高瓦斯综放工作面的均衡开采技术研究

针对综放工作面正常开采期内经常发生瓦斯超限的问题,提出了“均衡开采”的概念。根据综放工作面的瓦斯涌出特征,采用分源法建立了综放工作面瓦斯涌出量的预测模型,并给出了回风巷及尾巷的瓦斯浓度方程和工作面产量方程;根据均衡开采的概念内涵,提出了综放工作面均衡开采的目标函数及其约束条件,从而建立了综放工作面均衡开采的理论模型。结合阳泉矿区某矿9804综放工作面的开采技术条件,开展了该工作面均衡开采的理论分析与实测研究,并对其应用效果进行了监测。结果表明：9804综放工作面采煤机的均衡割煤速度的理论计算结果和实测结果分别为19和17 m/min,两者基本一致;在9804综放工作面的后续开采中应用均衡开采技术后,回风巷和尾巷均未出现瓦斯超限而断电停产,且工作面日产量比原生产能力增加了18%。     

西川煤矿厚煤层综放开采采煤工艺协调性研究

针对西川煤矿1109工作面厚煤层综放开采条件,对工作面综放开采工艺主要工序的作业时间进行了现场实测,研究得出了各主要工序之间的协调性及对生产的影响。结果表明:综放开采采煤工艺协调性包括液压支架移架与采煤机割煤之间以及液压支架移架与放煤之间距离的协调;在实测单个支架完成移架所需平均时间为17.1s,放煤完成所需平均时间为54.1s的条件下,确定采煤机割煤速度不小于5.06m/min,液压支架移架40架以后开始分组放煤,能实现各生产工序之间的合理协调,显著提高工作面生产效率。     

综放面采放系统设备生产能力配套技术研究

采煤机割煤工序是综放工作面的关键工序,影响到综放工作面的产量和效益．当采煤机型号一定时,为了实现放顶煤工序和割煤工序最大限度地平行作业,提高综放面采煤机的开机率和工作面单产,建立了综放面采放系统设备生产能力配套模型,得到与采煤机割煤能力相适应的循环内平均放煤能力,且后部刮板输送机运输能力应大于循环内平均放煤能力．综放面采放系统设备生产能力配套模型在义马杨村煤矿轻型支架综放开采中得到验证,年产量达到1．05Mt,取得了较好技术经济效益．     

综放开采瓦斯安全联动控制技术研究

高瓦斯综放工作面上隅角瓦斯体积分数容易超限,影响综放开采的顺利进行。针对如何实现综放开采瓦斯安全联动控制,给出了综放开采工作面瓦斯联动控制方案,在现有综采自动化系统基础上加装瓦斯传感器进行瓦斯体积分数数据监测,通过对综采自动化系统进行瓦斯体积分数预测模型分析并进行程序设计,实现综放开采瓦斯体积分数与采煤机、综放开采放煤的安全联动控制。针对采煤机速度和放煤动作与瓦斯进行联动控制,利用自回归滑动平均模型预测以30 s为周期对未来5 min进行区间预测,形成瓦斯体积分数0.8%作为控制值但不超过1.0%的联动控制逻辑,给出了控制策略和控制逻辑图,同时划定0、1、2三级预警利于软件界面展示。在王家岭煤矿12309综放工作面进行了现场应用,现场应用表明,采煤机割煤速度稳定在5.83～7.00 m/min,实际采用同一时间放煤口开关数量不大于2个,实现了瓦斯与采煤机、放煤关联控制,综合提升采放效率20%以上。研究可为类似条件下的工作面安全高效回采提供借鉴。     

采煤机机载除尘器抽尘风量对综采工作面风流场的影响

为了解决综采工作面采煤机割煤粉尘易受风流横向扩散而污染人行空间问题,以羊场湾煤矿综放工作面现场实际为研究背景,结合采场空间与开采设备空间配合关系,通过建立CFD数值计算模型,分析了采煤机机载除尘器抽尘风量与采场风流分布影响关系,通过实测论证了机载除尘器对采煤机割煤粉尘治理的有效性,为指导采煤机割煤粉尘治理提供技术支撑。结果表明：随着机载除尘器抽尘风量增加,在采煤机上风侧区域风速呈现逐渐增加趋势,人行侧风流速度总体呈减小趋势;当抽尘风量由92 m³/min逐渐增加到345 m³/min时,人行侧风流速度随抽尘风量增加而逐渐减小,人行侧风流速度由1.2 m/s逐渐减小到0.8 m/s,风速减小了33.3%;现场实测可以发现,机载除尘器处理风量155 m³/min时,人行侧风流速度减小了23.1%以上,人行侧风流速度明显降低,说明机载除尘器可以降低因采煤机阻挡而横向流动的含尘气流扩散程度。     

提高综放工作面单产关键技术

同煤集团为了提升主力矿井综放工作面单产水平,保证产量均衡稳定,通过采取加大采煤机截深、增大放煤步距,配套电液控支架、改造液压系统、增加采煤机截割速度、优化放煤工艺等综合手段,提高了设备利用率和资源回收率,从而提高了综放工作面单产水平,取得了良好的经济技术效果。     

高瓦斯易自燃厚煤层大采高综采工艺试验研究

为了解决铜川焦坪矿区易自燃厚煤层综放开采顶煤回采率低、采空区遗煤自然发火严重等难题,从大采高综采工作面割煤高度、装备配套选型、辅助运输、通风防灭火等技术方面,对3-2煤层采用大采高综采工艺进行了可行性论证。工业性试验结果表明:选用的ZY10500/27/58液压支架能够满足该工作面顶板支护要求,MG750/1860-GWD采煤机故障率低于10%,工作面采出率达到93.8%,平均推进速度119 m/月,工作面推进速度及回采率较综放开采工艺均有大幅度提高。同时,采空区散热带与氧化带最大宽度之和为95 m,束管采样气体中没有出现C2H2、C2H4气体,采空区未发生自燃,工作面安全生产形势有了根本性的好转。     

王庄矿孤岛煤柱综放面高效回采工艺技术

为实现王庄矿43M1孤岛煤柱工作面高效开采,采用PFC数值模拟软件,分析了放煤方式和放煤步距对孤岛煤柱综放面顶煤放出率的影响规律;实测了工作面采煤机割煤、放煤、移架速度等工序的频度分布特征,优化了综放工艺方式,提出了保障工作面快速推进的技术措施,并成功应用于现场实践,43M1工作面最高日产7 373 t、平均日产5 530 t,实现了孤岛煤柱工作面的高效开采,可为类似煤层综放开采提供参考。     

采煤机含尘气流控制及喷雾降尘技术在新景矿的研究与应用

针对高瓦斯综放工作面采煤机粉尘治理问题,结合新景矿80201综放工作面的实际情况,通过现场调研、实验室试验、工业性试验等几个阶段,对采煤机含尘气流控制及高压喷雾降尘工艺技术进行了试验研究。采用该技术后,采煤机顺风割煤时,在煤机中部及其下风侧10 m处降尘效率分别达到87.4%,89.5%,采煤机逆风割煤时,跟机测得煤机中部及其下风侧10 m处降尘效率分别达到88.7%,89.9%,降尘效果明显。     

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工作面的安全保障技术

通过对特厚煤层大采高综放面瓦斯分布、涌出规律及"三带"的研究,提出大采高综放面瓦斯等灾害治理新技术,为大采高综放面开采提供安全保障,改善作业环境,为实现大采高综放面安全、高产、高效提供技术支撑。     

基于PFC2D对煤柱工作面综放工艺优化分析

以王庄煤矿43M1煤柱工作面为例,通过采用PFC2D颗粒元程序对煤柱工作面开采时顶煤放出率进行模拟分析,进而优化综放工艺参数.得出双轮顺序顶煤放出率为84.6%;单轮顺序顶煤放出率为82.8%;单轮间隔顶煤放出率为79.5%,故选用双轮顺序放顶煤.放煤步距为0.8 m时,顶煤放出率85.22%;放煤步距为1.6 m时,顶煤放出率81.31%;放煤步距为2.4 m时,顶煤放出率74.47%,故选用一刀一放的放煤方式.经井下现场数据记录分析后,综放工作面的开采工艺采用单向割煤端部斜切进刀的方式将更利于生产.     

大采高综放开采技术标准体系研究

针对目前我国特厚煤层大采高综放开采技术研究尚缺少相关技术标准及技术标准体系的问题,对此相关技术标准进行了研究。按照GB/T 13016—2009《标准体系表编制原则和要求》,建立了大采高综放开采技术标准体系,确定了大采高综放开采技术标准体系的结构与框架形式,列出了技术标准体系表与明细表,提出了急需研究制定的大采高综放开采工作面设计规范、生产管理规范等62项标准,以提高我国厚煤层开采技术与装备的标准化水平。     

提高综放工作面端头煤层放出率的试验

为了提高综放工作面端头顶煤的放出率,进行了软厚直接顶(顶煤)条件下综放工作面端头区放煤的现场试验。实测研究了综放面端头区放煤条件下的矿压显现特征,优化了端头区放煤参数,并对放煤效果进行了实测分析。试验结果表明,软厚直接顶及顶煤具有较好的随动性和充填程度,利于端头放煤的安全高效实施。综放面端头区顶板压力很小,是工作面中部的6.54%。由于端头放煤后端头区顶板活动加剧,顶板压力增大了26.64%。综放面端头区放煤的顶板控制关键是"护"和"稳",改善端头支护系统的稳定性是端头区安全放煤的保障。根据综放面端头顶板的稳定性程度,合理确定了端头区的可放煤区域和双轮或三轮顺序不等量控制放煤工艺。     

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。     

漳河水库下厚煤层综放开采技术研究

为保障五阳煤矿7802工作面漳河水库下厚煤层综采放顶煤安全开采,研究综放开采导水裂缝带高度发育规律,探讨了综放采场覆岩结构破坏及采动渗透性间关系,计算了水库下综放开采安全所需防水煤柱高度,制定相应的防治水技术措施。结果表明:中至坚硬覆岩综放开采导水裂缝带发育高度基本与煤层一次采高成正比,比例系数为20.22;煤层顶板基岩厚度大于水库下安全开采所需煤柱高度;监测知井下工作面涌水与地表水体没有水力联系,实现水库下压煤安全开采。     

基于BP神经网络的综放工作面回采率预测分析

综放工作面为复杂的非线性系统,设备与放煤工艺参数的选择及工作面回采率的预测是复杂的非线性问题,用传统的数学方法难于解决。应用MATLAB神经网络方法建立了综放工作面采出率的预测模型,并实现了采煤机、液压支架选型和放煤方式、放煤步距的优化。应用结果表明,神经网络模型具有非线性动态处理能力,能真实反映各因素之间的非线性关系,计算精度高,具有较强的实用性。     

综放开采顶煤破碎放煤工艺参数优化研究

提高顶煤回收率是综放开采技术的关键,而顶煤的破碎程度及破碎后的充分放出对顶煤回收率有着重要影响。因此,研究厚煤层综放开采顶煤在不同工艺参数下的破坏机理、破碎程度及放出规律,对于实现综放开采工作面的高产高效具有重要意义。以王家岭煤矿2#煤层12309综放开采工作面为研究背景,通过理论计算与相似模拟实验相结合的方法,得出合理的放煤步距为0.865m,并在合理机采高度和放煤步距的基础上研究了不同放煤方式,得出一采一放为最合理的放煤工艺;最后,基于研究得出的放煤工艺参数对王家岭煤矿2#煤层12309综放开采工作面放煤进行数值模拟,其顶煤回收率和含矸率分别为90.6%、7.2%,考虑到现场放煤控制难易程度及工作面生产效率,确定出合理的放煤方式为单轮间隔放煤。     

大采高综放开采及其应用可行性分析

根据当前综放开采技术发展水平,通过分析影响综放工作面产量进一步提高的主要原因,提出了大采高综放开采的概念并指出该方法是综放工作面实现年产1000万t的重要途径。按大采高综放工作面实现年产1000万t的要求,主要从设备配套的角度分析了大采高综放开采应用的可行性。     

浅埋坚硬厚煤层预采顶分层综放技术研究

为有效解决神东矿区浅埋特厚坚硬煤层开采技术难题,以神东活鸡兔矿井1-2煤层为研究对象,针对浅埋坚硬特厚煤层试验采用上层综采下层综放开采技术,通过数值模拟、相似材料模拟以及理论分析等综合研究方法系统分析了上分层综采对下分层顶煤冒放性影响规律,提出了下分层综放工作面"上压下顶"有利于顶煤回收的"采大放小、高阻支架上下扰动"措施。通过试验应用与现场观测,结果表明:顶煤冒放性得到有效改善,支架后方顶煤充分破碎,工作面资源采出率达到87%,且下分层综放工作面压力显现缓和。