自动化大采高综放工作面关键技术探讨

介绍了液压支架自动控制、跟机自动化、放煤自动化、远程控制、照明及低照度摄像等自动化大采高综放工作面关键技术;分析了特定煤层条件下自动化大采高综放开采的适应性,认为自动化大采高综放工作面不仅可以实现采放平行作业,而且可实现年产1 500万t;介绍了自动化大采高综放开采技术存在的问题,指出未来的自动化大采高综放工作面将朝着高可靠性、智能型、减少人工干预的方向发展。     

煤矿综放工作面自动控制的研制

文章主要介绍煤矿综放工作面自动控制的研究目标、控制方案确定所依据的原则、系统的集成、控制的理论分析和系统的主要功能。它将在煤矿安全、生产管理、人员减少方面发挥很大的作用,而且具有实用价值和推广价值。     

塔山矿不同宽度面间煤柱条件下的综放面回采矿压

综放面回采矿压及巷道支护是实现煤矿安全开采的关键,但不同宽度面间煤柱条件下的综放面回采矿压存在很大的差异。本文以8101小煤柱综放面、8204小煤柱综放面和8214大煤柱综放面为例,分析回采过程中正常段周期来压、见方区域周期来压和混凝土墙及巷道变形特征。实验结果表明,小煤柱综放面在二次见方期间出现明显的来压情况,回采至初次、二次见方附近会出现明显的巷道两帮挤压变形现象;大煤柱综放面的周期来压步距明显小于小煤柱综放面,且综放面来压时支架工作阻力增大。     

同安煤矿4101综放工作面煤氧化自燃的标志性气体研究

煤自然火灾严重威胁着煤炭工业的安全。为了遏制该类火灾的发生,煤自然火灾指标气体的预测预报功能越来越受到人们的重视。本文通过煤氧化反应生产气体的红外光谱实验,分析了同安煤矿4101综放面煤样在升温氧化过程中,在不同温度下煤氧化自燃产生气体的红外光谱图谱,确定了此煤样在氧化自燃过程中在不同温度下出现的标志性气体。建立了标志性气体的预报模型,研究分析了煤样氧化自燃生产的CO、CH_4和C_2H_4气体的浓度与温度的关系。结果表明,4101综放工作面实验煤样氧化自燃生成的气体产物有H_2O、CO_2、CO、CH_4和C_2H_4等5种,CH_4、CO和C_2H_43种气体的浓度随温度的升高有着不同的变化规律。对矿井自燃火灾的预测预报具有重要的指导意义。     

智控系统用于大采高综放工作面支架间的喷雾降尘

针对综放工作面移架、放煤时,产生粉尘量大以及原来的支架间喷雾系统存在启动慢、控制不灵活、降尘力度不够等特点,利用可编程序控制器取代分立元件,电子控制降尘喷雾系统,实现了控制方式可调、开启灵活、操作方便、安全可靠的智能化控制。     

厚煤层工作面多种放煤方式的选择

我国大部分煤炭以厚煤层的形式埋藏于地下深处,综放开采是主要的开采工艺方式。在综采过程中,不同的放煤方式对煤层的采出具有重要影响。针对不同放煤方式的影响作用进行仿真分析,可为厚煤层放煤方式的选择提供一定参考。结果表明,单轮间隔放煤具有较好的开采效果,是更适合厚煤层开采的放煤方式。     

路天煤矿1604综放工作面顶煤冒放性评价

放顶煤开采是利用采动支承压力的作用使煤体自然压裂破碎和跨落并从支架放煤口放出,因此,顶煤冒放性的好坏就成为该采煤法的关键所在。文章根据路天煤矿的煤层赋存条件,运用模糊数学分类方法,采用Matlab编程计算,并结合煤层强度、赋存深度、节理裂隙发育程度、夹矸厚度、煤层厚度和直接顶的充满系数6个因素,对该煤矿1604综放工作面顶煤冒放性进行了分析评价。评价结果表明,1604综放工作面顶煤冒放性好,对路天煤矿的生产实践具有一定的指导意义。     

实现ZF12000/23/35H型液压支架整架运输的可行性分析

结合华亭煤业集团有限责任公司华亭煤矿+840水平工作面的具体环境,在分析ZF12000/23/35H型液压支架在坡度段运输时的受力情况后,得出ZF12000/23/35H型液压支架整架运输的可行性方案:(1)在坡度为16°的坡段上使用绳纤维蕊GB1102-74绳6×19股(1+6+12)钢丝绳提升ZF12000/23/35H型液压支架时,必须先对支架进行少量的解体以降低支架总重量;(2)对于运输绞车可选择公称抗拉强度更大一点的钢丝绳;(3)可在一定范围内增大钢丝绳的绳径以提高钢丝绳的安全系数。     

矿用胶带机集中控制系统的研制

介绍了由多台智能综保仪构成的矿用胶带机集中控制系统,每台综保仪能实现各胶带机胶带的高低速度、滚筒温度、机头烟雾、CO浓度、堆煤以及跑偏等各种保护功能,还兼有与前后胶带机智能综保仪通信的功能,使整个系统具有逆煤流启动、顺煤流延时停车功能。     

综放工作面喷雾除尘技术及其应用

分析了综放工作面粉尘来源和产尘特点,重点介绍了采煤机喷雾除尘、移架和放煤口喷雾除尘、转载点和破碎机喷雾除尘、水幕捕尘网等除尘措施,并以常村煤矿的实践经验为例,验证了该喷雾除尘技术能有效降低煤尘浓度。     

唐口煤矿综掘机智能远程控制技术

针对目前我国综掘机自动化及综掘工艺智能化方面的研究和应用已初见成效,但在智能化感知与远程控制技术上仍欠缺的问题,从唐口煤矿综掘工作面实际情况出发,综合利用综掘机自动定位控制、自动截割控制、远程自动控制等技术,研发了一种综掘机智能远程控制系统。采用全自动防爆全站仪配合多种传感器实现综掘机定位;对综掘机操作系统、电控系统、液压系统进行升级改造,实现综掘机定位数据分析、截割动作自动规划等;采用远距离传输协议,实现综掘机自动定位与一键截割远距离控制。应用表明,实施综掘机智能远程控制系统后,唐口煤矿实现了综掘工作面30～50m范围内无人作业,提高了安全生产水平;每班只需1名操作人员,达到了减员提效的目的。     

工业炸药RFID识综管控智能系统研究

工业炸药是易燃易爆的特殊商品,但由于其生产、销售环节众多,业务流程复杂,监管部门无法实时获取其信息而容易产生监管空白。本文针对此情况,提出一种基于RFID和条形码融合技术,开发了一个实时获取工业炸药信息智能识综管控系统,并详细论述了其整体结构及关键技术。     

工业炸药RFID识综管控智能系统研究

工业炸药是易燃易爆的特殊商品,但由于其生产、销售环节众多,业务流程复杂,监管部门无法实时获取其信息而容易产生监管空白。本文针对此情况,提出一种基于RFID和条形码融合技术,开发了一个实时获取工业炸药信息智能识综管控系统,并详细论述了其整体结构及关键技术。     

ARM9 及CPLD 的煤岩识别系统

综放采煤自动化的关键在于自动识别煤炭和岩石。根据煤炭和岩石图像灰度分布的差别,在s3C2440A＋cPLD平台上建立CCD传感器数字处理系统。利用ARM9处理器对图像的离散脉冲噪声进行中值滤波和对计算得出的灰度直方图进行观测可实现煤和岩石的辨别。系统经过MATLAB仿真得出的结果比较理想,并对煤炭行业有很高实用性。     

煤矿综放工作面硫化氢动态运移规律研究

针对目前煤矿综放工作面的硫化氢(H2S)浓度分布规律研究多采用单一手段、难以验证研究结果的可靠性等问题,以陕西某煤矿工作面为研究背景,运用Fluent软件构建数值模拟模型,研究了该工作面H2S浓度分布及动态运移规律;在工作面进行测点布置,采用CD4型气体检测仪对工作面空间内的H2S浓度进行现场测定。数值模拟和现场测定结果均表明:在垂直方向,随着距底板高度增加,H2S浓度先增大后减小;在水平方向,随着与工作面煤壁距离增加,H2S浓度逐渐减小;在风流方向,随着与采煤机距离增加,H2S浓度逐渐减小。数值模拟结果与现场监测结果一致,验证了数值模拟方法的可行性,可为现场H2S运移规律研究提供参考。     

开采厚度对沿空掘巷围岩稳定性的影响分析

目前大多煤矿根据平均开采厚度来确定煤柱宽度,进而指导沿空掘巷,然而煤层在形成过程中受各种因素影响,存在同一煤层厚度变化较大的情况。针对综放工作面煤层开采厚度变化大,导致沿空掘巷围岩变形差异大及破坏机理复杂等问题,采用FLAC 3D软件建立巷道模型,分析平均开采厚度下的围岩变形和破坏规律,并确定合理的煤柱宽度:平均开采厚度为18 m时,在实体煤帮侧,煤体内支承压力峰值与煤柱宽度呈正相关,且煤柱宽度大于8 m后,支承压力增长幅度变缓,因此合理的煤柱宽度应为8 m。在煤柱宽度确定的情况下,研究开采厚度对沿空掘巷围岩稳定性的影响,结果表明:煤柱宽度为8 m时,随着开采厚度的增加,顶板剪破坏面积增大,覆岩变形范围与顶板下沉量增大,但两帮剪破坏面积和两帮移近量减小;当煤层开采厚度小于18 m时,煤柱内支承压力峰值与煤层开采厚度呈负相关;当煤层开采厚度大于18 m时,煤柱内支承压力峰值与煤层开采厚度呈正相关,但增长幅度较小。根据数值模拟结果得出结论:开采厚度的增大对沿空巷道两帮的围岩控制有一定益处,但对顶板维护不利,对开采厚度较大的部位应及时补加锚杆进行强化支护。现场实际应用验证了本文研究的可靠性和有效性。     

基于逆系统方法的综放工作面控制系统的模糊控制器

对逆系统方法作为反馈线性化方法及其非线性本质进行深入的研究后,认知到逆系统方法建立的模糊控制器是一种变增益的非线性控制器,它与PID控制器有许多相似之处,进而设计出模糊PID复合控制器。模糊PID控制器在综放工作面中的应用的关键是模糊控制器的各个参数的整定。因此,我们用传统的方法首先设计一个PID控制器,在稳定时使模糊PID控制器的参数与PID控制器的对应参数相等,逐步调节、修改各个参数,从而可以得出模糊PID控制器的参数,模糊PID控制器在煤矿综放工作面上运用的结果令人满意。     

综放采煤自动化煤岩识别传感器的研究

在实现综放采煤自动化的过程中,能准确检测区分出煤和岩石是实现无人作业工作面的难点.在高速数字信号处理器(DSP)平台上建立CCD数字处理系统,通过DSP对图像的离散脉冲噪声进行中值滤波,并实时计算出每一张图像的灰度直方图,提取煤炭和岩石的特征区别,从而实现对综放工作面的控制.通过Matlab仿真和实际测试结果表明:检测...     

特厚煤层综放工作面矿压显现规律分析

采用现场矿压观测和RFPA数值模拟方法对耿村煤矿易自燃特厚煤层综放工作面矿压显现规律进行了分析研究。结果表明,耿村煤矿12170综放工作面存在比较剧烈的矿压显现,老顶存在较明显的周期来压现象,老顶周期来压平均步距为16.06 m;整个工作面全长范围内,老顶来压具有明显的不一致性,即中下部和下部来压强度大,上部和中上部来压强度小;综放支架在回采过程中支护阻力充足,其可靠性较好,能够适应2-3特厚煤层综放开采的要求;RFPA数值模拟结果与现场矿压观测结果一致,表明了RFPA数值模拟方法应用于矿压显现规律分析的有效性。     

浅埋深综放工作面矿压显现规律及控制研究

现有工作面矿压规律研究主要是针对浅埋深大采高工作面矿压规律和顶板结构进行研究,针对浅埋深综放工作面强矿压显现规律和控制技术研究较少。针对该问题,以某煤矿42202工作面为研究背景,采用工作面支架监测和微震监测相结合的实测方法,研究了工作面的强矿压显现规律:42202工作面的初次来压步距为60m,周期来压步距为18～26m,来压时支架动载系数高达1.58,片帮深度达1 100mm,立柱下缩量为50～80mm,强矿压导致工作面压架,来压时中部压力大、两侧小,表明工作面来压时矿压显现较为剧烈;微震事件主要集中在工作面超前位置及辅运巷,日累计能量与日频次变化趋势基本相同。分析了浅埋深综放工作面的强矿压机理,指出浅埋深综放工作面强矿压显现的主要原因是采场覆岩高位关键层形成的砌体梁结构与低位关键层形成的悬臂梁结构发生联动失稳效应。针对强矿压显现问题,提出了水压致裂的顶板弱化措施,采取水压致裂措施后,支架工作阻力最大值由59.1MPa下降到50.1MPa,降低了约15%;深孔最大应力降低了15%,浅孔最大应力降低了32%,表明水压致裂对顶板弱化和减弱巷道围岩应力有较显著作用。