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。     

屯留煤矿高瓦斯松软厚煤层大采高综放开采技术

基于高瓦斯松软厚煤层通常采用普通综放开采,工作面割煤高度小于3.0 m,同时受工作面通风断面影响,工作面瓦斯经常超限,工作面单产较低.屯留煤矿为提高工作面单产,在数值模拟分析煤壁稳定性的基础上,论证了大采高综放开采工艺是适应的,确定了该矿大采高综放液压支架主要参数.实践表明,大采高综放开采是高瓦斯松软厚煤层进一步提高单产的有效途径.     

大采高工作面极限开采强度评价方法及应用

基于受单因素或多因素耦合作用下大采高综采面的临界"尺寸效应",为了科学量化特定赋存条件厚煤层开采强度,进而判定大采高综采能否安全高效并取得良好经济效益,将熵值理论应用于工作面开采强度评价中。采用属性识别法有效解决了工作面赋存条件和开采条件评价指标相邻区间的有序分割问题,建立了基于熵权的开采强度评价模型,实现了不同赋存条件厚煤层大采高工作面开采强度的横向对比,基于逐步逼近原理提出了极限开采强度下大采高工作面的合理的日进尺量、斜长及产能确定方法。现场对比验证了其合理性和科学性,为多因素藕合作用下大采高工作面合理开采强度和开采参数确定提供了一种更科学的方法。     

煤炭安全高效开采技术与装备发展

基于我国煤炭工业"黄金十年"安全高效开采技术发展成就,阐述了液压支架与围岩刚度耦合、强度耦合、稳定性耦合关系理论的创立与应用;提出了大倾角煤层液压支架"自撑—邻拉—底推—顶挤"的稳定性控制策略及成套技术;解决了薄煤层超大伸缩比立柱、智能化开采技术难题,研发0.6~1.3m复杂薄煤层自动化综采成套技术与装备,实现工作面有人值守无人操作;开发了7m特大采高综采成套装备及大梯度过渡配套技术,实现大采高综采技术新突破;研发了特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备,成功实现14~20m特厚煤层安全、高效、高回收率开采。基于煤炭市场发展趋势和技术发展要求,展望"十三五"煤炭安全、高效、集约、智能化开采技术与装备发展方向。     

不同煤层地质条件下智能化无人综采技术

为进一步提升煤矿智能化开采技术装备水平,引领行业智能化开采技术科学发展,实现煤炭行业在新时代下的升级转型,结合陕煤集团黄陵矿业公司智能化无人开采成功实践经验,重点研究了复杂地质条件下薄煤层、中厚煤层和厚煤层智能化开采实践技术,得到了中厚及较薄煤层智能化无人综采的关键技术是液压支架全工作面跟机自动化与远程人工干预技术、采煤机全工作面记忆截割与远程人工干预技术、综采自动化集中控制技术、工作面视频监控技术、智能化集成供液控制技术和超前支护自动控制技术;厚煤层智能化无人综采的关键技术是大采高工作面防片帮智能控制技术、大采高工作面底软智能控制技术、大采高工作面高清晰视频监控技术和大采高工作面环境安全保障技术;得出了煤矿智能化无人开采支撑体系建设分为科技创新、信息化标准、安全保障技术、企业精细化管理和员工素质提升工程五大体系;提出了通过提高整体技术创新性与适应性和提高装备的可靠性与适应性方面的攻关研究,是不断推动煤炭智能化无人开采技术向智能开采高级阶段迈进的努力途径。最后,分析了目前国内外智能化无人开采技术应用现状及推广制约因素,并结合人工智能及新一代工业革命发展方向对煤炭智能开采技术进行了展望。     

厚煤层大采高全厚开采工艺研究与应用

为解决厚煤层开采过程中资源浪费难题,实现安全高效生产,采用国产设备进行了厚煤层大采高全厚开采工艺研究与应用.在分析目前应用于厚煤层开采的几种采煤法的优缺点及适用条件基础上,确定了厚煤层大采高一次全厚综采的采煤方法;首次应用模糊综合评价模型和层次分析法对厚煤层大采高综采工作面进行了模糊综合评价.研究确定了厚煤层大采高工作面采用双向割煤、端部斜切进刀的工艺方式.分析大采高工作面初次来压、周期来压步距及对应矿压显现特点,为采用国产大采高工作面液压支架及其配套设备提供了可行性依据.实现工作面平均日产达6 300 t,最高日产过1.1万t,达到了国产厚煤层大采高综采机械在生产实践中实现安全、优质、文明和高效的目标.研究成果可为类似条件下厚煤层开采提供借鉴.     

云冈煤矿8615-1工作面采动裂隙演化规律研究

根据云冈煤矿8615^-1大采高工作面煤层赋存情况和开采技术条件,构建FLAC^3D数值模型,通过设置边界条件,研究了厚煤层大采高工作面随着开采距离不断增加采场上覆岩层的应力场、位移场和围岩破坏规律。研究结果能够指导厚煤层大采高工作面开展采场围岩控制。     

深部卸压厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律研究

针对深部卸压开采后蹬空条件下厚煤层大采高综采工作面矿压难以控制的难题,根据丁集矿1282(3)工作面复杂的地质条件,通过对该工作面矿压显现特征及液压支架工作阻力现场观测研究,获得了深部卸压厚煤层大采高综采工作面矿压显现规律,分析了厚煤层大采高综采液压支架的适应性,揭示了深部卸压厚煤层大采高综采工作面的顶板来压特征。     

特厚煤层智能安全高效两柱放顶煤液压支架关键技术研究

为解决我国西部矿区顶板坚硬、强矿压条件下20 m以上特厚煤层开采缺乏成套技术与装备的难题,提出了特厚煤层大采高综放顶板控制技术和回采工艺,研制了ZFY18000/28/53D型两柱式超强力大采高放顶煤液压支架,基于支架位姿检测装置开发了特厚煤层自动化放煤控制系统,配套1 m大截深采煤机和大运量刮板输送机,形成千万吨级智能化综放工作面成套技术装备。在龙王沟煤矿18～28 m特厚煤层开展工业性试验,产量达到4万t/d,回收率达到88%以上,为西部矿区特厚煤层安全高效开采提供了有效解决方案。     

煤矿智能化开采模式与技术路径

基于煤矿智能化发展现状与要求,系统阐述了煤矿智能化开采模式的定义、技术内涵与特征。针对不同煤层赋存条件,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人机协同高效综采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种煤矿智能化开采模式。根据截割工艺、工序与装备的差异,将薄及中厚煤层智能化无人开采模式细分为刨煤机智能化无人开采模式、滚筒采煤机智能化无人开采模式,详细阐述了滚筒采煤机定位导航与智能调高技术、半截深高速截割工艺等薄及中厚煤层智能化开采模式关键技术。分析了大采高工作面智能化开采的主要技术瓶颈,论述了基于液压支架与围岩耦合关系的围岩智能耦合控制逻辑、重型装备群的分布式协同控制逻辑等大采高智能化开采模式关键技术。分析了放顶煤工作面与一次采全高工作面智能化开采模式的差异,提出了基于时序控制放煤、自动记忆放煤、煤矸识别放煤等智能化放煤控制逻辑与工艺流程。针对复杂煤层条件,提出了采用局部智能化开采降低工人劳动强度、提高作业环境安全水平的技术思路。     

浅析大采高综放开采技术与应用现状

大采高综放工作面生产能力大、采出率高、安全条件和经济效益好,是目前厚煤层开采技术的主要发展方向之一,是实现厚及特厚煤层安全高产高效、实现年产千万吨级工作面的必要保障。通过对同忻、塔山、平朔一号井等矿井工作面地质条件、生产条件、产量及采出率、设备使用情况和矿压显现及安全可靠性等5个方面的调研,分析了目前大采高综放开采技术与应用现状,并提出了针对"三机"配套和开采工艺的建议,对大采高综放开采技术的发展有一定的借鉴意义。     

煤矿智能化开采模式与技术路径

基于煤矿智能化发展现状与要求,系统阐述了煤矿智能化开采模式的定义、技术内涵与特征。针对不同煤层赋存条件,提出了薄及中厚煤层智能化无人开采模式、大采高工作面智能耦合人机协同高效综采模式、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤模式、复杂条件机械化+智能化开采模式等4种煤矿智能化开采模式。根据截割工艺、工序与装备的差异,将薄及中厚煤层智能化无人开采模式细分为刨煤机智能化无人开采模式、滚筒采煤机智能化无人开采模式,详细阐述了滚筒采煤机定位导航与智能调高技术、半截深高速截割工艺等薄及中厚煤层智能化开采模式关键技术。分析了大采高工作面智能化开采的主要技术瓶颈,论述了基于液压支架与围岩耦合关系的围岩智能耦合控制逻辑、重型装备群的分布式协同控制逻辑等大采高智能化开采模式关键技术。分析了放顶煤工作面与一次采全高工作面智能化开采模式的差异,提出了基于时序控制放煤、自动记忆放煤、煤矸识别放煤等智能化放煤控制逻辑与工艺流程。针对复杂煤层条件,提出了采用局部智能化开采降低工人劳动强度、提高作业环境安全水平的技术思路。     

“三软”大采高工作面煤壁片帮的研究与控制

大采高工作面具有生产能力大、回采工效和煤炭资源采出率高等优点,已成为我国开采缓倾斜厚煤层的主要发展方向,其中大采高工作面回采过程中防片帮技术是现场管理的重点和难点。通过分析片帮的原因提出了加快工作面推进速度、加强支护、规范操作、遇构造处降低采高等针对性的措施,应用实践表明效果良好。     

大倾角大采高工作面采场运动规律研究

大采高开采是我国中、厚煤层开采工艺发展的主要方向。以复杂埋藏条件下的清水营煤矿大采高工作面为工程背景,利用FLAC3D进行工作面开采过程围岩运移规律模拟,分析了垂直应力、顶板下沉和塑性破坏演化特征,模拟分析结果与工程现场顶板下沉量、应力监测相符,因此,模拟结果可以作为现场参量变化的参照,对工作面采场管理具有一定的参考意义。     

煤炭安全高效绿色开采技术与装备的创新和发展

介绍0.6～1.3m薄煤层自动化综采成套技术与装备、7m超大采高综采成套技术与配套模式、20m特厚煤层大采高放顶煤成套技术与装备、35～55°大倾角煤层综采成套技术与装备和充填开采工作面成套技术与装备的创新成果,分析煤矿综采工作面自动化和智能化等关键技术,提出煤炭安全高效绿色开采技术与装备发展的战略思考与创新方向。     

晋城地区8.2m大采高液压支架设计及应用

为解决厚煤层的一次开采难题,创新大采高技术,开发研制了8.2 m大采高液压支架,实现了厚煤层一次开采技术,降低了开采成本、提高了资源回收率和工作面生产能力,同时为我国煤炭行业摆脱长期以来对国外煤机装备的依赖创造了条件。     

大流量井下移动式碳分子筛制氮装置的研制

针对目前特厚煤层大采高综放工作面制氮防灭火能力不足的现状,研制2 000 m3/h大流量制氮机并成功应用于塔山煤矿。阐述了制氮机的构造及主要创新研究成果。该装置的推广应用,解决了特厚煤层大采高综放开采注氮防灭火的问题,全面提高综采放顶煤工作面注氮防火效果,为特厚煤层大采高综放工作面实现安全、高产、高效、高回收率提供技术支撑。     

煤矿智能化开采新进展

智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。经过多年发展,我国智能化开采形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作,大采高煤层人-机-环智能耦合高效综采,综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤,复杂条件智能化+机械化4种智能化开采模式。为了解决工作面综机装备智能决策难题,研发了工作面智能协同控制系统,实现采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞,基于煤流量智能感知的采煤机、液压支架、刮板输送机等综采装备的协同联动,工作面综采装备与端头和超前支架的联动控制。上述研究成果在陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层、金鸡滩煤矿8 m超大采高综采、金鸡滩煤矿9 m以上硬煤特厚煤层综放开采进行应用,效果显著,实现了陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层高效智能化无人开采,8 m超大采高工作面人-机-环智能耦合高效综采,9 m以硬煤上特厚煤层超大采高智能化综放开采。     

特厚煤层大采高综放开采关键技术

大采高综放是特厚煤层的主要开采方法,但随着割煤和放煤高度的增加,将带来矿压显现剧烈、工作面煤壁片帮严重、顶煤采出率低、瓦斯涌出量大等突出问题。笔者在分析我国煤炭综放开采技术发展历程的基础上,以塔山煤矿8105工作面为工程背景,研究了14~20 m特厚煤层大采高综放工作面顶煤顶板运移规律,成功研发了大采高综放工作面片帮综合防治技术、高效高采出率放煤技术和“低瓦斯赋存,高瓦斯涌出”条件下安全保障等关键技术。井下试验表明：塔山煤矿8105工作面采出率达88.9%,较8104工作面提高5.9%;工作面设备平均开机率达92.1%,2011年累计生产原煤1 084.9万t,首次实现了大采高综放开采全国产技术工作面年产1 000万t的目标。     

厚煤层大采高采场上覆岩层运移规律数值模拟研究

基于斜沟煤矿18105大采高工作面采场的煤岩赋存条件与开采条件,建立FLAC3D数值计算模型,随着工作面不断推进,研究厚煤层中大采高采场中上覆岩层运移规律,模拟分析大采高采场覆岩的应力分布、位移情况以及大采高工作面推进过程中采场围岩应力场、位移场和围岩破坏情况。研究结果可为厚煤层大采高采场围岩控制提供理论依据和工程参考。