吴刚
- 作品数：10 被引量：83H指数：5
- 供职机构：中国矿业大学矿业工程学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金江苏省自然科学基金更多>>
- 相关领域：矿业工程建筑科学更多>>
- 矿井越界开采混凝土防水隔离柱留设研究被引量：5
- 2017年
- 为确定杨村煤矿与田庄煤矿井田边界安全隔水煤柱宽度,提出了以混凝土防水隔离柱取代部分煤柱,构成小煤柱与混凝土防水隔离柱相结合的边界隔水结构,采用FLAC^(3D)软件对比分析了其与全小煤柱隔水结构在矿压与水压作用下的力学状态,对有效隔水的煤柱宽度临界尺寸进行了优化研究。研究结果表明:小煤柱与混凝土防水隔离柱相结合的边界隔水结构小煤柱宽度为2.5 m,隔离柱宽度为2.5 m;而整体为煤柱隔水结构中,其最大垂直应力在采空区侧煤柱深部1.5 m处,大小为原岩应力的2.3倍,有效隔水的弹性区宽度约为1.0 m,与理论计算结果基本一致,小煤柱与混凝土防水隔离柱组合隔水结构中,最大垂直应力在隔离柱深部0.5 m处,为原岩应力的3.2倍,有效隔水的弹性区宽度约为3 m,隔水安全性更高。
- 马盟方新秋吴刚
- 关键词：越界开采防水煤柱煤柱宽度
- 煤矿智能化开采光纤传感关键技术体系被引量：2
- 2023年
- 智能感知是煤矿智能化开采的首要环节,为智能决策与智能控制提供数据支持。光纤传感技术因精度高、抗干扰能力和环境耐受能力强、组网复用方式灵活多样等优势,为煤矿开采智能感知提供了解决方案。在研究光纤传感技术原理基础上,构建了光纤光栅-基材感知信息传递模型,提出了表面粘贴式、刻槽填埋式、表面粘贴基片式光纤光栅封装技术,并进行光谱重构与温度补偿研究,以保障高精度数据感知;开发了高精度光纤光栅钻孔应力传感器、锚杆应力传感器、锚杆测力传感器、顶板离层传感器、温度传感器等开采环境智能感知传感器,光纤光栅支架倾角传感器、支架压力传感器、曲率传感器等采煤工作面装备姿态感知传感器,以及光纤光栅传感器标定工作台,为智能化采煤工作面建设提供了基于光纤传感技术的智能感知设备;整合多种光纤光栅传感器,构建了煤矿开采环境与工作面装备姿态多参量光纤光栅智能感知体系,解决了煤矿开采过程感知数据多源异构容量大、感知设备不易复用、组网难等问题;开发了煤矿开采环境安全预警与装备姿态决策系统软件,形成集“光纤光栅智能感知-动态响应-前兆预警-安全决策”于一体的煤矿开采安全决策体系;分析指出研发多场景适用的特殊材质光纤产品、适应煤矿开采需求的封装技术、兼顾精度与成本的解调仪硬件,将有助于推动光纤传感技术在煤矿智能化开采信息感知方面的应用。
- 方新秋冯豪天梁敏富陈宁宁陈宁宁吴刚
- 关键词：智能感知光纤传感多传感器融合
- 煤矿开采光纤光栅智能感知与安全决策 关键技术研究被引量：3
- 2022年
- 智能化开采是煤炭工业高质量发展的必由之路。为加快智能化煤矿建设,针对智能化开采初级阶段存在的煤矿开采环境与装备姿态信息感知不全面、多维感知信息精度低、多源异构数据融合弱、安全决策滞后等关键技术难题,笔者及团队经过多年的理论研究与现场应用,提出煤矿开采环境与装备姿态高精度光纤光栅感知理论,以解决多参量感知不准确、可靠性低的瓶颈问题,为高可靠矿用光纤光栅传感设备的研发提供了理论基础;开发了煤矿开采多维感知的光纤光栅传感技术与成套设备,解决了煤矿开采环境与装备姿态感知不全面、传感设备难组网等难题,为煤矿开采多参量感知的实践提供设备支撑;构建煤矿开采环境与装备姿态信息融合的安全决策平台,创新性地建立了煤矿开采“智能感知动态响应前兆预警安全决策”关键技术体系。通过在40余座煤矿的实际应用表明,上述研究成果促进了煤矿开采的科技进步和产业升级发展,可有效解决煤矿智能化开采安全预警与融合决策的关键技术难题。
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- 关键词：光纤传感智能感知多源数据融合
- 基于捷联惯导的采煤机运行姿态感知与误差补偿实验研究被引量：1
- 2023年
- 在采煤机运动特征的基础上,建立了基于捷联惯导的采煤机运行姿态感知系统,实时监测采煤机的运行姿态参数,分析了采煤机运行姿态感知系统的误差效应,建立了误差补偿模型。利用高精度陀螺仪、加速度计等惯性导航仪表,进行了采煤机运行姿态感知实验,在惯性仪表零偏补偿、卡尔曼滤波等误差补偿基础之上,对实验结果进行了深入研究。结果表明:与传统采煤机运行姿态监测技术相比,基于捷联惯导的采煤机运行姿态感知技术能够准确描述采煤机在工作面的运动特征与进刀特征,还可以实现对采煤机更高精度的运行姿态感知。研究成果满足了矿井采煤机运行姿态感知的实时性、精确性和可靠性要求,为我国煤矿智能化建设提供研究基础与技术补充。
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- 关键词：捷联惯导系统采煤机误差分析
- FBG锚杆测力计研制及现场试验被引量：10
- 2017年
- 针对巷道锚杆载荷监测的重要性及常规监测方式的局限性,采用理论分析、实验室测试及现场试验的方法,以光纤布拉格光栅(FBG)为核心敏感器件,研制了一种新型光纤光栅锚杆测力计。锚杆测力计标定及性能测试表明,其具有良好的线性度、重复性和较高的灵敏度,灵敏度为57.25 pm/MPa,线性拟合系数为0.999 6。在沙曲矿14301轨道巷中构建了锚杆支护质量光纤光栅监测系统,对工作面开采过程中巷道2个测站的锚杆载荷变化进行实时在线监测。应用结果表明,测站1几乎不受工作面开采扰动的影响,仍保持初始预紧力的作用效果;测站2的锚杆载荷呈现为先稳定后增大最后减小的变化趋势,监测数据可作为巷道围岩稳定与控制的数据基础。监测系统具有本质安全、抗电磁干扰、可靠性高的优点,适合进一步推广应用。
- 梁敏富方新秋薛广哲李虎威吴刚
- 关键词：光纤布拉格光栅膜片
- 晋邦德煤业智能工作面矿压规律及控制效果研究
- 2022年
- 以晋邦德煤业10406智能工作面为研究对象,采用理论分析、数值模拟、现场观测等手段,对智能工作面矿压规律及控制效果进行分析研究。理论计算得出10406工作面基本顶为“砌体梁”结构,基本顶初次来压步距为29.5 m,周期来压步距为12.6 m.通过数值模拟分析可知,当工作面初次来压步距约30 m时,工作面开始大面积垮落,随着工作面的继续回采,当周期来压步距约13 m时,采场围岩塑性区变大,数值模拟结果和理论分析相符。现场观测表明,工作面智能化电液控液压支架平均移架时间25.5 s,平均活柱缩量2.4 cm.回采过程中基本顶来压步距与理论分析及数值模拟相吻合,支架立柱的平均载荷为30.3 MPa,支架利用率为74%,支架工作阻力发挥效果较好。
- 李长勇刘晓宁梁敏富梁敏富
- 关键词：顶板压力矿压控制
- 刮板输送机直线度光纤精准感知与调直关键技术
- 2023年
- 煤矿智能化是实现煤炭工业高质量发展的必由之路,围绕煤矿智能化开采技术、刮板输送机直线度感知与调直技术、光纤形状传感技术现状及发展趋势,介绍了刮板输送机直线度光纤精准感知与调直的关键技术。针对刮板输送机形态感知不全面,感知信息可靠性差、感知精度低以及刮板输送机直线度调直不具备实时性、调直误差大等问题,基于“科学采矿”和“煤炭精准开采”理念,提出了智能工作面刮板输送机直线度光纤精准感知与调直的研究技术路线。首先建立刮板输送机形态监测模型并开发光纤形状传感重构算法,然后研究在纯弯曲、旋转以及扭转受力下光纤形状传感器中心波长的响应特性,提出光纤形状传感器纯弯曲与旋转、扭转分离的理论方法,构建光纤形状传感器的误差补偿模型;其次研究基于LSTM神经网络算法的刮板输送机直线度误差预测模型,对刮板输送机的目标轨迹进行动态预测,建立刮板输送机目标调直轨迹的修正模型和刮板输送机调直理论模型;最后开展了刮板输送机直线度光纤感知系统的具体工程应用,实现了刮板输送机形态的实时曲线显示、历史数据及曲线查询、数据存储、自动预警/报警等功能。研究成果为研究智能化工作面刮板输送机形态感知与调直控制提供理论基础和现场实践经验。
- 方新秋陈宁宁冯豪天宋扬梁敏富吴刚张璠李家璇李猛乔富康吴洋
- 关键词：误差补偿
- 基于光纤光栅的刮板输送机直线度感知关键技术研究被引量：24
- 2019年
- 为了解决煤炭智能化开采进程中刮板输送机直线度感知手段缺失的关键技术问题,在研究光纤光栅曲率传感原理的基础上,设计并研发了光纤光栅三维曲率传感器。然后基于光纤光栅三维曲率传感器传感获得的正交方向上的离散点曲率信息,采用拟合递推的方法进行了三维算法推导,实现了刮板输送机三维弯曲形态拟合感知与重建。通过搭建刮板输送机三维弯曲测试试验平台,分别对刮板输送机三维直线状态及三维弯曲状态下感知形态与实际形态的测量效果进行了验证。试验结果表明:在刮板输送机三维弯曲形态布置情况下,实测曲线与感知曲线基本一致,各坐标轴方向误差不大于±15 mm,能够满足智能工作面对直线度的检测精度要求。
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- 关键词：智能感知
- 智能工作面多参量精准感知与安全决策关键技术被引量：44
- 2020年
- 煤矿智能化开采是我国煤炭综采技术发展的新阶段,也是煤炭工业技术革命和升级发展的需求和必然方向。围绕煤矿智能化开采技术、煤矿安全监测技术现状及发展趋势,介绍了煤矿智能化开采的技术内涵及核心三要素,指出智能感知是煤矿智能化开采的关键技术,传感监测技术是智能感知的核心。针对煤矿智能化开采感知层基础信息采集传感不全面、可靠性差、灵敏度低及安全决策技术落后等问题,基于“科学采矿”和“煤炭精准开采”先进理念,建立了智能工作面开采信息多参量精准感知与安全决策关键技术体系,研究了光纤光栅精准感知原理与传感特性,构建了光纤光栅-基体三层感知传递模型,揭示了光纤光栅粘贴长度范围内的应变分布规律,创建了光纤传感式煤矿开采巷道围岩安全状态信息和工作面装备姿态信息多参量信息感知体系,提出了基于光纤光栅智能感知技术的大容量、准分布传感网络拓扑结构,开发了基于大数据与云计算智能技术的多参量感知系统信息服务平台,构建了包括数据采集与感知层、数据传输层、数据处理与管理层和安全决策与控制层等4层系统架构,开展了基于光纤光栅的多参量感知与决策系统在煤矿开采中的具体工程应用,实现了现场生产状态、矿压信息、风险信息监测预报,为煤矿安全生产与管理提供决策支持。
- 方新秋梁敏富李爽李爽张磊张磊尉瑞谢小平尉瑞
- 关键词：多参量光纤光栅智能感知
- 正交试验设计的FBG测力锚杆结构封装优化及应用被引量：6
- 2022年
- 煤矿智能化开采是我国煤炭开采技术发展的新阶段,智能感知又是煤矿智能化开采的核心技术之一。针对深部巷道变形速度快、变形量大、底臌严重、难以形成统一的指导性锚杆支护方案等问题,提出一种能感知锚杆杆体轴力的FBG传感器及围岩状态感知监测系统。基于光纤光栅传感基本原理,研究了FBG测力锚杆的关键技术,包括测力锚杆的结构设计、测力锚杆的工作原理和应变传递机理;对比分析了基体表面粘贴封装和基体刻槽封装的FBG传感器应变传递规律,揭示了FBG传感器的应变传递变化规律及影响因素。运用正交试验法探究了黏结剂的剪切模量、凹槽的形状以及光纤光栅的粘贴长度对应变传递效率的影响特征,提出9种试验方案,并设计3组锚杆拉伸试验以获得测试结果。通过极差分析得到:按照对应变传递效率影响大小排序,黏结剂种类对应变传递效率造成的影响最大,其次为凹槽形状和光纤光栅粘贴长度;确定了最优封装方案,即使用AB环氧树脂胶,凹槽形状为半圆形且粘贴长度为100 mm时应变传递效率最大。通过方差分析得到:黏结剂种类对应变传递效率的作用显著,其次为凹槽形状,光纤光栅粘贴长度对应变传递效率的作用不显著。在寺家庄矿15106回风巷建立了围岩状态感知监测系统并进行测试,应用效果显著。
- 梁敏富方新秋陈宁宁陈宁宁吴刚吴刚张璠
- 关键词：测力锚杆正交试验光纤光栅
