基于ZigBee技术的井下液压支架压力监测系统设计

针对煤矿井下工作环境复杂,现有井下有线液压支架压力监测系统存在布线复杂以及数据传输可靠性不高等问题,提出了一种基于ZigBee技术的井下液压支架压力监测系统设计方案。该系统以CC2530芯片为核心,采用无线节点实现了液压支架前柱、后柱和前伸梁3路压力数据的采集、存储、发送、分析与显示功能。     

液压支架工作状态模糊识别系统研究

针对目前综采工作面液压支架压力监测系统只能监测综采工作面压力,不能对液压支架工作状态进行识别的问题,设计了一种液压支架工作状态模糊识别系统。该系统可对现有的综采工作面液压支架压力监测系统监测到的压力数据进行模糊识别,根据模糊识别输出值即可判断液压支架的5种工作状态,即降架、移架、升架、增阻、卸压保持;当液压支架处于增阻工作状态且增阻时间过长时,该系统可及时通知液压支架操作工增大液压支架压力,辅助实现顶煤破碎。测试结果验证了该系统的可行性。     

基于S7-300 PLC的液压支架自动控制系统

以两柱掩护式液压支架为例,介绍了一种基于S7-300 PLC的液压支架自动控制系统的设计。该系统采用控制系统软件对安装在立柱上的压力、下缩量、倾角等传感器测得的数据进行智能分析,实现对电磁阀组的启停,使液压支架自主运行。实际应用表明,该系统实现了对井下液压支架的远程实时在线监测和控制。     

国家安全监督管理总局开展2016年破解安全生产难题科技攻关工作

<正>为推进实施"科技强安"战略,进一步提升防范和遏制重特大事故科技保障能力,国家安全监督管理总局开展了2016年破解安全生产难题科技攻关工作,主要涉及矿山"机械化换人、自动化减人"领域。综放工作面安全自动化水平提升:主要研究放煤过程中液压支架立柱和平衡千斤顶压力规律,预测顶煤放出率,研究自动化放煤方法;研究支架活柱下缩量和多位态监测系统及评价方法;研发基于煤矸灰度识别的矸石超放视频监测方法和系统。     

适应液压支架动作的稳压供液技术研究

为提高工作面液压支架对采煤机的跟随能力,通过对支架供液过程的理论分析,揭示了支架动作速度与液压系统压力和供液流量的耦合关系;建立了工作面液压系统仿真模型并验证了模型的准确性,仿真分析了液压系统压力和供液流量对支架动作速度的作用规律;在此基础上,提出了一种适应支架动作的稳压供液技术,即以支架动作类型和液压系统压力限值等条件为判断依据,通过调整供液流量,使支架动作时液压系统压力缓慢平稳变化、略微上升,以提高支架动作速度。采用多泵+多变频供液系统对该技术进行了试验,结果验证了该技术的有效性。     

液压支架自动跟机动态规律研究

目前针对综采工作面液压支架自动跟机问题的研究集中在基于外部环境变量来控制液压支架动作,在工作面长时间运行中无法保持很好的效果。考虑外部环境的变化最终会反映到液压系统中,提出以液压系统压力特性预测液压支架跟机动作时间。以陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司S1204工作面为工程背景,采用AMESim软件建立了单架液压系统模型和工作面液压系统模型,通过仿真分析得到移架和推溜同时动作时推移液压缸压力、行程等参数的动态变化规律,发现工作面液压支架自动跟机过程中推移液压缸进液口压力与拉架时间呈线性关系,说明可通过进液压力预测跟机动作时间。研发了工作面液压数据采集系统并安装于试验工作面,实时获取液压支架工作过程中推移液压缸进液口压力,并计算出对应的移架时间,得出二者具有强线性相关性,与仿真结果一致。采用线性拟合方法得出进液压力与拉架时间的关系式,实现了基于液压系统进液压力预测拉架时间,提高了自动跟机的准确性,减少了人工调节率。     

浅埋深综放工作面矿压显现规律及控制研究

现有工作面矿压规律研究主要是针对浅埋深大采高工作面矿压规律和顶板结构进行研究,针对浅埋深综放工作面强矿压显现规律和控制技术研究较少。针对该问题,以某煤矿42202工作面为研究背景,采用工作面支架监测和微震监测相结合的实测方法,研究了工作面的强矿压显现规律:42202工作面的初次来压步距为60m,周期来压步距为18～26m,来压时支架动载系数高达1.58,片帮深度达1 100mm,立柱下缩量为50～80mm,强矿压导致工作面压架,来压时中部压力大、两侧小,表明工作面来压时矿压显现较为剧烈;微震事件主要集中在工作面超前位置及辅运巷,日累计能量与日频次变化趋势基本相同。分析了浅埋深综放工作面的强矿压机理,指出浅埋深综放工作面强矿压显现的主要原因是采场覆岩高位关键层形成的砌体梁结构与低位关键层形成的悬臂梁结构发生联动失稳效应。针对强矿压显现问题,提出了水压致裂的顶板弱化措施,采取水压致裂措施后,支架工作阻力最大值由59.1MPa下降到50.1MPa,降低了约15%;深孔最大应力降低了15%,浅孔最大应力降低了32%,表明水压致裂对顶板弱化和减弱巷道围岩应力有较显著作用。     

基于PM31系统的液压支架成组多架同步自动控制的研究

针对PM31液压支架电液控制系统存在单个支架的非自动控制效率低、成组单架的顺序自动控制速度滞后于割煤速度的问题,提出了一种利用该系统中液压支架控制器的固有程序来实现成组多架同步自动控制的方案,即通过干线电缆及终端器将每个支架的控制器互联,控制器根据采集到的支架推移行程传感器和立柱压力传感器中的数据控制电磁、电液驱动装置执行成组支架同步动作。实践表明,该方案应用效果良好,大大提高了综采工作面的回采效率。     

充填液压支架三维场景监测系统设计

目前充填工作面设备监测系统采用以二维监测为主的传统监测方式,随着充填液压支架在井下的应用逐渐增多,充填液压支架的各部件运动和群支架协同运动的准确性对井下充填采煤效率影响很大,而二维平面运动已无法描述充填液压支架的复杂动作,需要将监测界面上升到三维空间,从不同位置、不同角度监测充填液压支架的工作状况,提高矿井安全系数。针对上述问题,采用三维引擎技术,设计了一种充填液压支架三维场景监测系统,该系统主要由三维虚拟仿真软件、数据采集模块及数据通信模块组成。三维虚拟仿真软件基于Unity3d,用于建立系统监测界面,通过计算机显示充填液压支架的顶板压力值、各销轴之间的角度偏移量及液压缸的位移量等监测数据的动态变化,实现对充填液压支架的三维实时监测。系统监测界面可分为实体场景监测界面和数据监测界面2个部分:实体场景监测界面采用3ds Max建模软件建立充填工作面设备三维实体模型及三维场景模型,并对三维模型进行优化和渲染处理,实现与实际充填工作面空间动作完全一致的场景驱动;数据监测界面通过数据采集模块采集、分析与处理充填工作面的工作状态信息,通过数据通信模块将信息传输到三维虚拟仿真软件,实现监测数据与软件相匹配。实际应用效果验证了该系统的有效性。     

极近距离煤层同采工作面错距优化研究

针对现有极近距离煤层联合开采研究方法获取开采错距存在较大误差的问题,以某煤矿9号和10号煤层为工程背景,分析了极近距离同采工作面在30,36,44m开采错距下的矿压规律,研究了3种开采错距下工作面支架工作阻力变化与支承压力的演化特征。结果表明:100402综采工作面支架工作阻力随开采错距增大呈现先减小后增大的特点,36m开采错距下100402综采工作面倾斜方向支架工作阻力利用率变化幅度最为平稳;090402普采工作面超前支承压力峰值随开采错距增大呈现先减小后增大的演化特征,其与支架工作阻力变化规律一致;开采错距为36m时上下工作面两巷受超前支承压力影响,前顶板锚杆压力变化平稳,顶板离层较小,离层量基本稳定在0.6mm以内,说明36m开采错距合理,工作面两巷超前段锚杆压力与顶板离层略有增大,需加强巷道支护。     

薄煤层综采工作面自动化技术综述

分析了国内外薄煤层综采工作面自动化技术的发展现状,介绍了薄煤层综采工作面自动化系统结构、采煤机自动化控制技术、液压支架电液控制技术、刮板输送机自动化控制技术及采场空间环境可视化监测技术,指出了薄煤层综采工作面自动化技术的发展趋势:采用先进工艺提高采煤机、液压支架等设备的工作可靠性;提高薄煤层综采工作面自动化系统的自动化程度,完善控制系统与故障诊断系统,提高对各种采煤环境的适应能力;从有链牵引向无链牵引及电牵引方向发展;进一步研究综采工作面可视化监测系统。     

移架工序的动态模拟与研究

在统计分析综采放顶煤工作面移架工序大量实测资料的基础上，本文应用计算机模拟技术，建立了综采放顶煤工作面生产系统移架工序计算机模拟模型，对移架工序进行了较逼真的模拟，研究了综采放顶煤工作面移架作业规律。     

基于CC2530的矿用无线顶板压力传感器的设计

针对有线顶板压力传感器存在传输线易被砸断、维护困难等问题,提出了一种基于CC2530的矿用无线顶板压力传感器的设计方案,介绍了该传感器的硬件组成和工作流程。该传感器可对采集到的压力变送器数据经处理后通过天线传输至无线监测分站,方便地完成煤矿井下综采工作面液压支架和单体支柱的监测。测试结果表明,该传感器的无线发射功率高,接收灵敏度好,信号调制质量良好。     

综采工作面自动化控制系统设计与应用

针对目前矿井综采工作面自动化采煤存在效率不高的问题,提出了综采工作面自动化控制系统的设计方案,介绍了系统的组成和功能。该系统可集中控制工作面设备,通过视频监视系统可对主要综采设备进行实时监控。     

路天煤矿1604综放工作面顶煤冒放性评价

放顶煤开采是利用采动支承压力的作用使煤体自然压裂破碎和跨落并从支架放煤口放出,因此,顶煤冒放性的好坏就成为该采煤法的关键所在。文章根据路天煤矿的煤层赋存条件,运用模糊数学分类方法,采用Matlab编程计算,并结合煤层强度、赋存深度、节理裂隙发育程度、夹矸厚度、煤层厚度和直接顶的充满系数6个因素,对该煤矿1604综放工作面顶煤冒放性进行了分析评价。评价结果表明,1604综放工作面顶煤冒放性好,对路天煤矿的生产实践具有一定的指导意义。     

煤矿综采工作面输送设备嵌入式监控平台设计

针对目前国内煤矿综采工作面输送设备监控系统存在的硬件结构复杂、成本过高、尺寸过大及散热不理想等问题,提出了一种基于嵌入式技术的煤矿综采工作面输送设备监控平台设计方案。该平台以嵌入式微控制器STM32为核心,通过集成RS485和以太网等接口实现监控数据传输。基于嵌入式实时操作系统μC/OS-II开发了平台多任务应用软件,并采用图形用户界面软件μC/GUI设计人机交互界面。该平台可实现对各输送设备工况和启停状态的集中监控,具有性价比高、集成度高、功耗低等优点。     

综采工作面尘源跟踪高压喷雾降尘装置的设计

针对综采工作面除尘效果不理想的问题,提出了一种综采工作面尘源跟踪高压喷雾降尘装置的设计方案。该装置工作原理:当安装在液压支架上某一位置的红外接收器检测到安装在采煤机机身上的红外发射器发射的红外信号后,该位置的高压喷雾控制器将相应的位置信息上传给主控制器,由主控制器将该位置信息下传给所有联机的高压喷雾控制器,高压喷雾控制器根据主控制器设定的程序和参数,判断是否打开其所带的电磁阀,再由电磁阀控制洒水喷头喷雾降尘。实际应用表明,该装置运行良好,达到了预期目标。     

综采工作面全自动联合采煤机组的设计

为提高综采工作面的自动化水平和生产效率,提出了一种综采工作面全自动联合采煤机组的设计方案。该机组采用可视化计算机监控系统通过CAN总线控制组合开关、电牵引采煤机、液压支架、输送机、工作面沿线扩音电话及智能乳化液泵站等成套设备。实际应用表明,该机组实现了全套综采设备的远程、集中监控和管理功能。     

综放工作面喷雾除尘技术及其应用

分析了综放工作面粉尘来源和产尘特点,重点介绍了采煤机喷雾除尘、移架和放煤口喷雾除尘、转载点和破碎机喷雾除尘、水幕捕尘网等除尘措施,并以常村煤矿的实践经验为例,验证了该喷雾除尘技术能有效降低煤尘浓度。