“三软”厚煤层放顶煤支架设计研究

介绍了一种适用于“三软”厚煤层的四柱摆杆式支撑掩护式放顶煤支架,它具有结构新颖、重量轻、稳定性好、放煤速度快、煤尘少、端面好维护,底板比压力小等优点。     

急倾斜厚煤层顶煤放出率影响因素分析

王家山煤矿急倾斜煤层综放开采,顶煤回收率达到80%以上,通过对放煤工艺、放煤步距、放煤顺序等对放顶煤工作面顶煤放出率的影响因素的现场实测数据分析,确定该矿急倾斜煤层走向长壁综采放顶煤开采合理的放煤步距为1.2 m、放煤方式为分段、间隔顺序加折返式,此种方法顶煤回收率高,煤质好,支架稳定,为近似地质条件下的急倾斜厚煤层长壁开采起到了较好的借鉴作用。     

合理放煤工艺及放煤步距的研究

本文通过现场试验、模型实验及理论分析对缓倾斜综采放顶煤的放煤工艺及放煤步距加以研究,提出了合理的一次放出高度的概念及计算式,阐明了合理放煤工艺的确定方法和原则,给出了最佳放煤步距的计算式及合理放煤步距的确定方法。     

特厚煤层分区切片式自动放顶煤工艺N+1模式

基于串草圪旦煤矿特厚煤层的地质赋存条件，为实现综放工作面高效率自动放煤，提出特厚煤层整体移架分区切片式自动放顶煤工艺N+1模式；采用数值模拟PFC2D软件分析了放煤顺序、放煤步距、放煤轮次对顶煤放出和混入矸石的影响，分析了液压支架系统对自动放煤的影响。研究结果表明：特厚煤层中上行顺序放煤量高于下行顺序放煤量；一刀一放回采率比两刀一放回采率高3.63%，多轮顺序放煤可比单轮顺序放煤提高回采率1.81%～3.92%；液压系统的滤芯堵塞是时序控制下自动放煤效果的限制性因素，采用人工干预和强约束控制可以实现时序控制的自动放顶煤技术。     

基于批量式强化学习的群组放煤智能决策研究

在综放开采过程中,影响顶煤破碎和运移动态特性的因素庞杂,难以通过预探测结果对开采环境和放煤过程进行精准建模,使得放顶煤开采的智能控制缺乏模型基础,难以通过简单的放煤工艺过程实质性解决顶煤采出率和出煤含矸率之间的矛盾。将液压支架群转换为多智能体,将顶煤放出率与出煤含矸率的最优控制转换为马尔可夫过程的最优决策,从而在多智能体框架下,采用强化学习实现多放煤口的协同控制。为此,将顶煤赋存状态作为马尔可夫过程的状态,建立“顶煤赋存状态-放煤口控制”的关联机制,在线生成放煤口控制策略。为实现智能体对上述关联机制的充分学习,提出一种批量式Q值更新方法,对状态采集过程中出现的“状态跳变”现象进行优化,进一步提高智能体的在线学习效率。为验证算法的有效性,结合塔山煤矿8222工作面煤层条件及液压支架主要技术参数进行数值模拟仿真,基于离散元方法在Linux系统中搭建了放煤过程的三维仿真试验平台,并通过该平台对连续放煤、分段间隔放煤、群组智能放煤展开对比试验。一系列仿真试验结果表明,提出的批量式强化学习放煤决策方法能够根据顶煤赋存状态动态调整放煤口的动作,在群组放煤过程中将煤炭与矸石进行有效分离,实现了放顶煤...     

用计算机模拟确定合理的放煤工艺

本文根据用计算机对煤岩分界线随着顶煤放出的变化形态进行的模拟研究,全面分析了顺序一次全量和均匀等量多轮放煤工艺以及放煤间距对顶煤回收率的影响,从而提出了比较实用的合理放煤工艺:顺序隔架一次全量折返式放煤工艺。     

ZFG10800/23/38放顶煤过渡液压支架放煤装置的设计

ZFG10800/23/38放顶煤过渡液压支架复式尾梁放煤装置是根据煤矿井下掘进巷道工作面的实际要求和具体应用,设计开发出的新产品。文章详细介绍了ZFG10800/23/38放顶煤过渡液压支架复式尾梁放煤装置的性能、特点、主要机构及其作用,为矿井过渡液压支架放煤提供了可靠安全的设备。     

放顶煤工作面粉尘治理方法的研究

根据放顶煤工作面粉尘污染严重且除尘效果不佳的现状,分析了各种除尘机理及特点,结合泡沫除尘的机理,提出了基于泡沫除尘的放顶煤工作面防尘治理的方法。为适应放顶煤工作面开采放煤过程的恶劣工作环境,研制了一套适应放顶煤工作面放煤过程的跟机推移式泡沫除尘系统。经过现场使用,该方法节省水资源、节约成本,除尘效率高。     

ZTF11520/23/32型端头支架的改进

ZTF115 2 0 / 2 3/ 32型放顶煤端头支架因受转载机机尾安装条件和后输送机机头位置限制 ,放“三角煤”效果很差 ,远未达到设计要求 ,且端头架前每次替换套棚所使用的大量坑木无法回收 ,材料浪费严重。经过近三年时间的现场探索 ,提出了在尾梁上开设放煤窗口 ,由低位放煤改为中低位放煤 ,在端头架前增设活动顶梁的改进方案 ,达到了提高放“三角煤”煤量和安全可靠回收木抬棚的目的     

大倾角厚煤层综放工作面放煤工艺及顶煤运动特征试验

为研究大倾角工作面放煤工艺及顶煤运动特征,采用相似材料模拟,依据放煤步距、放煤顺序、放煤方式、煤层倾角的不同构建了15种放煤模型,对比分析了不同放煤条件下对回采率、顶煤与矸石运动规律的影响。结果表明:工作面倾向采用由下向上单轮顺序放煤、回采方向采用一采一放的组合方式放煤,工作面回采率最高;随着煤层倾角增大,回采率逐渐降低。受煤层倾角影响,放煤漏斗呈非对称圆锥形,由上向下放煤漏斗为倒圆锥,由下向上放煤漏斗为正圆锥;而放煤漏斗轮廓受煤层倾角影响不大。由上向下放煤顶煤有滞留现象,而由下向上放煤则无顶煤滞留现象,下端头可尽可能多放煤,上端头要控制放煤。     

ZFS4000/16/26型中位放顶煤液压支架的改进

介绍了ZFS4 0 0 0 16 2 6型中位放顶煤液压支架存在的问题 ,提出了改进措施。实践表明 ,改进后放煤效果好 ,降低煤炭生产成本 ,提高劳动生产率和产量 ,保证安全生产。     

基于记忆放煤时序控制的智能放煤模式研究

针对我国综采放顶煤工作面放煤操作的难题,以回采率高、含矸少为原则控制放煤量,采用记忆放煤时序控制模式,嵌入智能决策机制,实现放煤动作的科学连续。放煤顺序采用分段多窗口多轮放工艺,根据煤层可放难易程度设置放煤窗口开放时间,控制打开放煤窗口的数量,通过人工干预控制,检验放煤效果。系统记忆放煤参数,作为后续工作面大规模放顶煤液压支架分段多窗口多轮放煤控制的样本,当工作面煤层厚度和条件发生变化时,采用神经网络自适应模式可调整放煤参数,实现智能放煤。     

大倾角特厚煤层综放开采工艺参数研究

针对孟家窑5号煤大倾角特厚煤层,运用实验室物理试验及PFC2D离散元软件模拟方法,对比不同采高和不同步距下的放煤效果,以及不同放煤方式下的顶煤采出率,从而确定合理的综放开采工艺参数。结果表明:顶煤回收率最高的是采高4.5 m两采一放,含矸率最低的是采高3.5 m两采一放。在煤岩层倾角25°和30°的时候,单轮顺序的放煤方式优于其余两种放煤方式;而在煤岩层倾角35°和40°的时候,双轮顺序的放煤方式优于另外两种放煤方式。通过本次研究,确定了孟家窑5号煤大倾角特厚煤层综放工作面合理的采放比、放煤步距以及放煤方式等,为该矿的安全、高效开采提供了参考。     

放顶煤开采工艺的三维相似模拟

生产实践证明, 放煤工艺受多种因素的影响, 如放煤轮数、放煤口位置、放煤顺序、放煤步距等, 不同的放煤方式有不同的放出效果. 针对当前我国普遍采用平面模型实验模拟煤的放出与现场实际情况不相符的问题,采用立体模型对巨厚煤层放顶煤工作面的放煤工艺进行模拟, 确定了最佳放煤方式, 为采煤方式的模拟提供了一定的参考价值.     

低位综放开采顶煤放出率与含矸率的关系

进行了考虑煤矸破碎块度沿厚度方向变化的散体模型放煤工艺试验研究,分析了低位综放开采的煤矸流动形态特征及过量放煤对煤矸分界线形态的影响,研究了混矸程度与顶煤放出率的关系,提出了顶煤拐点放出率的概念;研究了放煤过程中煤矸流中矸石比例的变化规律,分析了过量放煤对后续放煤的影响.在放煤过程中可以将放煤口煤矸流中矸石的比例为1/3作为终止放煤的依据,对应的顶煤放出率可达94％,含矸率为10％左右,增加一定的含矸率可大幅度提高顶煤放出率.放煤口煤矸流中矸石的比例最大不能超过1/2,否则,增加含矸率对提高顶煤整体放出率的作用降低,且不利于后续放煤.     

大采高综放开采顶煤放出的煤矸流场特征研究

采用理论和散体模型实验分析了大采高综放开采放煤口参数、采放比、放煤工序和放煤步距对煤矸流场的影响.大采高综放开采煤矸流场特征主要表现为:1)支架移架使顶煤放落后顶煤层位线和煤矸分界线的斜率变陡,明显比普通采高条件下的斜率大;2)放煤过程中煤矸的流动速度变快,在相同放煤步距条件下,在采高水平上煤矸分界线与支架顶梁末端的距离缩小;3)受采放比、掩护梁角度和放煤口尺寸影响而易于混矸.合理放煤步距移架后放煤前的煤矸分界线应略偏后于尾梁下部边界.基于以上研究结果.确定了大采高低位综放开采给定采放比、放煤口尺寸和煤矸块度条件下最佳放煤工艺参数.     

综放工作面放煤方式对顶煤放出率的影响规律研究

综放工作面顶煤的冒放性直接关系到煤层的回采率,顶煤的放出率影响因素较多,本文以唐家会煤矿6煤层综放工作面为研究对象,利用PFC软件分析单轮顺序放煤、单轮间隔顺序放煤及单轮间隔多口放煤等几种放煤方式对顶煤放出率的影响,结果表明:单轮间隔多口放煤时煤体下落过程中相互作用、相互碰撞,有利于增加顶煤放出率,且该放煤方式能够部署两个甚至更多的放煤口同时放煤,降低工作面完成一次放煤所需要的时间,是一种合理的放煤方式。     

智能化放顶煤开采的精确放煤控制技术

综放工作面液压支架引入电液控制系统后,实现了定时放煤和记忆放煤。要适应顶煤层地质变化,还需要引入放煤过程全方位监控技术和装备,实时监测放煤前、放煤中和放煤后的顶煤层静态和动态变化情况,精确控制放煤过程,做到随放随探,才能保证回采率和煤质的最优平衡。首先分析放煤过程监控的技术难点,在于放煤时煤岩粉尘造成视觉成像的信号严重衰减;其次根据放煤量数据判断煤矸放落比例的信号处理时间要求达到秒级,才能满足"见矸关门"决策对控制放煤实时性的要求。按照放煤过程分"放煤前、放煤中和放煤后"3阶段采用不同的感知技术和装备,放煤前采用支架顶梁前部安装透地雷达测量顶煤厚度作为放煤量的基准;放煤中采用在支架顶梁和掩护梁结合处安装三维雷达扫描未放顶煤空间,测量出剩余顶煤体量,与放煤前的放煤量基准进行比对,来确定放煤过程何时终止;放煤后将识别后部刮板运输机上已放落的煤炭体量和煤矸比例,提高煤矸检测的鲁棒性。放煤前测量煤层厚度的雷达采用超宽带无线脉冲信号,能够穿透3～6 m的煤层,测量煤层厚度精度达到厘米级;放煤中对顶煤体量的动态变化检测采用激光雷达或毫米波雷达,能够满足空间测量范围、精度和处理实时性要求;放煤后对煤矸的识别采用高清宽动态摄像机辅以透尘光源,通过图像灰度卷积来计算煤矸混放比例参数,用以判断全煤下放、煤矸混放和全矸下放的3个过程数字量化问题,实现实时反馈控制精确放煤。通过放煤前、中和后3阶段的技术综合,研制相应的传感装备,将测量数据实时传输给工作面自动化系统,经过系统数据计算分析和智能化处理,把放煤控制决策数据发送给液压支架电液控制系统,实现对应支架的放煤口大小及时调整和关闭控制。经过具备条件的智能化综放工作面现场工业试验,验证了采用放煤前中后全过程实时监测手段能够精确地控制放煤口大小和关闭,实现了将现场放煤工人解放到安全条件好的巷道或地面监控中心,达到了综放工作面放煤现场无人操作的智能化目标。     

白洞煤矿综放工作面煤矸识别研究

为提高综放工作面放煤效率,避免放煤过程中的过放和欠放,研究放顶煤过程中煤矸混合程度的自动识别技术,通过振动信号采集和数据信号处理技术,根据放落程度控制放煤口的放煤时间,对准确控制放煤时间、保证煤质、实现放顶煤开采工艺自动化具有重要意义。     

浅埋坚硬顶煤合理放煤工艺分析

为了提高浅埋坚硬特厚煤层综放开采顶煤放出率,以千树塔煤矿11301综放工作面为研究背景,采用数值模拟和现场试验方法对坚硬顶煤块体冒落结构、放煤工艺等进行了研究。结果表明:一刀一放顶煤放出率高于两刀一放,多轮放煤顶煤放出率高出单轮放煤。提出以提高顶煤放出率为落脚点,对放煤工艺进行优化,得到合理的放煤工艺为"一刀一放、多轮顺序"。