煤矿综采工作面“三机”联动控制策略研究

随着技术的发展,煤矿对综采工作面开采效率要求越来越高,应运而生的自动化工作面正快速发展,在研究实现自动化综采工作面的同时,面临诸多问题。其中综采工作面"三机"联动控制就是其中一个关键问题,研究了煤矿综采工作面的双滚筒采煤方式,液压支架的移架方式,"三机"联动控制过程中采煤机、液压支架、刮板输送机控制要求。     

毛泽渠煤矿厚煤层残采综放面围岩控制技术研究

以毛泽渠煤矿202综放工作面顶分层破坏条件为工程背景,采用FLAC3D数值模拟软件对顶分层破坏条件下下分层工作面开采围岩应力分布影响的主要因素进行了分析,进而提出工作面选用ZH2600/16/24Z型悬移顶梁支架,工作面两巷采用架棚支护方式,现场应用效果表明,悬移支架在现有开采技术条件下仍可保持较好的工作状态,架棚支护后工作面两巷围岩变形量较小,实现了工作面的安全高效回采。     

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。     

大采高综采自动化系统设计与应用

为解决大采高综采工作面大型设备多、采煤工艺复杂等问题,采用大采高综采自动化系统,以提高工作面自动化水平和生产效率,论述了大采高综采自动化系统的控制目标与系统组成,详细介绍地面监控系统、网络传输系统和就地监控系统的组成和作用。从采煤机进刀时间、割煤平整程度、移架行程、移架时间、支架初撑力、刮板输送机推进效果和系统监测等方面,分析了大采高自动化系统在王庄煤矿8101工作面的应用效果,结果表明,进刀时间稳定、割煤平整,移架到位率达92.8%,移架时间相比人工移架提升29.2%,支架初撑力提升11.4%,刮板输送机到位率100%,监测系统效果良好。     

综采工作面智能开采关键技术实践

目前国内智能化开采技术与装备迎来了重要的历史发展机遇期,国内已累计建成200多个以"可视化远程干预智能化开采技术"为主的自动化工作面。通过分析智能开采应用现状,指出由于煤矿工作面开采条件的多样性与复杂性,智能开采发展必然是分阶段、逐步实现,同时智能开采常态化应用受限于综采装备与控制元件等基础可靠性的提高及从业人员素质与能力的提高,因此智能开采发展与应用是一个长期的过程;基于现阶段国内自动化工作面的技术应用现状,从系统感知技术能力与特征的角度将智能开采发展阶段划分为4个阶段,并指出现阶段国内总体应用水平还处于智能开采的初级阶段,部分矿井正在试验第2、第3阶段的关键技术,距离智能开采技术的理想目标还有很长的路要走。同时围绕智能开采第2阶段的关键技术,重点阐述了基于装备主体结构件机械模型的液压支架与采煤机姿态感知技术,基于自主导航系统的刮板输送机弯曲度检测技术,采煤机行走轨迹,开采刀识别以及工作面自动校直等技术原理与实践情况。通过工业性实践验证了液压支架与采煤机姿态感知技术以及工作面矫直方法等理论的工程可行性,为工作面的液压支架防倾斜,防咬架,快速移架,截割面的开采规划与采煤机滚筒姿态调整,采煤机干涉预警以及刮板输送机直线度调整等功能的具体实施提供了技术支撑。     

大坡度工作面轻型支架放顶煤开采技术与研究

介绍了大坡度工作面采用轻型支架放顶煤开采时工作面设备的布置,工作面推槽、移架、调斜开采等回采工艺及支架防倒防滑技术。     

美国煤炭地下开采与自动化技术进展

美国煤炭的地下开采分为长壁式和房柱式2种技术。地质条件较好、井田范围大的矿井,一般以长壁开采为主,否则以房柱开采为主。1994—2017年,美国井工矿数量减少了79%(2017年为237座)。但是单个矿井产量增加了230%,煤炭生产更加集中、高效。美国长壁开采以中厚煤层为主,采高一般为1.6~2.5 m(最大开采高度4.2 m,最小开采高度1.2 m)。长壁工作面均采用多巷布置、矩形断面巷道、锚杆支护。近年来,工作面尺寸、设备功率、设备尺寸逐渐增大,生产系统更加可靠。长壁工作面的自动化开采源于1984年的电动控制液压支架的研发与使用,此后开发了支架、采煤机、刮板输送机的单机自动化以及追机移架技术。2000年以后开发了半自动化工作面技术和采煤机远程控制技术。目前应用的主要是半自动化工作面技术,只有2个工作面应用了采煤机远程控制技术。这些技术解决了条件简单工作面的自动化开采问题,但遇到复杂地质条件时,仍需要人工干预。研发自动化开采的关键传感器和设备以适应地质条件变化、完善端部进刀系统,聚焦作业安全和粉尘与噪音防控,以及矿用大数据、高速通信与可视化技术是目前美国的重要研发方向。在近10 a来,房柱开采的工艺变化不大,但是开采装备的多样化和开采系统的自动化、信息化、智能化的相关技术开发取得了重要进展。     

薄煤层液压支架抬底机构的设计

根据薄煤层工作面开采需要,创新设计的薄煤层抬底机构,可以实现支架的抬底、回落动作,保证液压支架顺利移架和推溜,充分利用了薄煤层支架不多的结构空间,同时使支架具有足够的抬底能力。     

支架自动跟机模式下的泵站启停控制自主决策模型的研究

针对综采工作面自动化生产过程中液压支架跟机速率慢的问题,分析了液压支架动作与 供液系统输出流量的关系以及跟机移架速度与采煤机牵引速度匹配的关系,研究了采煤机牵引 速度、位置、方向与液压支架动作以及供液系统出口压力相互之间的约束关系,提出一种利用受 控系统的I/O数据来设计乳化液泵启停决策模型的方法;使用实际生产数据训练了CART随机 森林分类树决策模型,并针对数据不平衡问题提出一种调整权重的分类树优化算法。 经实际应 用数据验证,该方法不仅提高了供液系统的流量按需供给度,而且具备较好的普适性,可以应用 于不同的自动化综采工作面,为提高综采工作面智能化程度以及高效生产提供支撑。     

大采高综采智能化工作面开采关键技术研究

大采高综采智能化工作面开采是采用综采智能化成套装备一次开采全厚达3.5~8.8m厚煤层的开采技术,其具有生产过程复杂、设备种类众多、矿压显现剧烈等特点。研究指出,矿压显现特征是围岩破坏强度明显增大、支承压力与峰值明显增大和煤壁极易发生片帮冒顶等,分析了其存在的问题并提出解决思路;提出大采高综采智能开采系统是一个复杂的系统工程,其关键控制技术是工作面总控制网络技术、围岩支架耦合控制技术、高清可视化技术、快速移架控制技术和设备三维虚拟现实技术。现场工程实践的应用是对大采高综采智能化工作面开采的一次有益探索。     

综采工作面智能化开采技术研究

基于综采工作面智能化开采的发展现状与要求,系统阐述智能化煤矿的基本构架、智能化开采的技术特征以及智能化放顶煤的关键性技术,包括液压支架跟机自动化技术、采煤机记忆截割技术、工作面视频监控技术、远程集中监控技术、振动法自动放煤以及记忆模式自动放煤等智能化开采技术.针对当前智能化工作面开采技术难题,提出采煤机智能调高、液压支...     

锦界煤矿智能矿山自动化开采技术与应用

我国现阶段新能源开发技术无法满足国民经济发展对能源需求的特点,决定了煤炭资源短期内仍是无法被取代的资源,当下急需对煤炭开采技术升级,通过自动化、智能化安全、经济、高效的开采方式,实现能源可持续发展.国家能源集团正努力建设具有全球竞争力的世界一流能源集团,选择神东锦界煤矿作为智能矿山自动化开采项目试点,共包括1个平台,2...     

煤矿智能连采工作面建设方向研究

连采掘进主要应用在煤矿双巷快速掘进系统中,完成煤矿井下大巷、顺槽、切眼、回撤通道及联络巷道的施工工作,配套设备有梭车、锚杆机、给料破碎机、带式输送机、铲车等,采用连采机掘进、梭车运煤、锚杆机支护、破碎机转载、胶带机运输、铲车清煤及辅助运料的施工工艺。为了积极响应智能矿山建设相关要求,不断提升掘进工作面自动化、智能化水平,结合现阶段连采掘进工作面生产作业现状,提出了基于连采机远控割煤、梭车自动运行、锚杆机自动钻锚、破碎机自动运行、局部通风机智能变频控制、分散设备集中控制的智能连采工作面建设方向,促使掘进工作面不断向无人、少人、自动化、智能化方向发展,改善工人作业环境,提高掘进效率。     

缓倾斜薄煤层综采自动化配套装备应用研究

缓倾斜薄煤层开采存在工作面空间狭窄、回采效率低、机械装备不配套及采煤工艺不完善等问题,为了实现矿井安全高效生产,在对薄煤层赋存条件进行分析的基础上,对工作面自动化开采设备进行选型,选用适应于缓倾斜薄煤层的液压支架、采煤机和刮板输送机等配套装备,并在斯派尔煤矿110701回采工作面进行工业试验。结果表明:采用综合机械化采煤,在工作面长度170 m和煤层平均厚度1.3 m的条件下,试验工作面月产量最高达4.1万t,年产值最高达39 363.84万元。说明该套综采自动化配套装备能够有效提高生产效率,降低劳动强度,促进安全生产。     

煤矿采场围岩智能控制技术路径与设想

煤矿采场围岩的智能控制是实现煤矿智能化的重要组成部分。本文重新定义了采场围岩系统的内涵，明确了围岩控制的范围，包括工作面推进与垂直方向上基本顶范围内支架围岩“小结构”以及影响采场围岩控制的远场岩层；根据作用方式将采场围岩系统因素分为“可控因素”与“不可控因素”，由此确定了围岩智能控制的重点和基本原理。建立了采场围岩系统“多参量智能感知-精准分析模式判别-自主决策-快速执行-控制效果动态评价”智能控制的技术构架，进一步明确了实现智能围岩控制的科学问题和关键技术难题，并提出了工作面开采系统智能化、装备围岩自适应控制、复杂条件围岩智能控制、统一坐标系下的采场围岩系统稳定性分析4点关键技术设想。结合实际案例分析了支架工况信息的可挖掘性，并用堆叠LSTM实现对采场矿压的智能预测。     

综采工作面快速搬家安装技术研究与应用

为了提高禾草沟煤矿50102工作面的搬家进度，通过现场勘察并结合系统分析的方法，对搬家过程中耗时最长的支架搬运环节进行了优化处理，采用了单通道双翼回撤工艺。结果表明，综采工作面快速搬家过程中使用单通道双翼回撤工艺可以大大提高综采设备搬家速度，缩短搬家工期，为矿井创造出较好的经济效益。     

大柳塔煤矿厚煤层综采自动化系统应用

综采自动化系统是煤矿生产数字化、智能化、信息化、自动化的发展需求,也是实现减员增效的必经途径.为探究厚煤层自动化开采的应用方式,本着"减员提效、无人则安"的原则,对大柳塔煤矿厚煤层综采自动化系统中马蹄尔处"三岗合一"集控系统、煤机自动化割煤、跟机自动拉架等技术进行了研究.在明确集控系统现状及解决方案的基础上,从设备选型...     

神东矿区8.8m超大采高工作面矿压综合监测与分析

为保障神东矿区8.8m超大采高工作面安全生产，建立了上湾煤矿矿压与微震综合监测预警平台，并基于大数据分析手段，对8.8m超大采高工作面矿压显现及顶板活动规律、支架工况等进行了分析。研究表明：8.8m超大采高工作面周期来压显著且矿压显现强烈，所采用26000kN支架具有较好的适应性|周期来压期间支架下缩量平均为73mm，支架下缩明显|固定围岩条件下支架下缩量与支架增阻量保持良好的线性增长关系，而不同围岩条件下支架下缩量与支架增阻量的对应关系则具有较大的离散性，支架系统刚度受围岩条件的影响较大|8.8m超大采高工作面微震事件能量水平整体较低，但频次较高，且微震能量释放超前工作面矿压显现的时空对应关系为利用微震监测结果开展超大采高工作面顶板大面积来压预测预报提供了可能。     

基于自动化信息化融合的智慧矿山建设研

采煤技术及采煤装备正在向高产高效、安全可靠、减人增效的趋势发展,煤矿企业生产已经由粗放型、分散型、人工型生产的模式逐步转变为集约化、大型化、自动化和无人化的方向发展。分析了前期综合自动化系统建设情况,基于此,采用自动化信息化融合技术,研究了万兆工业以太环网平台、基于GIS的“一张图”安全生产智能管控平台、智能化采煤工作面、矿井车辆运输大数据分析及科学调配系统、主煤流节能智能控制系统等。研究应用表明,该技术提高了矿井的综合自动化水平,取消了采煤工作面两巷超前支护支架,实现各固定岗位的无人值守。研究为类似矿井智能化建设提供了技术支持。     

孤岛工作面沿空巷道矿压显现规律研究

以顾北煤矿1232(1)综采工作面为研究对象,首先分析了煤层的地质条件与顶底板的情况,并制定了矿压观测的内容与方法,进而对综采支架工作阻力、巷道围岩变形进行实测分析,得到矿压显现的规律,从而为工作面的高产、高效、安全、低耗生产创造良好的技术条件。研究结果表明,孤岛工作面超前支承压力增加明显,孤岛工作面沿空掘巷围岩变形量剧增,其支护难度大大增加,在进行孤岛工作面沿空掘巷支护设计时必须大大增加支护强度。