기계적 성질에 기초한 석탄암 충격에 따른 동굴탐사 메커니즘의 진동 응답 차이

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 13794(2023) 이 기사 인용

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완전 기계화된 동굴 채굴에서 상부 석탄 동굴 탐사는 유압 지원의 동굴 탐사 메커니즘에 불규칙한 영향을 미칩니다. 동굴 탐험 메커니즘의 진동 반응은 다양한 형태의 충격에 따라 달라집니다. 이러한 응답 차이는 지능형 채굴에서 새로운 석탄암 식별 기술의 전제 조건입니다. 따라서 본 연구에서는 다양한 형태의 충격에 따른 케이빙 메커니즘의 진동 응답 차이를 연구합니다. 석탄암에 의한 동굴 메커니즘 충격에 대한 혁신적인 기계-유압 결합 시스템 모델이 확립되었습니다. 금속판 충격 테스트는 다양한 재료의 석탄암 충격에 따른 동굴 탐험 메커니즘의 진동 응답에 상당한 차이가 있음을 입증했습니다. 그 후, 더욱 개선된 기계-유압 공동 시뮬레이션 모델을 통해 다양한 암석 재료, 부피, 속도 및 충격 위치에 따른 동굴 탐험 메커니즘의 진동 응답 차이를 분석했습니다. 결과는 진동 반응이 석탄 충격보다 암석 충격에서 더 강하다는 것을 보여줍니다. 낮은 위치, 더 빠른 속도 및 더 큰 볼륨은 동굴 탐험 메커니즘의 더 눈에 띄는 반응 차이에 해당합니다. 케이빙 메커니즘의 진동 및 결함에 민감한 영역이 결정됩니다. 본 연구는 케이빙 메커니즘의 구조적 설계 개선 및 파손 방지에 참고적 의의가 있다. 결론은 진동 신호를 기반으로 한 새로운 지능형 석탄암 식별 기술에 대한 지침을 제공합니다.

완전 기계화된 최고 석탄 동굴 채굴은 고효율, 안전, 환경 보호 및 지능을 향해 발전하고 있습니다. 광산 장비의 최적화는 지능형 기술의 발전을 촉진하는 중요한 연결 고리입니다1. 상부 석탄 굴착 유압 지지대는 광산에서 가장 중요한 지원 장비이며, 동굴 굴착 메커니즘은 동굴 굴착 효과에 결정적인 역할을 하는 중요한 제어 구성 요소입니다. 따라서 케이빙 메커니즘의 구조 설계 개선과 고장 방지가 필수적입니다.

최고 석탄 굴착 유압 지지대는 전통적인 유압 지지대를 기반으로 개발되었습니다. 메인 루프를 제어하고, 바로 지붕을 유지하며, 컨베이어를 밀어주는 필수적인 기능을 가지고 있습니다. 또한, 상부 석탄을 분쇄하고 동굴로 만듭니다. 많은 학자들이 최근 몇 년간 최고의 석탄 동굴 굴착 유압 지지대에 대한 혁신적인 연구, 최적화 및 개선을 수행해 왔습니다. Arasteh et al.2는 개별 파괴 네트워크와 응집 입자 모델을 기반으로 하층 굴착 유압 지지대의 지붕 굴착 하중을 연구하고 유압 지지대의 베어링 성능을 최적화했습니다. Zhang et al.3은 석탄 동굴 굴착 메커니즘을 분석하기 위해 CDEM에 상부 석탄 동굴 굴착 유압 지지대의 구성 모델을 도입했습니다. Ji 등4은 지지체의 전복 방지, 미끄럼 방지, 회전 방지 능력을 분석하여 지지체의 미끄럼 방지 성능을 향상시켰습니다. 다중 심 UDEC 모델을 통해 Zhang et al.5은 상부 석탄 굴착 수력 지지대의 작업 저항에 대한 임계층 위치의 영향을 연구하고 최대 지지대 작업 저항을 계산하는 공식을 도출했습니다. 또한 학자들은 큰 경사도의 유압 지지대, 얇은 탄층을 위한 가벼운 유압 지지대, 두꺼운 탄층을 위한 큰 광산 높이 유압 지지대와 같은 복잡한 탄층의 유압 지지대를 연구해 왔습니다6,7,8,9.

석탄 지붕이 떨어지면 동굴 탐험 메커니즘에 충격 부하가 발생합니다. 한계를 초과하면 그림 1과 같이 굴착 메커니즘이 손상되어 무효화됩니다. 메커니즘 고장은 상부 석탄 동굴 채굴의 효과에 영향을 미치고 심지어 작업자의 안전을 위협합니다. 많은 학자들이 동굴탐사 메커니즘에 대해 혁신적이고 최적화된 연구를 수행해왔습니다. Balasubrahmanyam et al.10은 인도의 지질학적 및 광산 조건에 적용할 수 있는 최초의 석탄 굴착 거리를 개발하고 검증했습니다. Zhang et al.3은 최상층 석탄의 동굴 형성 메커니즘을 분석하고 개선된 4단계 동굴 형성 기술을 제안했습니다. Yang et al.11은 석탄 동굴 채굴 창을 효과적으로 제어하기 위해 심층 신경망 기계 학습 방법을 설계했습니다. Zhang et al.12은 최고 석탄 두께를 실시간으로 모니터링하기 위해 유압 지지대 상단에 레이더 스캐닝 장치를 설치하고 전기 유압식 제어 시스템에 신호를 피드백하여 동굴 탐험 메커니즘의 지능형 제어를 실현했습니다. 또한 학자들은 고정밀 자세 감지 장비, 석탄 동굴 레이저 스캐너 및 네트워크로 연결된 지능형 유도 제어 구성 요소와 같은 동굴 탐험 메커니즘의 관련 액세서리에 대해 많은 혁신적인 개선을 이루었습니다.