特厚煤层智能化综放开采理论与关键技术架构

综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,智能化综放开采是未来综放开采技术发展的重要方向。在分析千万吨级特厚煤层智能化综放开采技术和问题的基础上,围绕安全、高效、智能这一主题,综合考虑特厚煤层顶煤体和上覆岩层的相互作用,以掌握特厚顶煤冒放理论,实现综放工作面放煤智能化,降低含矸率、提高顶煤采出率为主导,提出要解决的关键科学问题和技术构想。针对综放开采存在的煤矸智能识别、智能放煤控制、“采-支-放-运”系统智能协调等主要难题,凝练出特厚煤层智能综放开采大尺度顶煤体破碎与冒放机理,特厚煤层智能化采放协调控制机理与方法,特厚煤层智能综放开采群组放煤过程控制原理三大科学问题。攻克特厚煤层群组协同智能放煤工艺决策技术,特厚煤层顶煤厚度与放煤量实时监测技术,冲击振动和高光谱融合的煤矸识别技术,多模式融合的智能化放煤装备及控制技术,综放工作面“采-支-放-运”系统智能协调控制技术五项关键技术。突破特厚煤层智能化综放开采技术与装备瓶颈,研发煤矸识别装置、开发智能放煤控制系统及软件,解决采放协调、煤矸识别、群组放煤等难题,创建年产1 500万t智能化综放开采示范工程。最终实现特厚煤层智能化综放开采,为我国特厚煤层的安全、高效开发提供可靠的技术支撑。     

综放工作面监控喷雾降尘系统应用

为了降低综放开采过程中在降架、移架、放顶煤以及割煤过程中产生的粉尘浓度,在大同煤矿集团公司塔山矿8210综放工作面采用了智能监控喷雾降尘系统,实现综放工作面生产过程中自动喷雾降尘,且井上可实时监控喷雾状态,进一步完善了综放工作面喷雾降尘系统的运行管理。     

大同千万吨矿井群特厚煤层高效综放开采技术创新与实践

综述大同矿区千万吨矿井群特厚煤层高效综放智能开采技术创新概况。首先研发了适用于塔山煤矿20 m特厚煤层大采高综放成套技术与装备,实现特厚煤层安全高效开采;其次,考虑资源利用率、环境保护、社会经济效益,实现了11个大型千万吨矿井之间的资源与设备的统一调配与管理,生产技术管理统一化、标准化;然后,在同忻煤矿进行了智能化综采放顶煤技术创新,应用智能放煤决策系统、智能放煤控制系统、采放运一体化协同控制三项关键技术,通过千兆工业环网、工作面通信、视频、集成控制系统,形成了综放面成套智能化开采系统,再结合灾害防治、污染监测、数字化矿山以及节能减排技术,最终形成千万吨级综放工作面智能控制关键技术体系;最后,提出同煤集团智能化综放开采发展方向。     

特厚煤层综放工作面智能控制关键技术研究

煤矿智能化开采是实现我国煤炭工业高质量发展的核心支撑技术之一,特别是占我国煤炭产能比例最大的中厚及特厚煤层实现智能化开采意义重大。针对综放智能化成套设备系统可靠性、跟机自动移架及智能放煤可控性与放顶煤煤岩识别准确性三大特厚煤层综放工作面智能控制技术发展制约因素,提出了供液系统的多级过滤智能控制技术、综放工作面液压支架记忆放煤技术与放顶煤煤岩识别技术三大关键技术。在同忻煤矿8202工作面进行了现场工业性试验,该工作面通过集成综放自动化控制系统,实现了采煤机22种编辑状态下的智能程序割煤、支架智能跟机、智能放煤、视频智能监控和智能集成供液等系统的融合,实现了巷道和地面调度中心的远程集控智能化控制和人工干预,突破工作面年产量1 000万t以上,工作面回采率达到87%以上,吨煤耗电量小于9.1 k Wh,产值达到46.5亿元,利润达到5.0亿元,实现了特厚煤层综放工作面智能控制关键技术的突破性进展。并针对8202工作面在工业试验中就存在的问题提出了解决办法。该研究成果对提升高端重大装备适用性研究与实施效果形成示范经验,对我国煤炭行业快速发展具有重要的现实意义。     

赵家寨煤矿综放工作面智能化改造研究

对赵家寨煤矿14025综放工作面采煤系统进行升级改造,设计一种综放工作面智能集控系统,该系统方案由支架电液控制系统以及自动化集控系统两大部分组成,分别对工作面采煤机械、监控设备、供液系统改造升级,通过改造基本实现14025工作面自动化采煤.     

综放开采系统基本问题的理论性探讨

综放开采系统是一个大尺度复杂系统.首先定义了综放开采系统,并且对综放开采系统的基本结构、功能、内外环境及参数等基本问题作了介绍.通过对综放开采系统的深入研究,完善了综放开采的基本理论,同时利用系统工程的方法研究了综放开采系统的稳定性.     

基于激光扫描的综放工作面放煤量智能监测技术

放煤量智能感知是智能化综放开采的关键技术,通过综放工作面后部刮板输送机煤流量的实时监测可动态调控放煤口动作,结合煤矸识别和顶煤厚度监测信息可有效避免工作面过放和欠放,提高煤炭资源开采回收效益,防止刮板输送机过载等安全生产事故发生.提出基于激光扫描的综放工作面放煤量智能监测方法,引入三角微元法构建放煤量回归实时计算模型,...     

我国综放开采40年及展望

我国应用和创新发展综放开采技术40 a来,取得了巨大成功和重大科技创新,实现了厚煤层一次采全高和高产高效低成本开采,综放开采技术已经成为我国开采厚煤层的主要方法,也是我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。在综放开采技术发展过程中,先后试验了高位放煤、中位放煤、低位放煤,最终形成了我国的低位放煤综放开采技术。支架结构形式从早期的四柱支架发展到今天四柱与两柱并存的局面,对于智能开采工作面两柱支架更具优势。我国的综放开采技术可以分为2个阶段。在前20 a的探索和推广应用阶段,针对我国煤层条件,充分发挥了综放开采的技术优势,形成了高产高效综放开采模式、“三软”厚煤层综放开采模式、“两硬”厚煤层综放开采模式、急倾斜厚煤层综放开采模式等。在最近20 a的技术创新和输出阶段,我国创造性地开发了特厚煤层大采高综放开采技术、急倾斜厚煤层综放开采技术等,在智能化开采与智能放煤技术等方面取得了突破性进展,实现了综放开采技术从引进到输出的飞跃式发展。我国已经形成了一批专注综放开采技术研究的科技队伍,无论是综放开采的理论成果,还是技术成果都遥遥领先于世界其他国家。综放开采技术的进一步发展需要集中到综放工作面的全面...     

高瓦斯综放工作面智能放煤关键技术研究与应用

目前高瓦斯综放工作面的智能化放煤面临着许多难题，主要包括煤矸识别精度较差、煤流与瓦斯浓度的控制不够全面、跟机工艺设计研发繁琐、控制系统响应较慢。为解决这些问题，研发了基于5G通信的云边端协同智能放煤控制系统，包括5G网络、云端服务器、边缘处理器、终端执行设备等，系统具有较高的数据传输速度、控制响应速度和数据处理能力，在对综放开采放煤工艺参数和智能放煤工艺流程分析的基础上，详细阐述了煤矸识别技术、大块煤识别与煤流负荷平衡技术、瓦斯安全联动控制技术、跟机放煤数字孪生技术四大智能放煤关键技术。在保德煤矿81309综放工作面进行应用试验，采用智能综放技术后，顶煤采出率由86%上升到93%，煤炭含矸率由21%下降到15%，总的生产效率提高了10%，放煤作业人员由原来的3～4人减少为1～2人。开发的基于5G通信的云边端协同智能放煤控制系统及其关键技术也可以推广到其他综放工作面，对煤矿减人增效和安全高效开采具有重要价值。     

大同矿区千万吨级综放工作面智能控制关键技术现状及展望

综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,随着不断的技术攻关创新,大同矿区建设形成了多个一井一面年产千万吨矿井。通过分析大同矿区综合机械化开采智能化技术现状,以综放开采智能群组放煤机理、智能放煤方法、煤矸精准识别技术、智能控制技术及装备和工程示范等为研究目标,对同煤集团千万吨级综放工作面智能控制关键技术进行了论述和展望,为实现特厚煤层综放智能化开采提供参考。     

特厚煤层大采高综放自动化开采技术与装备

针对我国西部矿区坚硬特厚煤层综放自动化开采技术难题,研究了大采高综放工作面液压支架与围岩耦合作用关系,分析了坚硬特厚煤层顶煤冒放结构及液压支架合理工作阻力确定方法,研发了液压支架与围岩智能耦合控制系统及自动化放顶煤控制系统,实现了大采高综放工作面自动化开采。基于坚硬特厚煤层大采高综放液压支架与围岩耦合作用关系,建立了坚硬顶煤冒放的"悬臂梁"模型及顶板岩层结构失稳的"组合悬臂梁"模型,揭示了大采高综放工作面合理机采高度确定方法及合理液压支架工作阻力确定方法。通过分析两柱强力液压支架的承载特性,创新设计了大采高综放液压支架三级高效强扰动放煤机构,研发了综放液压支架智能耦合控制系统,实现了对液压支架姿态与受力状态的实时监测。基于大采高综放工作面分段多窗口多轮放煤工艺的时序控制自动化放煤逻辑关系,研发了自动化放煤控制装置,实现了坚硬特厚煤层大采高综放工作面安全、高效、高回采率自动化开采。     

王家岭矿综放工作面智能化协同控制方案设计与实现

从实现综合机械化放顶煤工作面(以下简称综放工作面)安全智能化协同控制的角度,分析了综采放顶煤工作面控制子系统的构成,对综放工作面不同设备间的协同关系进行了梳理并通过量化和逻辑关系设计在控制系统程序中实现,对该类工作面设备子控制系统的信号传输硬件接口和通讯协议进行了规范。该综放工作面智能协同控制方案设计的应用实现了工作面各子系统监控信息的全面融合,各设备子系统的自动闭锁及关键设备运行状态的智能匹配。     

综放工作面参数优化的正交一模拟研究

在统计分析综放工作面大量实测资料的基础上 ,对综放工作面生产系统进行了系统分析 ,编写了综放工作面生产系统计算机可视化模拟程序 ,利用“正交设计—计算机模拟”技术系统地对综放工作面参数优化进行研究。     

综放工作面参数优化的正交—模拟研究

经统计分析综放工作面大量实测资料的基础上,对综放工作面生产系统进行了系统分析,编写了综放工作面生产系统计算机可视化模拟程序,利用“正交设计－计算机模拟”技术系统地对综放工作面参数优化进行研究。     

硬煤超大采高智能化综放开采关键技术装备研究

为实现8~12m硬质特厚煤层安全高效开采,针对硬煤冒放性差的特点,采用小采放比开采模式,增加割煤高度,利用围岩扰动改善顶煤冒放性能,实施超大采高综放开采,研究了硬煤超大采高综放开采成套装备,得出了工作面总体设备配套参数,优化了工作面大梯度过渡技术及端头区多设备联合支护方案。针对顶煤冒落块度大问题,研究了大运量煤流运输系统,配套采用后部刮板输送机交叉侧卸技术,配置了煤流四级破碎体系,工作面采用高可靠性智能控制采煤机,创新研发了强扰动高效放煤机构及"记忆+远程干预"放煤系统,创建了具有主动感知、自动分析、系统协同性能的安全高效的智能综放工作面,为实现年产1.5Mt特厚煤层综放开采奠定了基础。     

深地煤炭资源安全高效智能化开采关键技术与实践

深地煤炭资源地质赋存复杂,智能化开采是深地资源安全、高效、绿色发展的必由之路。智能化开采成套技术与装备能否适应千米深井复杂地质环境、控制围岩稳定并驱动装备跟随煤层自动推进是影响煤炭安全高效开采、减少作业人员、降低劳动强度的关键。山东能源集团聚焦千米深井智能化开采围岩控制理论,提出了以强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合为核心的支架-围岩智能耦合关系,并形成与之相适应的智能耦合控制逻辑;为突破超大采高智能综采开采工艺及超高煤壁围岩控制技术瓶颈,提出了超大采高液压支架工作阻力“双因素控制法”,发明了三滚筒采煤机及其配套开采方法,研制了与超大采高智能综采相匹配的液压支架及配套系统;针对超大采高综放开采智能化放煤理论与围岩控制难题,提出超大采高综放支架-围岩耦合协调采放空间控制方法,创新了超大采高综放“马鞍形”开采工艺,研制了7 m超大采高智能综放开采液压支架及配套系统;研发了无反复支撑、快速循环自移的单元式超前支架,解决了回采巷道超前支护距离长、支护技术与装备适应性差的问题;开发了基于惯导和精准地质模型的智能采煤控制系统,解决了深部矿井工作面设备智能控制及困扰连续生产的难题;搭建了千米深井智能化开...     

千万吨级综放工作面设备配套及自动控制系统研究

为解决特厚煤层综放开采自动化程度低,劳动强度大问题,研究了千万吨级综放工作面设备配套及自动控制系统。针对同煤集团同忻矿8103工作面,研究了综放工作面液压支架、采煤机、输送系统的选型,研究了综放工作面支架电液控制系统、采煤机控制系统、视频监控系统、刮板输送机控制系统、工作面集成供液系统等主要自动控制子系统的设计方案,研究成果表明,能够为建设同类千万吨级综放工作面提供借鉴经验。     

基于地质大数据工作面智能精准开采关键技术研究

针对当前综采工作面智能化开采系统存在自主适应工作面地质变化条件能力差、无法根据工作面生产条件变化实现精准调控生产工序过程等问题,设计一种基于工作面地质与环境的精准控制模型的综放工作面智能化开采系统,并对其系统架构和关键技术进行阐述和研究分析,该系统能够利用大数据智能分析决策平台实现工作面“三机一架”设备的姿态感知、协同作业及精准控制,最终实现综采工作面智能化安全高效开采的目的。通过在耿村煤矿13200综放工作面得成功应用,结果表明,该智能化开采系统给矿井带来巨大的经济效益和社会效益,同时为综放工作面智能化开采系统的建立提供了技术思路,具有极大的推广应用价值。     

选用综放支架的实践与认识

本文在充分探讨综放面矿压显现及综放支架受力状态的基础上,就东滩煤矿的生产实践对综放面液压支架的选用进行了系统的总结,并提出了下一步研制综放支架的建议.     

选用综放支架的实践与认识

本文在充分探讨综放面矿压显现及综放支架受力状态的基础上,就东滩煤矿的生产实践对综放面液压支架的选用进行了系统的总结,并提出了下一步研制综放支架的建议。