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。     

薄煤层滚筒式采煤机发展现状及关键技术

我国薄煤层资源丰富,随着厚与中厚煤层资源的不断开采,薄煤层开采成为必然选择。滚筒式采煤机因具有适应性强、性能稳定等优点,在薄煤层采煤中应用最为广泛。介绍了薄煤层滚筒式采煤机的发展现状,简要分析了国内外各主要厂家薄及较薄煤层采煤机机型的优缺点,指出矮机身大功率成为薄煤层采煤机的主要发展方向。给出了随着功率的不断加大,薄煤层采煤机在开发过程中所面临的关键技术问题,包括整机布置方式、高功率密度摇臂设计、高速高可靠牵引行走系统研究、紧凑型电控系统设计、装煤效果问题及拖缆问题,并分别给出了解决思路或建议。     

基于高精度三维动态地质模型的采煤机自适应智能截割技术研究

采煤机使用“记忆截割”技术割煤时,需要进行人工领刀,且对煤层赋存条件要求较高,当煤层起伏较大时需要频繁示教领刀。“记忆截割”技术仅针对下一刀煤层顶板截割路径进行优化,在采煤机推进方向无法根据煤层的赋存形态对采煤机俯仰采路线进行精确规划与控制。本文基于采煤机自适应智能截割理念,设计了综采工作面采煤机智能截割系统运行模式,利用煤层精细化物探数据构建工作面高精度三维地质模型,而后利用地质模型对采煤机的未来截割路径进行规划,并在开采过程中根据工作面揭露的最新地质资料动态修正高精度三维地质模型。将高精度三维动态地质模型与采煤机开采规划算法耦合,提出可自适应煤层变化的采煤机开采控制基线规划算法,实现对采煤机推进方向的俯仰采控制与牵引方向的截割控制,以及地质模型更新、开采基线规划与采煤机滚筒调整之间的高效协作。设计了智能截割系统内滚筒调整参量的计算服务接口,以及智能截割系统与采煤机控制系统间的通讯协议,实现了采煤机滚筒基于规划截割路径的精准控制。实践表明,采煤机智能截割系统适用于底板倾角各种变化程度的煤层,采煤机截割线更好地贴合煤层顶、底板线,节约资源,提高生产效率。     

采煤机自主导航截割原理及关键技术

深部煤层构造较为复杂,实现采煤机无人驾驶开采更加困难。在总结采煤机结构和截割调控技术演变历程基础上,提出采煤机截割调控技术在经历了人工目测截割、机载探测截割、示教记忆截割3个发展阶段后,已经进入到自主导航截割的第4阶段,并提出了适用于深部煤层采煤机自动驾驶的导航截割理论与技术框架,包括导航地图、位姿感知、路径规划、姿态控制4项技术内涵和精细化煤层截割定位地图、精准化煤层截割导航地图、动态化煤层截割导控地图、采煤机融合定位方法、定位精度提升、智采机组全位姿参数矩阵建立、物理-虚拟模型驱动与交互、无人驾驶防冲撞路径规划、截割作业智能调高调直9项关键技术。系统阐述了采煤机自主导航截割相关核心技术基本原理:首先,构建煤层智能化开采导航地图,从精细化煤层截割定位、精准化煤层截割导航和动态化煤层截割导控3个关键步骤实现地图构建及更新;其次,通过融合定位和定位精度提升方法,完成了采煤机位姿精确感知;再次,创建智采机组全位姿参数矩阵,并结合物理-虚拟模型驱动与交互技术构建出导航截割数字孪生系统;最后,基于实时综采装备位姿状态和煤层导航地图信息,实现了无人驾驶防干涉防冲撞路径规划、截割滚筒自适应调高控制...     

复杂煤层条件下采煤机自适应截割控制策略

采煤机是综采工作面的核心装备,复杂煤层条件下,其工况恶劣、环境复杂,采掘装备智能化程度不高,导致我国煤矿开采灾害多、煤机适应性不强、故障率高、效率低,提高煤机装备的可靠性与适应性是煤矿智能化发展的主要任务之一.采煤机工作机构与复杂煤层耦合作用机理及煤岩截割状态与动力传递系统的导控机制,是实现采煤机智能高效截割的关键.基...     

薄煤层开采技术在章村矿的发展应用

介绍章村矿薄煤层综采机械化发展历程,薄煤层采煤机经过了普通采煤机到强力大功率薄煤层采煤机的实践,液压支架液压系统改造成电液控制系统,实现了高产高效;高性能的综采装备是提升矿井安全技术、实现高产高效、减轻劳动强度的决定性因素。     

薄煤层采煤机电控系统设计

针对薄煤层开采采煤机结构的高度的限制,提出一种针对薄煤层的分体式采煤机电控系统设计,解决了采煤机电控系统受采煤机高度的影响的问题,电控系统已经在MG100/130-PLDK采煤机上得到应用,结果表明,系统可以满足采煤机要求的各种功能,实现了自动往复采煤,大大地提高了采煤效率。     

基于BP神经网络的采煤机自动调高PID控制系统研究

由于采煤机记忆截割技术应用在复杂煤层中具有局限性,提出一种基于BP神经网络的PID控制器,对采煤机的液压自动调高系统进行优化。通过BP神经网络的预测控制原理,改进PID控制器参数。搭建了采煤机滚筒调高PID控制实验系统,并进行了阶跃响应实验和跟踪性能实验。结果表明,相比于传统PID控制器,改进的PID控制器响应更为平稳、跟踪性能更加优越,能更好地满足采煤机在复杂工况下的自动调高要求。     

薄煤层滚筒采煤机综采设备三机优化配套研究

综采是全部机械化的采煤作业过程,各设备间的相互配套是能否实现高产高效的前提。针对薄煤层工作面的复杂条件并结合赵官煤矿2701薄煤层工作面,根据2701工作面煤层的赋存特征、顶底板条件、生产技术要求,优化配套参数,确定出最优配套方案。2701工作面三机配套的成功使用对薄煤层滚筒采煤机综采工作面的选型配套具有重要的参考价值。     

薄煤层采煤机工作面高工作阻力液压支架设计

分析了目前我国煤矿对薄煤层开采的态度、所采用的配套设备等现状,提出了一种应用于薄煤层采煤机工作面的高工作阻力液压支架,并对该支架的技术特征、结构特点、系统配置及创新点等进行了说明。     

极薄煤层安全高效自动化刨煤机无人工作面支护技术及装备研究

对我国极薄煤层开采现状进行了简单分析,提出了进行薄和极薄煤层自动化开采的必要性和可行性,从多方面探讨了全自动化刨煤机工作面开采技术和设备研究的内容;开发研究了薄和极薄煤层开采的自动化液压支架和端头支架;最后简单介绍了矿山薄煤层成功应用的实际情况。     

极薄煤层机载电牵引采煤机电控系统的智能模块化设计探讨

从我国薄煤层资源及储量入手,分析了极薄煤层机载电牵引采煤机的发展趋势。通过中压变频器、高可靠性控制器以及现场总线技术的应用,实现极薄煤层机载电牵引采煤机电控系统智能化,从而逐步实现自动化开采。     

凸形滚筒对煤壁片帮控制机理研究

煤壁片帮和冒顶是影响大采高工作面安全生产的主要因素之一。由于煤壁的稳定性与顶板的压力和煤层的物理性质有关,所以减少和释放煤壁内压力是防止煤壁片帮的方法之一。借鉴软岩巷道卸压控制技术,首次提出了利用采煤机滚筒在煤壁开切卸压槽的方法,促使工作面前方支承压力向煤壁深部转移,从而减少工作面片帮事故的发生。     

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。     

开关磁阻电动机在薄煤层采煤机牵引系统中的应用

为满足薄煤层采煤机的特点和性能指标,研制了一种适合薄煤层采煤机行走系统的开关磁阻电动机控制系统。系统采用了全数字控制,使用CAN总线控制实现双机同步,采用专利技术的底板安装方式。该系统通过性能试验满足了薄煤层采煤机的要求。     

急倾斜俯伪斜长壁综采机械化研究

急倾斜煤层开采条件恶劣,国内外没有长壁综采成功的先例,通过采用俯伪斜综合机械化开采工艺,减小了工作面实际倾角,克服了传统采煤方式落煤飞矸窜入液压支架伤人的现象,采煤机、刮板输送机、液压支架配套中,建立稳定一致的梁端距以及通畅的行人通道是基本的要求,为此创新研发了菱形液压支架,导向输送机为采煤机提供割煤过程依托,论述了菱形液压支架及其与特型采煤机、输送机的配套关键问题,液压支架的调整能力是保证采煤推进过程中设备不下滑的基础。通过工程实际应用,急倾斜俯伪斜长壁综合机械化开采效果显著,是急倾斜煤层开采方式的重大突破,设备之间协调运转,顶底板维护良好,对复杂难采煤层综采技术具有重大的推动意义。     

硬顶软煤薄煤层滚筒采煤机设备配套研究

介绍了国内外薄煤层滚筒采煤机开采现状;根据我国缓倾斜采煤工作面围岩稳定性分类标准,针对曹窑煤矿薄煤层坚硬顶板和松软煤层地质条件,并依据国内类似条件下薄煤层开采成功的经验,得出曹窑煤矿薄煤层开采对滚筒采煤机配套设备的基本要求,据此研究出煤层厚度为0.8～1.4 m和1.1～1.9 m两种薄煤层条件下滚筒采煤机组的可行性配套方案。研究结论对于曹窑煤矿薄煤层实行机械化开采,提高矿井安全生产能力,延长矿井服务年限具有重要的作用。     

HDMP—07/09型采煤机械化设备介绍

HDMP—07/09型采煤机械化设备配套是煤炭科学研究总院重庆分院在GPMP_2—100型极薄煤层高档普采设备配套的基础上设计的。主要是将原外注式单体液压支柱配以滑移顶梁、推移千斤顶和液压操纵系统等组成HDP800—07/09型滑移顶梁支架。用该支架与已经定型的MP_2—100型采煤机、SGB—630/60型刮板输送机等配套,基本实现了薄与极薄煤层采煤的简易综合机械化。文章重点介绍了滑移顶梁支架的总体布置、主要技术参数,工作原理及设计特点,还介绍了支架出厂试验、型式试验与工业性试验的情况及效果。     

MG450/1100-WD型薄煤层大功率采煤机研制

分析了国内外1.3~2.0 m采高薄煤层采煤机的技术现状,研制了一种适应于1.3~2.0 m采高的薄煤层大功率采煤机,详细介绍了MG450/1100-WD型采煤机的主要技术参数、关键技术研究和应用情况。该采煤机的研制成功大大提高了薄煤层工作面的开采效率。     

我国煤矿综采技术应用现状与发展

简述了我国煤炭综采技术发展历程,在介绍当前我国有代表性的液压支架、采煤机、输送机等先进现代化综采设备的基础上,总结了我国在薄煤层、中厚煤层、充填开采以及复杂地质条件下的综采工艺和应用情况,分别从大采高一次采全高、分层开采和综放开采的角度分析了厚煤层综采技术,最后比较了我国综采技术与采煤发达国家的差距。