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煤炭工程
煤炭工程

章新敏（执行）

月刊

1671-0959

mtgc@coale.com.cn

010-82276677、6679

100120

北京市德外安德路67号

煤炭工程/Journal Coal Engineering北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊报道内容包括煤炭工业有关方针、政策、法规；交流煤炭工业基建体制深化改革经验，报道工程项目建设、设计施工中的新成就、新经验、新动向和各专业采用的新技术、新设备、新工艺、新材料的先进经验。直接涉及到的专业有采矿、机电、机制、土建、选煤、环保、技经、管道运输、公路、铁路、桥涵、暖卫、给排水等。
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    多种工况螺纹钢锚杆应力应变特征研究

    褚晓威
    136-145页
    查看更多>>摘要：针对锚杆应力应变复杂多变、难以准确实测的问题，在开展实验室拉伸测试及DIC监测的基础上，采用数值模拟分析了正常及存在缺陷螺纹钢锚杆在不同工况下杆体应力应变特征及其演化规律。研究结果表明:锚杆杆体最大应力、最大真实应变和最大塑性应变均随着载荷值和载荷类型的增加，总体上呈增大趋势;当锚杆含缺陷时，缺陷部位应力应变明显集中，而缺陷形态、位置等会影响应力应变分布。由于螺纹和横肋等结构以及缺陷的存在，杆体易产生局部应力和应变集中，塑性应变也更大。在高载荷和腐蚀等影响下，塑性应变集中处易发展成为裂纹源头，进而导致锚杆断裂失效。该研究结果可以为锚杆结构优化、状态监测和寿命预测等提供参考价值。

    螺纹钢锚杆锚杆结构应力应变塑性应变拉伸测试

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    鸡西矿区浅埋煤层矿井地应力分布规律研究

    武龙云
    146-151页
    查看更多>>摘要：为探究鸡西矿区浅埋煤层矿井地应力分布规律，采用水压致裂法在 4 座代表性矿井的23 个测点开展地应力测试，分析了岩性对矿区地应力场分布规律的影响。结果表明:测试矿井垂直主应力比最大水平主应力要小，水平应力占地应力主要部分，构造应力场特征显著;无超高地应力场区，低、中及高地应力场区均有分布，以低及中等地应力场区为主;水平主应力总体上与埋深呈正相关关系，最小水平主应力与埋深相关性相较最大水平主应力要差;侧压比处于 1。16～5。28 范围且全部超过1，随埋深增加，侧压比整体逐渐减小，但离散性加强;随着埋深增加，最大、最小主应力相对差值有增大趋势，水平主应力差比逐渐接近0。5，矿井不同开采水平水平主应力差均较大。该研究成果对于鸡西矿区浅埋煤层矿井采掘工程设计及围岩控制具有重要的指导意义。

    鸡西矿区浅埋煤层矿井水压致裂原岩应力

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    三轴加载条件下含水率对煤体力学特性影响的试验研究

    孙矩正焦继红寇建新
    152-158页
    查看更多>>摘要：含水率对煤体力学特性具有重要影响，为深入探讨三轴加载条件下含水率在煤体力学中的作用机制，选择平顶山矿区代表性煤样并设置不同含水率水平的试验组，开展了不同含水煤样的单轴压缩试验和不同围压条件下的含水煤样三轴压缩试验，并对不同含水煤样进行应力-应变关系、抗压强度等方面的综合性能测试。结果表明:不同围压条件下，含水煤体的应力-应变曲线呈现相同趋势。三轴加载条件下，含水煤体轴向方向的应力-应变曲线与单轴加载时的煤体轴向方向的应力-应变曲线形式相同。相同含水率条件下，不同围压的试验煤样出现应力峰值时的轴向应变略有不同，整体呈现围压越大，其出现应力峰值对应的轴向应变越小。整个加载过程中，试验煤样轴向应变始终为正值，即煤体轴向方向发生轴向压缩变形，与此同时，试验煤样径向产生膨胀变形。单轴/三轴加载条件下，随着含水率增加，峰值强度整体呈降低，含水率与峰值强度呈一元二次函数关系。随着围压增加，峰值强度整体呈下降趋势。随着含水率增加，岩石软化系数整体呈现降低趋势。含水率与软化系数呈一元二次函数关系。研究结果为平顶山矿区煤炭资源的合理开发和利用提供了科学依据。

    三轴加载含水率力学特征峰值强度软化系数

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    涡流控尘装置径轴向风量分配规律试验研究

    许圣东郑磊丁志权
    159-164页
    查看更多>>摘要：针对涡流控尘装置径轴向风量分配问题，提出通过监控风机频率来调控径轴向风量的思路。实验室搭建了由压入式风机、涡流控尘装置和试验管道组成的试验系统，在压入风机 40、45、50 Hz频率下，以及在涡流风机 30、35、40、45、50 Hz频率下，采用截面动压法测试得到径轴向风量分配规律:压入风量Q压和轴向风量Q轴 与压入风机频率f1 呈单调增的关系，与涡流风机频率f2 呈单调减的关系。基于径轴向风量分配规律，建立了关于5f1-f2 的一次函数和关于f1/f2 的二次函数风量调控模型。最后通过试验实测验证，模型计算值与实测值基本一致，最大绝对误差为7。2 m3/min，调控模型的准确性较好。

    涡流控尘径轴向风量风机频率风量分配调控模型

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    基于改进YOLOv4算法的矿用设备关键部件识别研究

    吴钰晶
    165-171页
    查看更多>>摘要：为了使煤矿设备检测平台能够精准快速识别出复杂矿用设备的关键部件，提出一种基于YOLOv4 的轻量化改进模型GhostNet-YOLOv4，模型引入GhostNet作为YOLOv4 的CSPDarkNet53，减少模型参数量与冗余计算量的同时，降低模型训练时间;GhostNet当中的shortcut结构减少网络退化现象，提高模型特征提取能力。实验结果证明，改进模型参数量与YOLOv4 相比减少 83%，与MobileNet3-YOLOv4 相比减少 6%，识别平均准确率达到 92。67%，图片检测速度(FPS)可达到33。75 帧/s，相较于YOLOv4 提升了43%。在复杂矿用设备的关键部件检测任务中有效地解决了检测速度慢、模型体积大的问题。

    复杂矿用设备关键部件YOLOv4GhostNet

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    基于钢丝绳内聚力模型参数的构件与验证

    佘永明代鹰张黎李梁...
    172-178页
    查看更多>>摘要：为了确定双线性钢丝绳内聚力模型法向、切向、临界应力等参数值，文章提出了一种基于钢丝绳内聚力模型的构建与验证的方法。首先建立内聚力理论模型，分析法向、切向拉伸粘合强度与位移的变化关系;然后通过小型硫化装置制备法向和切向拉伸粘合强度测定实验试样，使用万能拉伸试验机对参数进行测定。最后基于实验结果提取的双线性内聚力模型参数值，使用有限元仿真软件ABAQUS对实验过程进行模拟仿真验证。实验结果显示仿真结果与实验结果最大误差约为2。7%，准确测定所需的钢丝绳-橡胶粘合界面的内聚力参数，适用于描述钢-橡胶界面的粘合、失效等情况。

    内聚力模型有限元仿真粘合强度切向拉伸法向拉伸

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    基于磁平衡的钢丝绳探伤数字传感器研究

    张明珠
    179-185页
    查看更多>>摘要：针对钢丝绳在长期运行过程中会出现断丝、截面磨损、锈蚀等损伤而形成安全隐患的问题，指出应进行钢丝绳健康状态定期安全检测和评估。针对常用的强磁检测法的不完善之处，提出基于空间磁场平衡机制检测的新型钢丝绳损伤判别方法。首先研究采用PRO/E进行三维实体建模，进行了磁路设计;其次采用有限元分析，比较X轴、Y轴磁化方向的优劣，依据磁力线密度、中间直线磁场变化强度得出Y轴磁化方向优于X轴磁化方向;最后通过运用三维磁场数值分析软件，设计计算出合适的传感器聚磁环结构和感知单元。实验研究结果表明，基于空间磁场平衡机制的新型钢丝绳探伤传感器的检测效果较传统强磁探伤传感器的检测效果有明显改善。

    煤矿钢丝绳电磁平衡霍尔传感器有限元聚磁环

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    煤矿井下散射环境雾化图像的气室仿真方法

    宋磊黄秋云李鑫李浩然...
    186-193页
    查看更多>>摘要：在粉尘环境中，井下监控图像会出现雾化退化现象，而在井下难以进行环境控制实验开展图像雾化的研究。因此，文章利用相对平均梯度定义图像雾化程度、分析了井下粉尘粒径构成、提出了井下粉尘配比方法、设计并搭建仿真气室模拟井下雾化图像。结果表明:利用平均梯度定义的雾化程度优于其他常用评价参数，其评价结果与人眼判断结果相符，而井下图像的雾化退化程度可以达到80%，此时图像的细节信息基本被雾化影响所掩盖;井下粉尘样本的测试结果显示:99%的井下粉尘粒径小于30 μm，粒径小于10 μm的粉尘的粒子数占比约为 93%;利用仿真气室生成的雾化图像不仅可以涵盖井下图像雾化程度范围，相较于雾化算法生成的结果，具有更准确地模拟粉尘下的光散射扩散效果的优点。

    煤矿安全井下图像井下监控环境模拟图像退化

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    含氧官能团对煤表面电位的影响机理研究

    祖伟李文渊李智
    194-201页
    查看更多>>摘要：为了研究含氧官能团对煤表面电位的影响机理，测定了含氧官能团不同的三种变质程度脱灰煤表面的Zeta电位，结合分子动力学模拟与密度泛函理论计算，揭示了煤表面的带电机理。结果表明，煤的表面电位与其表面含氧官能团数目相关，煤表面含氧官能团越丰富，其表面电位负值的绝对值越大;OH-在煤颗粒表面的优先吸附促进了含氧官能团中羧基、羟基基团中O—H结构的解离，从而使得煤表面带负电，随着煤变质程度的提高，煤中—COOH基团、—OH基团含量呈下降趋势，因此长焰煤、焦煤和无烟煤的负电位绝对值依次下降，最终引起颗粒与气泡间静电力的差异性。

    低阶煤含氧官能团表面电位分子模拟浮选

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    基于TOF相机的振动筛上物料状态动态监测方法

    卢军谭兴富成举炳华智诚...
    202-210页
    查看更多>>摘要：振动筛筛上物料载荷异常不仅影响生产效率还可能导致安全隐患，实时准确地监测筛上物料状态具有重要意义。针对传统人工监测方法劳动强度大、速度慢、有极高安全隐患并且不容易发现设备微小故障等问题。基于TOF相机物料动态监测技术，提出了一种联合KD树与帧差法的点云数据补全方法和基于曲面重构的筛上物料动态监测方法。该点云数据补全方法有效修补了因筛上物料表面水分和物料缝隙导致的TOF相机拍摄过程中的点云数据缺失问题，通过对补全后的筛上物料进行点云曲面重构分析，判断欠载、过载、左偏载和右偏载四种筛上物料状态，实时监测筛上物料状态。研究通过TOF相机直接获取筛上物料状态信息，对筛上物料实时检测，减少了人工干预的需求且具备实时性。为筛上物料状态实时监测问题提供了一个可靠的解决方案。

    振动筛TOF相机3D点云计算机视觉筛面监测

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