智能化开采伴随着智慧煤矿建设目标迅速发展,现阶段智能化开采技术不断发展和应用,开采效率及安全性大幅度提高,但由于不同煤矿井下开采条件的不同,所处的环境复杂多变,智能化开采的目标尚未达到预期效果。要实现可视化智能化开采和无人化安全开采的目标就需要首先解决如何获取采煤机、液压支架等设备在井下实时位置的问题。

矿山压力失衡引起的顶板事故是矿山重大事故之一,超前感知综采工作面矿山压力的变化对保证煤层安全高效具有重要意义。为了提高矿压预测准确性,文中提出了一种基于LSTM网络的时空混合预测模型。该模型采用两个独立的LSTM网络分别提取采空区侧和支架移架侧的压力特征,然后将得到的数据通过全连接层融合,从而实现对矿压的共同预测。文中以MSE和MAE来评估基于LSTM的时空混合模型的预测效果,实验结果表明MSE和MAE分别下降了24.49%和35.24%,说明基于LSTM的时空混合预测模型优于传统LSTM预测模型,且时空混合模型预测方法较传统模型具有更高的可靠性和准确性,能够实现工作面推进过程中对矿压变化的有效预测。

综采工作面长度与设备的合理配套,有助于矿井的安全高效生产。针对魏墙煤业公司建矿以来综采工作面生产过程中遇到的设备配套与工作面长度问题,通过对工作面长度、刮板输送机有关参数、支架数量、两顺槽巷道宽度、安全规定等理论分析与实践对比,找出了综采工作面因设备配套不合理而出现一系列问题的原因。给出了较为合理的综采工作面尺寸配套参数,总结出了基于设备合理配套的综采工作面长度计算方法,并进行了实例验算。很好地解决了生产过程中遇到的现实问题,对魏墙矿井后续工作面及其他矿井综采工作面的设计、设备的升级改造具有一定的参考价值。

为响应采矿机械智能化保障矿井安全高效开采的目标,实现“机械化换人、自动化减人、智能化作业”。斜沟矿针对18503工作面开采的薄煤层的围岩特征及煤层赋存条件,确定合理的工作面开采工艺与参数,并对综采工作面机电设备的配套选型进行优化研究,配备远程自动化控制操作系统,大幅提升了工作面单产,减轻了工人劳动强度,取得了良好应用成效。

30903综采工作面采用预掘回撤通道方式提高综采设备回撤效率,由于回撤通道顶板为泥岩,加之受区域构造影响,回撤通道顶板围岩破碎。为满足采面综采设备回撤需要,采用锚网索+注浆方式支护回撤通道围岩,提高回撤通道顶板稳定性;采用垛式液压支架提高顶板支护强度,避免超前支承压力作用下顶板下沉量增大或者垮落问题;同时末采期间采用让压、挂网等方式降低开采对回撤通道围岩控制的影响。现场应用后,回撤通道围岩变形量整体较小,可满足综采设备回采需要,取得了较好的围岩控制效果。

为进一步提升综采工作面的生产效率和安全性,以B3+6工作面为例在研究其顶底板特征和工作面参数的基础上,完成了该工作面智能化开采技术应用的基础,即完成工作面的“三机”配套选型;在此基础上,对应地完成了工作面采煤机、液压支架的智能化工艺及智能化开采工艺实施路径的设计。最终,通过实践验证智能化开采技术的应用效果。

为解决西曲矿综采工作面传统收尾工艺劳动强度大、耗工费时、木棚及圆木支护强度小、安全系数低、顶板事故频发等问题,提出了在28308工作面铺网收尾期间采用工字钢挑梁配合单体液压支柱的支护工艺,取得了良好的效果,保证了工作面的安全高效回撤,此工艺对西曲矿类似地质条件工作面的回撤具有重要的参考价值。

为提高综采工作面搬家倒面速度,减少设备占用率,更好地保障采掘工作的顺利接替,研究了采煤工作面的快速回撤及高效安装的一体化施工技术。介绍了回撤前的应做的主要准备工作,分析了主要采煤设备的回撤工序及运输工作,并提出了新工作面采煤机、液压支架以及刮板输送机等主要设备的快速安装方法。通过采用回撤及安装一体化施工技术,有效缩短了采煤工作面回撤及新工作面的安装时间,提高了设备利用率,实现了快速搬家倒面。

目前,在矿井安全生产中,大部分的综放工作面都采用了液压支架支护技术,它能使支护效果更好,而且具有较强的稳定性。随着支护技术的不断革新,超前支护技术不断优化,从木支柱支护、单体液压支柱配合棚梁支护、超前液压支架支护,目前使用最广泛的是超前液压支架支护。但超前液压支架支护也存在一定缺点,如:体型庞大不便维护、搬家倒面困难等问题。为此,目前出现了一种注浆锚索超前支护技术,该技术具备支护强度高、维护简单等优点,力求使工作面的安全稳定运行得到进一步的提高,提高了矿井的经济效益,提高了作业人员的生命安全。

针对综采工作面回撤三角区支护方式、支护设备,通过对三角区液压支架架型及围岩适应性研究,确定掩护支架组的结构形式。为了满足综采工作面液压支架回撤端头顶板机械化支护及回撤作业工艺要求,对三角区支架组与其他设备空间位置配套合理性、三角区支架组结构参数及结构布置等方面进行研究,设计了回撤三角区掩护支架组,代替传统的井字形木垛和原木点柱联合支护方式。