WPZ-55/50L型巷道修复机在禾草沟煤矿底板治理中的应用

由于缺乏专用设备,国内煤矿巷道起底主要依靠人工完成,机械化水平较低。WPZ-55/50L型多功能煤矿巷道修复机是一种集凿、挖、运、装于一体的煤矿巷道起底专用设备,由工作机构、驾驶室、刮板运输装置、履带机身、液压泵站、附件6大部分组成。介绍了WPZ-55/50L型多功能煤矿巷道修复机在延安市禾草沟煤矿的应用,总结了一套机械化起底工艺方法,为同类煤矿底鼓治理及巷道修复提供借鉴及指导。     

煤矿用远控巷道修复机在底鼓治理施工中的应用

为解决煤矿井下低矮变形巷道围岩安全高效治理施工中缺乏专用可靠设备的难题,通过分析设备施工特点和功能需求,研制了可实现无线接收器与无线遥控器相互通信的WPZ-45/700LY型煤矿用远控修复机,并分析了修复机工作装置、液压系统、远控系统、履带车体的组成及工作原理。最后,在顾桥煤矿底鼓治理施工中进行应用,结果表明,远控修复机的电控系统性能稳定、可靠、响应速度快,基于此,总结出一套便于破碎锤和侧卸铲斗互换并补打锚杆(索)施工的作业工艺,为类似煤矿巷道底鼓远程治理施工技术与装备的开发提供借鉴。     

WPZ-75/700型矿用巷道修复机研制及应用

针对密闭墙快速构筑技术中掏槽作业难度大、机械化程度低、劳动强度大等问题,并结合围岩修复治理施工需要,研制了WPZ-75/700型矿用巷道修复机。经现场工业性试验,整机结构设计合理、操控方便、掏槽作业成型效果好、运行稳定且可靠,为实现井下狭小空间"破、铲、装、铣"机械化、一体化作业提供了安全保障。     

WPZ-45/350L型巷道修复机的应用试验

为了解决千米深井地压大,巷道失修严重,维护工程量大。研发了煤矿变形巷道修复机械化施工工艺及技术项目,对WPZ-45/350L型巷道修复机在矿井巷道试验情况进行了介绍和分析,该巷修机具有体积小,机动灵活、安全高效等特点,可实现破、铲、挖等工具的快速转换。着力提升煤矿巷道修复的机械化作业水平,依靠机械化生产替换人工作业,在保障安全的同时,实现减员增效目标。     

煤矿巷道修复机关键技术及研究进展

介绍了我国巷道修复机的研究现状,归纳总结了巷道修复机的特性、特殊功能要求和设计要点。对巷道修复机的常用作业属具进行了分类总结,在介绍巷道修复机基本组成的基础上,分析了目前研究中的难点、关键技术和发展趋势,论述了巷道修复机器人作为巷道修复机的发展趋势和目标,归纳总结了其实现道路上的关键技术和难点。     

巷道修复机工作装置设计

针对矿井巷道变形大、底鼓严重等问题,且修复巷道依然靠人工劳动为主的现状,特对巷道修复设备的工作装置进行设计,使其能够适应复杂巷道修复的机械化作业。对该设备工作装置进行优化设计后可以有效修复巷道底鼓、变形,极大提高了工作效率,降低了劳动成本,对矿井的安全生产具有重大意义。     

煤矿巷道修复机工作机构的改进及应用

为降低WPZ-55/50L型煤矿巷道修复机工作机构的工作高度,提高巷道适应性,对现有工作机构进行改进;并对新的动臂、斗杆进行受力分析;采用有限元软件进行强度校核,应力、应变均满足设计要求。应用实践表明,修复机工作机构改进合理、动作连贯,适应巷道高度低,满足煤矿巷道起底要求,为煤矿巷道底板治理提供了可靠的装备保障。     

巷道修复机配套用移动式胶带转运装置设计

针对赵庄煤矿井下巷道围岩修复施工渣料运输困难,导致施工效率低下、人员劳动强度大等问题,结合围岩修复治理施工特点,设计了胶带转运装置总体方案,优化了结构布局,并对调角机构、胶带输送机和液压系统进行详细设计。该装置可实现渣料输送方向的全方位调节,增加对装料设备的适应性,使胶带运输装置平稳、快速的对不同渣料转运,减少转运时间,提高巷道修复施工效率。现场应用表明,胶带转运装置参数设计合理、结构简单、调角范围大、运转平稳,配合修复机和煤矿井下带式输送机可实现连续运输作业,提高了巷道修复施工作业效率,该转运装置的成功设计为巷道修复机高效施工提供了装备保障,为类似短运距胶带转运装置开发提供了借鉴。     

巷道修复机在大佛寺煤矿铝质泥岩巷道底臌治理中的应用

随着煤矿开采深度不断增加,巷道围岩变形情况加剧。铝质泥岩巷道由于其吸水膨胀性加之深部围岩压力的作用,导致巷道产生大的底臌变形,此种底臌变形较难控制。介绍了WPZ-55/50L型巷道修复机在大佛寺煤矿4#煤层西二总回风大巷底臌治理中的应用,提出了一套铝质泥岩巷道底臌治理方案,通过对治理后巷道围岩进行变形监测验证了治理效果,为今后类似巷道底臌治理提供了参考。     

多功能巷道修复机的研制

针对复杂围岩条件下巷道变形的问题,研制了一种多功能巷道修复机,集成反铲破碎装置、单臂锚杆机、装运机构、行走机构,能实现巷道修复中的卧底、刷帮、挑顶、装运、支护等主要功能,提高巷道修复的效率及安全性。     

亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓力学机制及控制技术

为解决亭南煤矿东翼轨道大巷底鼓问题,采用现场调查、围岩物化成分分析、吸水软化试验和数值分析等方法,研究了亭南煤矿软岩巷道底鼓特征、影响因素和变形力学机制。结果表明:底鼓主要是由于巷道底板岩层岩性软弱膨胀性强,底板在无支护状态下成为巷道变形和应力释放的主要空间,巷道底角软岩在两帮应力传递作用下产生剪切塑性大变形,向底板中部挤压形成底鼓。提出了底板隔水、加固、控制变形的治理原则,采用混凝土反底拱+金属焊接网+底角管缝式锚杆的支护形式,对底板进行加固。通过现场监测和数值分析,表明新支护能够改善底板围岩受力状态,切断底角剪切滑移变形,有效控制巷道底鼓变形。     

彭庄煤矿软岩巷道底臌控制技术及数值模拟研究

 针对彭庄煤矿巷道围岩节理、裂隙发育,岩层浸水软化严重的复杂地质条件,以马头门大范围内的岩体为研究对象,通过对围岩物理力学性能的测试、底臌影响因素的理论分析和底臌控制技术的数值模拟,提出了采用全断面注浆、高强超长锚杆加固顶板和两帮、底角锚杆和混凝土反底拱加固底板的综合控制底臌方案。并对马头门围岩收敛变形进行了长期的监测,监测结果表明马头门围岩顶底板的总变形量仅为5mm,这说明该方案有效地控制了底臌。     

深井软弱围岩巷道多重耦合控制技术研究

针对深井软岩巷道围岩变形破坏严重、巷道支护困难的问题,以邢东矿-980 m大巷为工程背景,综合运用现场实测、理论分析、数值建模、工业性试验等研究手段,对巷道围岩破坏机制及控制技术展开了针对性研究。分析了不同水平应力对巷道围岩破坏的影响,揭示了-980 m大巷变形破坏机制,提出了“断面优化+高预应力锚杆索+高强可缩性环形支架+滞后注浆加固”的多重耦合控制方案,并通过了现场工业性试验验证,结果表明：该控制技术可有效解决深井高水平应力巷道围岩变形控制难题,可为类似深井软岩巷道围岩大变形控制提供借鉴。     

万年煤矿极松软破碎岩体巷道支护技术研究

针对万年煤矿极松软破碎岩体巷道难以支护的问题，分析了巷道变形和破坏的主要原因，提出了对其治理的锚、喷、注联合支护方案，并成功地在三水平轨道暗斜井中进行了支护实践，巷道变形量明显减小，支护成本大幅度下降。     

晋北煤业工作面煤巷支护技术优化实践

针对近年来许多煤矿工作面煤巷变形大、支护困难等问题,分析了晋北煤业5-101工作面煤巷的具体地质赋存条件,顶板岩层的泥岩等软岩条件时应采取的支护方式。采用工程类比法列举了沙坪煤矿18204工作面、王庄煤矿6207工作面、马道头煤矿2203工作面等3个工作面顶板具体支护参数,综合分析了其支护方式,结合晋北煤业工作面巷道的顶底板特点,进而确定了5-101工作面煤巷采用“锚杆+锚网索+钢带”联合支护方式,并通过理论计算得到了各项支护参数。通过现场应用,该支护方案可以保证5-101工作面巷道的稳定,且可以取得较大的经济效益。     

林南仓矿软岩巷道变形控制技术及数值模拟研究

通过对林南仓矿-650m水平轨道石门变形破坏机理的研究,总结了巷道变形的主要原因。设计出了壁后充填的巷道支护方式,通过FLAC3D模拟计算,该支护方式能很好地控制帮顶破碎区,将巷道围岩的应力场和位移场趋于均匀化,控制了围岩的破碎大变形。工程实践证明了模拟计算的准确性,该支护形式很好地解决了软岩巷道的变形问题,保证了矿井的安全生产。     

渗水巷道掘进工作面冒顶机理及控制技术

为解决渗水巷道掘进工作面易发生冒顶事故的问题,基于化乐煤矿3号轨道石门发生渗水并且掘进后发生大面积冒顶的现象,采用岩石体力学试验、X射线检测和理论分析的方法研究此类巷道的冒顶机理。结果表明:围岩中含有易崩解膨胀的物质,巷道渗水出现岩石泥化的现象,导致围岩力学性能显著降低,不能有效支承顶板,针对该问题提出注浆控制技术、强力锚网索支护技术、喷浆技术,并采用浅孔注浆和深孔注浆工艺,使巷道顶底板和两帮移近量分别控制在122、106 mm以下,围岩稳定后锚索、锚杆锚固工作阻力分别达224、83~90 k N,有效控制巷道变形,保证围岩的稳定性。     

煤矿巷道智能掘进关键共性技术

依据我国煤矿智能化发展战略,深入分析了国内外智能掘进研究现状,结合我国煤炭赋存条件复杂,巷道掘进问题突出,智能掘进挑战严峻等实际,提出了直接影响和制约我国煤矿巷道智能掘进加快发展的智能截割、智能导航、智能协同控制和远程智能测控四大关键共性技术并给出了解决思路和方法。针对掘进系统智能截割问题,提出了基于视觉伺服的掘进系统智能定形截割控制方法和基于遗传算法优化的BP(GA-BP)神经网络的自适应截割控制方法,旨在提高巷道截割成形质量和效率;针对掘进系统智能导航问题,提出了基于惯导与视觉信息融合的履带式掘进系统智能导航控制方法和基于惯导、数字全站仪与油缸行程信息融合的液压推移式掘进系统智能导航控制方法,旨在提高掘进定位定向精度,实现智能导航;针对掘进系统中掘进、支护、钻锚、运输等多系统协同控制和多任务并行控制问题,提出了基于强化学习的并行作业控制方法和基于Agent的并行控制方法,以及leader-follower法和基于行为法的智能协同控制方法,旨在实现多机器人系统或智能设备的智能协同控制和并行作业,提高掘进效率;针对掘进系统智能测控问题,创建了本地控制层、近程集控层和远程监控层的智能测控系统架构,提出了数字孪生驱动的虚拟远程智能控制方法,旨在保证掘进系统安全、可靠、高效运行,实现身临其境的虚拟远程智能测控。     

Analysis of soft rock roadway deformation mechanism in Zhangshuanglou Mine

On basis of ground stress surveying and analysis of physical nature and mechanics character of rock, the deformation mechanism of west main roadway in Zhangshuanglou Mine is studied. It is put forward that engineering mechanics nature, infiltration of water and con-centrated stress on pillar are the main factors to affect stability of the west main roadway. The overall thinking used to restore the roadway is raised.