大采高垛式液压支架设计

针对榆林矿区某矿大采高综采工作面回风巷采用超前支架、单体支柱或木垛进行超前支护存在支护效果差、支护速度慢、支护成本高、工人劳动强度大等问题,设计了一种大采高垛式液压支架。对该支架在顶梁偏载与底座扭转、顶梁扭转与底座集中载荷、顶梁集中载荷与底座偏载3种工况下进行有限元分析,通过分析应力云图和变形云图发现该支架整体受力均匀,无明显应力集中现象,且支架未出现较大变形;对该支架进行现场测试,结果表明,该支架支护作用下的巷道围岩变形量小,有效保证了工作面巷道的安全。     

综采工作面采煤机和液压支架协同控制技术

针对综采工作面采煤机和液压支架协同控制效率较低问题,基于采煤机记忆割煤和液压支架跟机自动化控制技术,提出了一种综采工作面采煤机和液压支架协同控制技术。依据综采工作面生产作业工艺,对采煤机和液压支架作业工序进行划分后重新匹配,生成采煤机和液压支架协同工序,各工序中通过协同控制逻辑实现对采煤机牵引方向、速度和液压支架跟机动作的协同控制。应用结果表明,与人工干预控制模式相比,该技术降低了采煤机和液压支架控制对人工干预的依赖性,提高了综采工作面自动化水平,为实现无人化开采提供了技术支撑。     

残煤复采大采高液压支架阻力对煤壁片帮影响分析

以圣华煤矿复采工作面为工程背景,阐述了残煤复采工作面煤壁片帮机理,通过理论计算和运用计算机数值模拟方法分析了不同支架阻力下煤壁片帮情况,并比较了支架阻力在残煤和实体煤条件下对煤壁片帮的影响,得出了如下结论:1煤壁片帮的程度随着支架工作阻力的增大而减小,且煤壁片帮最大深度与支护强度基本呈线性关系;在同等工作阻力条件下,残煤的煤壁片帮程度要远大于实体煤的煤壁片帮程度;2在实体煤条件下,当工作阻力达到8 000kN时,煤壁片帮情况已经不严重,而在残煤条件下,工作阻力要达到9 000kN才能够控制顶板的下沉和煤壁的破坏深度。最后确定圣华煤矿复采工作面支架阻力为9 000kN。     

用于工作面液压支架对齐的激光对位传感器设计

为了满足煤矿井下工作面跟机自动化连续采煤需求,设计了一种用于工作面液压支架对齐的激光对位传感器,详细介绍了基于激光对位传感器的移架对齐原理及传感器的软硬件设计。该传感器采用小型化设计,具有安装方便、价格低廉等优点。井下工业性实验结果表明,将该传感器应用在跟机自动化采煤中,可使工作面走向的相邻液压支架间的平均对齐精度达到30mm。     

大采高智能化综采装备关键技术研究

为了保障智能化综采装备安全高效运行和智能化综采技术常态化应用,以陕西黄陵二号煤矿有限公司大采高综采工作面为例,针对采煤机、液压支架、视频系统等智能化综采装备,重点研究了采煤机精准调高传感器及其保护装置、机械和液压系统可靠性、CAN总线通信隔离、远程启停控制、外喷雾装置,液压支架压力及行程传感器、推溜控制,视频系统高性能广角摄像仪和多角度调节安装架等关键技术,从而不断提升大采高智能化综采装备的可靠性和监控精准度。     

液压支架自动跟机动态规律研究

目前针对综采工作面液压支架自动跟机问题的研究集中在基于外部环境变量来控制液压支架动作,在工作面长时间运行中无法保持很好的效果。考虑外部环境的变化最终会反映到液压系统中,提出以液压系统压力特性预测液压支架跟机动作时间。以陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司S1204工作面为工程背景,采用AMESim软件建立了单架液压系统模型和工作面液压系统模型,通过仿真分析得到移架和推溜同时动作时推移液压缸压力、行程等参数的动态变化规律,发现工作面液压支架自动跟机过程中推移液压缸进液口压力与拉架时间呈线性关系,说明可通过进液压力预测跟机动作时间。研发了工作面液压数据采集系统并安装于试验工作面,实时获取液压支架工作过程中推移液压缸进液口压力,并计算出对应的移架时间,得出二者具有强线性相关性,与仿真结果一致。采用线性拟合方法得出进液压力与拉架时间的关系式,实现了基于液压系统进液压力预测拉架时间,提高了自动跟机的准确性,减少了人工调节率。     

煤矿超大采高液压支架力学特性分析

为探寻煤矿超大采高液压支架运行质量的提升路径,研究人员基于有限元分析方法,以某煤矿超大采高液压支架运行过程中的实际问题为基础展开研究,首先明确了造成煤矿超大采高液压支架出现运行问题的力学因素,然后基于这些因素针对性地优化了液压支架中的掩护梁,并对优化结果进行了仿真分析。分析结果显示,本次优化方案取得了一定成效。     

液压支架精确推移控制方案研究与应用

针对液压支架液压系统存在控制精度差、支架推移步距不一致等问题,提出了一种液压支架精确推移控制方案。该方案通过引入推移控制逻辑阀,并优化电液控制系统自动推移控制流程,实现移架、推溜动作精确控制及销轴间隙自动消除功能。实验及现场应用结果表明,该方案提高了综采工作面液压支架自动推移控制精度,保证了支架推移步距的统一。     

液压支架跟机自动化系统设计

针对目前液压支架电液控制系统自动化程度低的问题,设计了一种液压支架跟机自动化系统。该系统以采煤机牵引位置和方向为基准,根据预先设定的液压支架动作规则控制液压支架动作,使液压支架可跟随采煤机及时有序地进行带压移架和成组推溜操作。测试结果验证了该系统的可行性。     

液压支架控制器自动化检测装置研究

针对煤矿液压支架控制器检测过程中存在测试效率较低的问题,设计了一种液压支架控制器自动化检测装置。该装置实现了液压支架控制器功能、性能和可靠性的自动检测,提高了液压支架控制器的检测效率、软件适应性能和产品质量,对液压支架电液控制系统的发展起到了积极的促进作用。     

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。     

液压支架电液控制系统自动化测试平台研制

针对现有液压支架电液控制系统功能测试方法存在实现成本高、测试效率低、无法自动记录测试数据的问题,同时为了便捷验证液压支架电液控制系统的控制逻辑对综采工作面工况的适应性,以SAC型液压支架电液控制系统为研究对象,研制了一种液压支架电液控制系统自动化测试平台。该测试平台采用测试管理平台协调多个检测装置协同执行测试用例,利用仿真技术模拟各种传感器数据的变化过程,利用多路通信网络实现测试数据的实时汇总,利用多路继电器切换实现多功能的复用,可以根据具体的综采工作面应用配套实现检测装置端口功能自动化配置和管理,实现了液压支架电液控制系统的单动功能测试、成组功能测试、自动跟机功能测试及综采工作面工况适应性测试的自动化,提高了测试效率和测试准确性,为研究综采工作面顶板垮落、底板凹凸等复杂工况下电液控制系统的自适应性提供了有效手段。     

适应液压支架动作的稳压供液技术研究

为提高工作面液压支架对采煤机的跟随能力,通过对支架供液过程的理论分析,揭示了支架动作速度与液压系统压力和供液流量的耦合关系;建立了工作面液压系统仿真模型并验证了模型的准确性,仿真分析了液压系统压力和供液流量对支架动作速度的作用规律;在此基础上,提出了一种适应支架动作的稳压供液技术,即以支架动作类型和液压系统压力限值等条件为判断依据,通过调整供液流量,使支架动作时液压系统压力缓慢平稳变化、略微上升,以提高支架动作速度。采用多泵+多变频供液系统对该技术进行了试验,结果验证了该技术的有效性。     

液压支架无线控制装置动态关联技术

为解决液压支架无线控制装置的运行安全问题,分析了液压支架无线控制装置的工作原理,并基于红外热释电人体感应技术,提出了液压支架无线控制装置动态关联技术方案。研制了工作面人体感应装置,实现了无线手持控制器与支架驱动器的动态关联,提高了液压支架无线控制装置运行的安全性。测试结果表明,人体感应装置检测角度为110°,检测距离为10.6m,动态关联动作的通信连接延时约为1.1s,闭锁动作延时约为0.3s,可以满足使用要求。     

综采无人工作面自动化开采技术研究与应用

针对综采无人工作面高效开采需求,提出了以协同控制技术为核心,"三机"自动控制技术为基础,运煤设备自移控制技术为辅助,视频监控、数据平台展示为延伸的综采无人工作面自动化开采技术方案。结合黄陵一号煤矿1001工作面现场条件,介绍了该方案的具体实现。应用结果表明,该方案可自动完成割煤、移架、推移刮板输送机和顶板支护等生产流程,实现了减人提效。     

采区轨道运输大巷支护技术研究

针对现行锚杆支护设计方法存在指标选取简单、计算误差较大、测试过程复杂等局限性,以某煤矿3号煤北翼准采区轨道运输大巷为研究背景,通过现场调查、实验室力学试验确定巷道围岩稳定性等级,以此为依据提出了不同的支护方案。通过数值模拟分析不同支护方案的支护效果,得出如下结论:巷道采用"锚索+锚杆+网+钢带"的支护方式时,巷道围岩塑性变形范围最小,巷道顶底板及两帮位移量也最小,该方案是所有支护方案中最合理的。现场实测结果表明,采用"锚索+锚杆+网+钢带"支护方式时,巷道围岩变形较小,支护控制效果较好。