薄煤层工作面智能化成套装备关键技术研究

为了有效解决薄煤层开采存在的诸多问题,开发一套链牵引薄煤层采煤、运输、支护、集中控制为一体的成套装备,通过智能自移设备列车、地面井下智能集中控制中心及双滚筒采煤机,完成等高切割、地面远程控制、工作面智能巡检等功能,完成割煤、牵引、运输、移架、推溜、动力设备列车协同循环控制,实现了薄煤层无人化开采。     

基于薄煤层综采机组改造的成套装置研究

自适应性灵活、破煤岩的能力强、截割的效率高是滚筒采煤机的优点,以滚筒采煤机工作机理为基础,设计了新型自动化综采成套装备,并将综采工作面植入到集中控制系统当中,实现了远程的监控操作,使双向割煤工作可以自动完成,薄煤层工作面的自动化开采操作也能顺利实现。     

薄煤层开采与成套装备技术的发展趋势

为了实现我国薄煤层高效开采,根据煤矿科学开采发展的要求,介绍了薄煤层开采与成套装备技术发展和应用情况;指出滚筒采煤机、自动化刨煤机和连续采煤机以及无人工作面螺旋钻机开采是薄煤层综合机械化开采技术,因此全面发展综采装备、尽快国产化是发展趋势,创新发展是薄煤层开采和装备的发展方向;全面掌握刨煤机开采技术,加快刨煤机装备国产化,实现开采装备智能化;提高薄煤层滚筒采煤机装备的创新速度,实现工作面装备高适应性、高性能和高可靠性以及智能化和无人化;研制薄煤层连续采煤机,完成薄煤层开采装备充分国产化;推广螺旋钻机极薄煤层开采,进一步完善螺旋钻机开采装备。薄煤层开采技术向自动化无人工作面高产高效生产发展,而且薄煤层无煤柱开采是发展趋势。研究和发展高产高效工作面无人化薄煤层开采装备是当前的主要任务,高速高效自动化、智能化、无人化滚筒采煤机开采装备和工作面巷道煤岩掘进装备是重要工作,为煤矿数字化绿色开采、智能开采和可持续发展打下基础。     

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。     

新型MG100/145-BFD极薄煤层采煤机

根据极薄煤层的特点,开发设计出一种新型链牵引采煤机,该采煤机滚筒轴线与工作面的夹角为35°,左右截割部与电机机壳刚性连接,采用1个截割电机拖动2个截割滚筒,有效缩短机身长度;采用特殊调高装置实现采煤机的调高功能;此采煤机在极薄煤层工作面使用性较强。     

薄煤层综采数字化无人工作面技术研究与应用

为实现薛村矿薄煤层94702综采工作面数字化无人开采,根据该工作面地质条件,介绍了采煤机、液压支架、刮板输送机三机设备选型过程;设计并实现了采煤机位置检测、记忆截割自动调高、运行状态实时监控以及液压支架电液控制系统的自动控制等功能。结果表明:通过采用合理的采煤方法和回采工艺,综采数字化无人工作面开采技术安全可靠,可实现自动完成割煤、移架、推移刮板输送机和顶板支护等生产流程。     

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。     

薄煤层综合机械化开采成套设备研究及应用

薄煤层储量多、比重大,国内外虽然对其机械化开采进行了较多研究,但是一直未能取得理想效果。为攻克薄煤层由于空间狭小带来的三机配套困难等技术难题,对薄煤层综合机械化成套设备进行研究,成功研制最低采高0.8 m的薄煤层双滚筒采煤机综采成套设备,实现工作面双向割煤、自开缺口、跟机及时移架支护顶板,对断层等地质条件变化适应能力强,填补国内外空白。     

新型薄煤层滚筒采煤机的开发与应用

<正>针对目前国内薄煤层采煤机的使用状况,为缓解我国厚薄煤层配采失调、采厚丢薄的现状,并推动薄煤层资源更有效地开采利用,研制了一种结构简单、操作方便、性能先进、安全可靠的薄煤层滚筒采煤机。1 MG200/400-BTFD新型薄煤层滚筒采煤机1)结构特点MG200/400-BTFD型链牵引滚筒采煤机采用永磁电动机经行星减速器后直接驱动截割滚筒,实现低转速大扭矩截割     

薄煤层采煤机新型截割部及其动态仿真

为解决薄煤层采煤机截割部挡煤和动态特性低的问题,在分析现有截割部结构形式的基础上,提出一种新型薄煤层采煤机截割部。该截割部将行星机构外置,放置于滚筒外侧,降低了滚筒筒毂直径,增大了叶片直径,提高了装煤效果。为保证截割部的动态特性,利用Pro/E和ADAMS对常用和该截割部进行仿真对比分析,并以行星架的输出扭转振动角加速度幅值为标准。研究结果表明,该截割部行星架输出扭转振动加速度小于常用截割部,波动较小,表明该截割部的动态特性较优。     

薄煤层采煤机截割部行星架有限元分析

利用有限元分析软件ABAQUS对薄煤层采煤机截割部行星齿轮机构的行星架进行了强度校核,结果表明现有的行星架设计安全系数过大,适当减小安全系数可以增大薄煤层采煤机滚筒的装煤空间.分析得到的行星架的应力、位移分布情况可以为进一步设计薄煤层采煤机截割部行星架的结构和强度提供依据.     

黄陵智能化无人工作面开采系统集成设计与实践

基于黄陵一号煤矿十盘区1.4~2.2m较薄煤层首个智能化无人工作面开采的实践和总结,针对八盘区1.8~2.8m煤层设计了升级版智能化无人开采工作面系统集成配套方案,优化并完善了工作面智能化控制系统,应用高清摄像仪、高精度行程传感器和调控装置实现工作面割煤高度和直线度精准控制;应用高速截割采煤机和智能型刮板输送机实现采运双向协同控制;通过设计开发新型电液控制系统,实现工作面巷道带式输送机自移机尾、转载机自移、超前支架的自动化远程控制;该系统可实现工作面和巷道内成套装备智能化协同控制和采煤全过程自动化无人生产,系统具备年产400万t的生产能力。     

一种薄煤层采煤机截割部滚筒连接套定位装置

<正>受薄煤层采煤机截割部结构尺寸限制,目前主要采用定位环和高强螺栓对截割部滚筒连接套进行紧固定位。采煤机滚筒割煤时,滚筒与连接套产生背离,截割部输出轴方向的拉力,工作一段时间后,经常出现定位环压溃输出轴轴端的现象,使输出轴报废,不仅造成经济损失,还延误整个综采工作面     

神东矿区薄煤层安全高效开采技术研究

为解决神东矿区薄煤层安全高效开采问题,对国内外薄煤层技术装备发展进行了调研,分析了薄煤层开采中面临的巷道断面大、割岩多、掘进效率低、设备适应性差、可靠度低等5大矛盾问题,提出了集薄煤层掘进、切顶成巷、工作面优化布置于一体的巷道布置方案,解决了薄煤层万吨掘进率高、掘进效率低的难题。在分析目前主流的滚筒采煤机、刨煤机采煤技术装备优劣的基础上,提出了采煤装备方案。等高式采煤机机身短、装煤效果好、截割能力大、煤厚适应性好,集滚筒采煤机、刨煤机两者优势于一身,可在巷道内远程控制和检修,破解了薄煤层设备检修难题。通过对波兰矿井的应用实践和神东矿区补连塔矿开采方案的技术经济分析可知,等高式采煤机及配套装备可实现月产12.4万t,年产150万t的高产量,为国内外薄煤层的安全高效开采提供了有益参考。     

MBJ18/55型刨煤机的设计

MBJ18/55型刨煤机是一种外牵引的浅截式薄煤层采煤机,采用刨削的方式落煤,并通过煤刨的犁面将煤装入工作面输送机,实现刮板输送机的连续运输,刨煤部分的传动装置独立驱动刨体往复运动,实现刨煤工作,刨煤机与工作面输送机一起组成刨煤机组。     

JBB-I型急倾斜煤层刨运综采机组研制与试验

针对太平煤矿急倾斜煤层地质构造复杂,现有采煤方法落后致使采出率低的现状,研发了急倾斜煤层走向长壁综合机械化开采技术装备,即JBB-I型急倾斜煤层刨运综采机组成套装备,该机组主要由液压支架、电液控制系统及刨运机等组成。工业性试验结果表明,JBB-I型急倾斜煤层刨运综采机组结构简单,刨运梁既是刨头割煤时的承载体,又可用来移架,利用急倾斜煤层的特点省略了刮板输送机;机组运行时性能稳定,实现了工作面开采期间的无人化,增强了急倾斜工作面的安全性,提高了煤炭资源采出率。     

智能化综采工作面采煤机与液压支架协同控制技术应用研究

针对智能化综采工作面采煤机截煤与液压支架自动跟机移架协同效率低、经常需要人工干预等问题,依据工作面回采作业工序,将采煤机截煤与移架作业工序进行细化分解,重新对应匹配生成新的协同作业工序,同时增设协同作业操作控制逻辑,形成了采煤机与液压支架协同作业控制技术。通过现场应用,该技术能够有效减少人工干预,提高工作面生产作业效率,为井下采煤工作面自动化无人开采提供了技术支撑。     

千万吨级矿井智能化综采成套装备及关键技术

针对国内厚3～4 m煤层生产效率低、采煤机割煤速度慢、液压支架自移跟机可靠性差等问题,根据转龙湾煤矿Ⅱ-3号煤层233采区煤层赋存情况,为了实现转龙湾煤矿一矿一井一面的千万吨级智能化矿井建设目标,开展了3～4 m厚煤层液压支架、采煤机、刮板输送机等成套装备一体化设计,确定了成套装备的技术参数和关键结构,研制了高可靠性、智能化成套装备,突破了基于惯性导航系统的综采工作面直线度精确检测技术、采煤机记忆截割智能控制技术、基于煤流负荷模型的刮板输送机智能调速技术、工作面端头联合支护技术等关键技术,实现了采煤机自主定位、记忆截割,液压支架自动跟机移架、推移刮板输送机和自动矫直,刮板输送机智能柔性变频调速,2巷超前液压支架协同推进,设备列车的自动控制和快速自移。结果表明,上述关键技术保障了综采装备的成套协同作业和连续回采,工作面具备了年产1 000万t的水平,大幅减少了采煤工作面的操作工人数量,实现了远程监控和少人值守常态化模式的智能化采煤作业,自2015年10月在转龙湾煤矿23303工作面进行工程示范应用,效果显著,每班可减少操作工人5人,最高日产达到3.78万t,最高月产90.13万t,建立了3～4 m厚煤层年产千万吨的配套模式,可为类似煤层赋存条件高产高效生产提供经验。     

德国煤矿回采工作面的新技术

<正> 一、回采工作面技术滚筒采煤机发展情况:1976年起,德国发展电牵引滚筒采煤机。目前,美国和澳大利亚也使用电牵引滚筒采煤机。将来,电牵引滚筒采煤机肯定会在世界上得到普遍使用。艾柯霍夫公司EDW300—LN型薄煤层电牵引双滚筒采煤机已得到普遍使用,两个截割滚筒电机采用中央布置方式。EDW150—2L—2W型双滚筒釆煤机电机采用横向布置,有两个分开的截割电机,这种电牵引采煤机使用得很好,但在极限负载,如在过岩石断层和随巷道一起截割时直流牵引电机寿命不够理想。     

薄煤层采煤机装煤性能研究

为了提高薄煤层采煤机的装煤性能及工作效率,运用理论分析与离散元数值模拟的方法对其进行了研究。针对理论落煤量及理论装煤量与牵引速度、滚筒截深、滚筒转速、螺旋升角的关系进行了理论分析;基于PRO/E与EDEM建立了采煤机截割部的离散元仿真模型及煤壁模型,模拟了采煤机截割、破碎煤岩的复杂过程,并获得了相应的装煤率;基于正交试验法分析了牵引速度、滚筒转速、叶片螺旋升角、滚筒截深对采煤机装煤性能的影响规律及显著程度。基于实际工况,得到了新型薄煤层采煤机的最优设计参数,为采煤机滚筒装煤性能的研究及优化提供了一种新方法。