特征信息统一映射至公共空间,以保持耦合变工况下源域和目标域数据几何结构分布一致性;然后基于函数链接预测误差法,在公共空间利用源域数据建立预测模型得到相应液压支架工作阻力的预测值,从而完成综采工作面矿压超前预测,同时降低多工况数据时序分布差异对模型精度的影响。结果表明:该集成算法可改善多工况数据分布差异对预测模型精度的影响,提高模型鲁棒性和泛化能力,为后续分析工作面矿压显现规律,超前适应采场环境变化,指导工作面正常回采提供依据。 | 巩师鑫 任怀伟 杜毅博 赵国瑞 文治国 周杰 | 2021 | 煤炭学报2021，46，S01： | 4 |
| 6 | 煤矿智能地质保障系统研究进展与展望显示文摘煤矿地质保障系统是智能化煤矿建设和生产的重要内容,地质透明化是智能地质保障的努力方向。首先从地质勘探设备、地质建模软件、地质数据处理、智能工作面装备等多方面回顾了国内外煤矿地质信息技术发展;然后重点分析了我国智能地质保障系统的技术进展,包括隐蔽致灾地质因素探测技术、地测数据动态获取与地质灾害监测技术、多源数据融合与地质大数据技术、煤矿GIS“一张图”与地质云技术、透明化地质建模与可视化技术、地质保障智能分析技术等。在此基础上,对我国智能地质保障系统建设中的难点问题进行了分析,指出煤岩层识别、地震智能解释和点云三维重建等动态地质测量数据获取技术尚未取得突破性进展,各类地质软件在数据开放性上存在不足,数据格式不能兼容和统一,多源地测数据共享与融合处理能力有待提高,基于大数据和人工智能技术开展地质预测预报和地质隐患防控还需要深入研究。最后探讨了煤矿智能地质保障系统的发展方向,认为地球物理探测装备与基于深度学习的智能解释、全要素多尺度动态地质模型及数值模拟、隐蔽致灾因素智能分析与预测、基于地质模型的矿山动态生产规划等四大方向将在智能矿山建设中发挥重要作用。综上所述,本研究能为矿山智能化地质保障系统建设和采掘应用提供有益的参考。 | 李梅 毛善君 赵明军 | 2023 | 煤炭科学技术2023，51，2： | 2 |
| 7 | 基于时空关联分析的采煤工作面顶板压力预测方法显示文摘顶板压力一般通过液压支架工作阻力进行度量,基于深度学习的顶板压力预测方法效果受训练样本集影响极大,而训练样本集的构建依赖于时间窗口的选择和紧密关联液压支架群的识别,但现有方法依靠人工经验来确定时间窗口,且忽略了不同液压支架之间的关联性,严重阻碍了顶板压力预测精度的提高。针对上述问题,提出了一种基于时空关联分析的采煤工作面顶板压力预测方法。首先,通过计算同一液压支架工作阻力序列在时间维度上的灰色关联度,选择最优时间窗口。然后,通过计算不同液压支架工作阻力序列在空间维度上的灰色关联度,获得最优辅助矩阵,识别出紧密关联液压支架群。最后,基于最优时间窗口和最优辅助矩阵,确定每个训练样本的标签和对应特征,完成训练样本集构建,以对长短时记忆(LSTM)模型进行训练来预测顶板压力。实验结果表明,与依赖人工经验构建训练样本集完成LSTM模型训练的方法相比,本文方法有效降低了顶板压力预测误差。 | 罗香玉 刘俊豹 罗颖骁 解盘石 伍永平 | 2022 | 工矿自动化2022，48，1： | 2 |
| 8 | 液压支架静力学结构的分析与优化显示文摘对液压支架的静力学性能进行有限元模拟分析,依据分析结果,对承受应力较大的顶梁结构进行优化计算。结果表明,优化后的顶梁受到的应力减小,且其自身的重量有所下降,优化效果较好。可将该优化方案应用到液压支架的其他构件的优化中,以提高液压支架的整体性能。 | 曹博涛 孙宁 | 2021 | 机械管理开发2021，36，9： | 2 |
| 9 | 基于LSTM网络的矿山压力时空混合预测显示文摘矿山压力失衡引起的顶板事故是矿山重大事故之一,超前感知综采工作面矿山压力的变化对保证煤层安全高效具有重要意义。为了提高矿压预测准确性,文中提出了一种基于LSTM网络的时空混合预测模型。该模型采用两个独立的LSTM网络分别提取采空区侧和支架移架侧的压力特征,然后将得到的数据通过全连接层融合,从而实现对矿压的共同预测。文中以MSE和MAE来评估基于LSTM的时空混合模型的预测效果,实验结果表明MSE和MAE分别下降了24.49%和35.24%,说明基于LSTM的时空混合预测模型优于传统LSTM预测模型,且时空混合模型预测方法较传统模型具有更高的可靠性和准确性,能够实现工作面推进过程中对矿压变化的有效预测。 | 余琼芳 牛冬阳 | 2023 | 电子科技2023，36，2： | 1 |
| 10 | 液压支架时空区域支护质量动态评价显示文摘液压支架支护过程是一个时间、空间上的动态变化过程,目前液压支架支护质量评价大多关注支架静态特征,对支架立柱压力动态变化研究较少。针对上述问题,采用深度学习方法构建了一种基于改进型LeNet-5网络的液压支架时空区域支护质量动态评价模型。首先,将工作面液压支架立柱压力数据进行预处理(缺失值填充、异常值处理、筛选、排序等),得到较为完整的液压支架压力数据。其次,将预处理后的液压支架立柱压力数据按照时间和空间排列,并提取反映智采工作面液压支架支护情况的初撑力、循环末阻力、时间加权阻力、阻力空间分布情况等重要特征量,将压力时间序列和空间序列组合为时间-空间二维总时空压力矩阵。再次,根据工作面支护要求,将时空区域支护质量划分为支护质量初步恶化、支护质量持续恶化、支护质量深度恶化、支护质量保持一般、支护质量初步优化、支护质量持续优化、支护质量保持良好7类,在总时空压力矩阵上使用滑动窗口按照一定间隔截取给定大小的子矩阵,将子矩阵与7类时空区域支护质量一一对应,形成样本和标签。最后,将样本和标签输入改进型LeNet-5网络进行训练,构建液压支架时空区域支护质量评价模型,实时评价该区域支架支护情况。实验结果表明:基于改进型LeNet-5网络的液压支架时空区域支护质量评价模型可用于工作面区域内支护质量动态效果辨识,为现场操作人员有针对性地调整液压支架支护状态提供依据,分类准确率为85.25%,比基于LeNet-5网络的模型提高了12%。同时,改进型LeNet-5网络在训练过程中能较快地收敛到最优解,加快了网络训练速度,验证了改进型LeNet-5网络用于智采工作面液压支架时空区域支护质量评价的优势。 | 贾思锋 付翔 王然风 王宏伟 王朋飞 | 2022 | 工矿自动化2022，48，10： | 1 |
| 11 | 东水泉煤矿围岩变形智能感知技术研究显示文摘矿井围岩失稳变形与破坏致灾对煤矿安全生产造成的威胁极大。为了提高采区围岩控制水平,解决矿井围岩失稳致灾影响生产的问题,以东水泉煤矿1106工作面为工程背景,采用现场调研与探测,数据分析及效果评估等方法,设计了1106工作面及回采巷道围岩变形监测方案,构建了矿井围岩变形智能感知系统,采集并分析了围岩变形参数。结果表明:巷道顶板离层仪深浅基点移动量小,锚杆应力主要集中于0~10 MPa,锚索应力最大值42 MPa,钻孔应力值均<8 MPa,巷道围岩处于稳定状态,能够实现矿井安全回采。对东水泉煤矿围岩变形智能感知技术的研究,实现了围岩灾变信号实时拾取与围岩变形参数智能分析,为矿井安全高效生产提供保障。 | 冯一飞 唐军 吴琼 高文斌 崔俭波 | 2023 | 绿色科技2023，25，24： | 0 |
| 12 | 综采工作面矿压监测方法与应用研究显示文摘为了有效保证煤矿综采工作面的安全性和稳定性,做好矿压监测工作非常关键,能有效保证综采工作面的受力稳定,避免产生安全隐患。基于此,本文结合某综采工作面的工作案例,对本次综采工作面矿压监测工作方法进行分析,同时提出矿压监测工作的相关应用策略,有效保证整个综采工作面的工作安全性,防止出现严重的经济损失和人员伤亡,为后续类似工作的顺利实施提供相关参考和借鉴。 | 张浩 | 2023 | 山西化工2023，43，5： | 0 |
| 13 | 基于可变时序移位Transformer-LSTM的集成学习矿压预测方法显示文摘现有的矿压预测模型多为依赖固定长度时序序列特征的单一预测模型,难以准确捕捉矿压时序数据的复合特征,影响矿压预测的准确度。针对该问题,提出一种基于可变时序移位Transformer-长短时记忆(LSTM)的集成学习矿压预测方法。基于拉依达准则和拉格朗日插值法,剔除矿压监测数据中的异常值,插入缺失值,并进行归一化预处理;提出可变时序移位策略,划分不同尺度的矿压时序数据,避免固定长度时序序列可能存在的数据偏移问题;在此基础上,构建基于Transformer-LSTM的集成学习矿压预测模型,通过结合注意力机制和准确的时序特征表示能力,多层次捕捉矿压变化规律的动态特征,采用集成学习的投票算法,联合预测矿压数据,克服单一预测模型的局限性。实验结果表明:采用集成学习的投票算法可降低矿压预测平均绝对误差(MAE)和均方根误差(RMSE)的波动性,有效减小不同尺度特征序列对矿压预测结果的敏感性影响;Transformer-LSTM模型在2个综采工作面顶板矿压数据集上预测结果的MAE较Transformer模型分别提高了8.9%和9.5%,RMSE分别提高了12.7%和16.5%,且高于反向传播(BP)神经网络模型和LSTM模型,有效提升了矿压预测准确度。 | 李泽西 | 2023 | 工矿自动化2023，49，7： | 0 |
| 14 | 基于国产软件的煤矿智能管控平台设计与研发显示文摘当前煤矿智能化建设的迫切需求是建设智能综合管控平台。神东煤炭集团积极响应国家能源局八部委下发的煤矿智能化发展指导意见和国家能源集团制定的煤矿智能化建设指南,以煤矿智能管控平台建设为载体,深入研究煤炭生产系统特点,对生产数据进行归类整合,构建了神东生产数据标准化管理规范体系,搭建了企业万亿级生产数据仓库,构建了煤矿智能一体化管控平台应用架构。全部应用国产软件,围绕工业控制系统向网络化、智能化“工业4.0”转型重大需求,瞄准矿井生产安全预警管控难点,构建了基于国产软件的煤矿智能管控平台,助力神东13矿14井智能矿山的建设。 | 田立栋 刘正 | 2023 | 陕西煤炭2023，42，4： | 0 |
| 15 | 煤矿工作面小煤柱留设宽度研究和支护优化显示文摘为合理设计某矿小煤柱宽度以降低煤炭损失率,采用关键层理论、极限平衡理论等分析方法,结合FLAC 3D数值模拟以及现场矿压监测研究方法,综合得出小煤柱合理宽度为12 m。基于围岩变形耦合控制理论对煤柱侧支护、采面侧支护等进行优化设计,有效控制了围岩变形和矿压。 | 王锐 | 2023 | 能源与环保2023，45，5： | 0 |
| 16 | 基于MSP430F5438的智能矿压监测仪的应用研究显示文摘针对矿压监测问题,通过分析监测技术原理,结合现场实际,提出了以超低功耗芯片MSP430F5438为基础,采用‘ADC+MCU’架构的矿压监测仪的设计方案。该监测仪能够精确动态地全程监测巷道顶板及围岩的应力应变情况,直观反映矿压显现规律。当顶板存在冒顶隐患时,可及时发出声光报警,同时可通过RS485总线与现有的监测监控系统进行兼容。实践研究表明,该监测仪信号采集稳定,测试精度高,监测效果良好,为巷道顶板支护方案的优化与冒顶隐患的预测提供了重要的理论依据。 | 郭书英 | 2020 | 华北科技学院学报2020，17，6： | 0 |
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