基于瓦斯浓度监测反馈的采煤机截割速度自适应调节技术

在高瓦斯薄煤层工作面实施自动化开采期间,对于工作面瓦斯浓度超限所造成的采煤机停机,开机率下降等技术难题,在现场实测薄煤层综采工作面瓦斯浓度的基础上,对工作面瓦斯浓度分布规律进行了理论分析,探讨了采煤机割煤速度对工作面瓦斯浓度的影响机制,结果表明:①上隅角及采煤机位置为采煤机割煤期间工作面瓦斯浓度监测的关键位置,且以监测上隅角瓦斯浓度为主;②上隅角瓦斯浓度与采煤机割煤速度基本成正相关关系、与煤机距上隅角距离基本成负相关关系。通过实时监测工作面的瓦斯浓度,调节工作面采煤机截割速度以达到降低工作面瓦斯浓度是可行的,现场工业性试验了采煤机截割速度的自适应调节技术,结果表明:经由瓦斯浓度实时监测来反馈调节工作面采煤机截割速度降低了高瓦斯薄煤层工作面瓦斯浓度超限概率,为实现高瓦斯薄煤层工作面的自动化开采提供了技术借鉴。     

薄煤层综采工作面采煤机截割速度自适应调节技术

针对高瓦斯薄煤层综采工作面自动化开采期间因高瓦斯造成采煤机频繁停机、自动化开采效率低等问题,通过在工作面瓦斯浓度自动监测系统与工作面采煤机自动化截煤工艺之间建立连接点,对工作面生产作业过程中采煤机截煤运行速度及采煤机作业位置距工作面上隅角距离与工作面瓦斯浓度变化之间的关系进行研究分析,掌握其变化规律,提出薄煤层综采工作面自动化开采工艺中采煤机截割速度自适应调节技术并制定实施策略。通过现场实测发现,工作面采煤机机身位置及上隅角位置处的瓦斯浓度与采煤机截割速度呈正相关,工作面上隅角瓦斯浓度变化与采煤机和上隅角位置之间距离呈负相关。工业性试验结果表明::该技术方案对于有效解决薄煤层高瓦斯综采工作面自动化开采技术及瓦斯控制难题起到很好的作用,具有重要的推广应用价值。     

综采工作面采煤机牵引速度与瓦斯涌出的关系

对中平能化集团一矿综采工作面采煤机的牵引速度与瓦斯涌出浓度之间的关系进行了现场测试,对测定的数据进行了统计分析,找出了采煤机的牵引速度与瓦斯浓度的定量关系,提出了采煤机牵引速度与瓦斯涌出关系的一些看法。     

综放开采瓦斯安全联动控制技术研究

高瓦斯综放工作面上隅角瓦斯体积分数容易超限,影响综放开采的顺利进行。针对如何实现综放开采瓦斯安全联动控制,给出了综放开采工作面瓦斯联动控制方案,在现有综采自动化系统基础上加装瓦斯传感器进行瓦斯体积分数数据监测,通过对综采自动化系统进行瓦斯体积分数预测模型分析并进行程序设计,实现综放开采瓦斯体积分数与采煤机、综放开采放煤的安全联动控制。针对采煤机速度和放煤动作与瓦斯进行联动控制,利用自回归滑动平均模型预测以30 s为周期对未来5 min进行区间预测,形成瓦斯体积分数0.8%作为控制值但不超过1.0%的联动控制逻辑,给出了控制策略和控制逻辑图,同时划定0、1、2三级预警利于软件界面展示。在王家岭煤矿12309综放工作面进行了现场应用,现场应用表明,采煤机割煤速度稳定在5.83～7.00 m/min,实际采用同一时间放煤口开关数量不大于2个,实现了瓦斯与采煤机、放煤关联控制,综合提升采放效率20%以上。研究可为类似条件下的工作面安全高效回采提供借鉴。     

瓦斯浓度预测与采煤机控制关联方法的探讨

分析了无人化工作面对采煤机控制既要保证高效率运行,又要控制瓦斯浓度超限的问题。提出了通过对瓦斯浓度超前预测提前控制采煤机运行速度的方法,在瓦斯浓度时间序列的基础上利用ARMA模型超前预测5 min瓦斯浓度区间,利用预测区间上限值结合瓦斯浓度序列的统计特征参数95%置信区间上限值和最大值,综合对采煤机运行状态进行控制。针对6种不同的状况分别提出了采煤机速度的控制的方法,结合甘肃某矿030302回采工作面模拟无人化工作面对该方法进行了应用。     

工作面割煤速度与瓦斯浓度关系的研究

为了确定虎龙沟煤矿32~#煤层右十一工作面采煤机割煤速度与工作面瓦斯浓度的关系,通过现场观测,分析了工作面在经历过一个周期来压过程中不同割煤速度与瓦斯浓度的参数,拟合出瓦斯4个不同变化阶段内两者的二次函数关系式,对确定工作面瓦斯涌出及运移规律,并对工作面瓦斯治理进行指导,具有积极意义。     

新元公司3205综采工作面自动化系统的研究与应用

新元公司3205自动化综采工作面的成功安装及试生产,实现了采煤机牵引速度与瓦斯浓度联动控制、记忆截割、支架跟机作业、远程供配液、运输系统集中监控、矿压观测等功能。大大降低了劳动强度,提高了生产效率,值得推广使用。     

无线机载瓦斯实时监测系统的开发与应用

在现有的KJ2000N安全监控系统的基础上进行功能扩充,采用无线网络通讯技术,将采煤工作面的T0、T1瓦斯传感器所采集到的瓦斯浓度信号实时传送至采煤机处,供给采煤机司机或跟班人员实时掌握采煤工作面的瓦斯变化情况,进而控制采煤机的割煤速度及移架工序。     

KTC101集中保护控制系统在综采工作面瓦斯管理中的应用

采煤机在割煤、落煤、运输过程中会产生大量的瓦斯,在管理上稍微疏忽就有可能造成瓦斯超限报警,直接影响工作面安全生产。针对这种情况,采用将工作面回风隅角瓦斯浓度上传至KTC101主机,由KTC101主机控制采煤机采煤速度并根据设定值进行语音报警,从而减少工作面由于落煤过程中所释放的瓦斯,进而保证瓦斯浓度不超限。     

新型采煤机瓦斯检测装置的设计

为有效保证采煤工作面的生产作业安全,提出一种瓦斯浓度检测装置的设计:在采煤机"主停闭锁"按键解锁时,通过本安电池模块给瓦斯检测模块供电,瓦斯检测模块开始检测工作面的瓦斯浓度,当瓦斯浓度在安全范围内时,瓦斯闭锁触点闭合,采煤机可正常上电。工业性试验结果表明:该装置在采煤机上电前可靠地检测了工作面的瓦斯浓度,且在检测完成后采煤机可以正常启动上电,有效提高了采煤工作面的生产作业安全。     

基于瓦斯浓度预测的采煤机与刮板输送机协调控制研究

针对高瓦斯矿井采煤过程中存在瓦斯气体集聚风险问题。建立瓦斯量与采煤机牵引速度、滚筒速度关系模型,并建立采煤机与刮板输送机速度关联,最终可得出刮板输送机和瓦斯量关系模型。通过采用PLC自动控制方法和运用组态软件对数据进行实时监测,实现采煤机和刮板输送机速度协调控制,并预测瓦斯生成量。因此,研究方法有利于保证煤矿的安全开采。     

采煤机截煤速度对瓦斯涌出影响的研究

随着采煤机割煤速度的增大,直接导致落煤和煤壁的瓦斯涌出、超前支撑压力增大和采空区及邻近层新的煤岩裂隙产生。超前支撑压力的增大使煤壁深部产生新的节理裂隙并使吸附瓦斯向游离瓦斯转化最终涌向工作面,采空区和邻近层新裂隙的产生会使采空区煤岩层中的瓦斯向采空区运移、邻近层的瓦斯涌向工作面。通过分数体积法在工作面合理布置测点,在三维空间内使瓦斯的涌出变化立体化,通过数值分析软件得出采煤机割煤速度与瓦斯涌出之间的关系,指导煤矿生产,为工作面瓦斯的综合治理提供了参考。     

采掘工作面防尘技术研究与应用

锚喷掘进工作面喷浆机与除尘风机闭锁联动,使除尘风机使用率达100%,使掘进工作面粉尘浓度大幅度下降;采煤工作面推广喷雾灭尘泵及降尘添加剂,并实现与采煤机联动,降低了粉尘浓度,改善了作业环境。     

利用监控系统实现瓦斯和风的联动控制技术研究

在迎头瓦斯涌出量变化不定的作业地点,特别是在有断层等地质异常区的掘进巷道,瓦斯有可能瞬间大量涌出,从而引起瓦斯超限事故。通过对瓦斯浓度的监测监控,利用监控系统实现瓦斯和局扇的联动控制,避免了多开局扇造成矿井风量和电费的浪费,防止了瓦斯瞬间大量涌出而导致的瓦斯超限事故。     

天祝矿无尘化矿井联动喷雾装置研究与应用

天祝矿降尘通过高效防堵雾化喷嘴设计,采煤机和综掘机内外喷雾降尘、联动喷雾降尘与移架架间联动喷雾和放顶煤联动喷雾剂实际运行,对喷雾捕尘技术与掘进面旋转风墙降尘系统建设进行了分析,对粉尘浓度在线检测效果进行了评价。     

基于PLC采煤机与刮板输送机联动控制技术研究

为了解决刮板输送机在运行过程中负载变化大、运行能耗高、磨损严重的不足,以提高刮板输送机运行经济性和安全性为目标,提出了一种基于PLC的采煤机与刮板输送机联动控制技术。通过对刮板输送机煤量变化规律和负载电流的动态监测分析,设立了一种协同速度规划控制逻辑。实际应用表明,该联动控制方案,能够将井下刮板输送机运行能耗降低24.2%,将刮板输送机运行速度降低19.6%,极大地提升了刮板输送机的运行稳定性和经济性。     

基于模糊控制的采煤机截割自动调速控制系统

为提高采煤机的工作效率,基于采煤机推进速度与截割能力的联动关系,通过建立截割系统控制模型,采用模糊控制技术设计了采煤机截割自动调速控制系统,介绍了截割模糊控制系统结构及功能,并通过仿真实验验证了该系统的工作性能。结果表明:基于该方法的控制系统抗干扰能力强,功能实现简单,取得了良好的调节功能。     

掘进工作面突出瓦斯运移扩散特性模拟研究

为准确探究掘进工作面突出瓦斯扩散运移时的参数特性,利用Navier-stokes方程和扩散方程构建了突出瓦斯运移模型。应用COMSOL Multiphysics多物理场耦合分析工具研究了突出瓦斯与空气混合后其参数随时间和位置变化的特征规律,并探讨了风筒风速和瓦斯突出速度对瓦斯气团运移特性的影响。研究结果表明:突出瓦斯气团在风流和浓度扩散的作用下整体向巷道出口运移,突出瓦斯气团影响范围逐渐变大,运移速度变慢,持续时间变长,且峰值浓度随时间和空间均按幂函数规律衰减,突出瓦斯在掘进巷道中的峰值衰减特性受瓦斯突出速度和风筒风速等因素的综合作用。     

采煤机机载式瓦斯断电系统

给出了由专用智能磁力启动器、机载瓦斯断电仪及机载瓦斯传感器3部分组成的采煤机机载式瓦斯断电系统的原理及其工作过程。该系统在采煤过程中，能够对瓦斯的浓度进行实时监测，超限断电，提高了生产的安全性。     

模糊控制在瓦斯浓度在线检测中的应用

基于煤矿瓦斯浓度不稳定而导致瓦斯爆炸的事件,提出了以FPGA为控制器的瓦斯浓度智能检测及通风系统。瓦斯浓度无规律的变化使研究人员很难设计出准确的数学建模,该系统采用FPGA芯片以硬件设计的方式,实现模糊PID控制器,无需准确建模。FPGA的运行速度与稳定性比单片机高且实时性好,能及时测得瓦斯浓度,从而控制通风机的经济运行。该设计既能有效降低事故的发生率又能避免电能的浪费。