综合机械化采煤简称综采,它是煤矿机械化程度不断提高的重要表现,其采煤机械化率一般在95%以上。综采工作面设备安装的质量与速度,将直接影响后期采煤过程开展的顺利与否,其中液压支架的安装时间约占综采工作面设备总安装时间80%。随着经济的高速发展以及煤矿开采能力的加强,工作面对液压支架的支撑能力也与日俱增,相应的液压支架的外形也越来越大,因此,液压支架的安装成为整个工作面安装工作的关键工序,怎样在切眼宽度受限的条件下,快速、安全、经济的安装液压支架是各煤矿综采工作面安装亟待解决的主要矛盾。

针对清水营煤矿110206综采工作面顶底板为泥岩和砂质泥岩的复合特性,以及工作面煤层较软和顶板淋水等特点,在工作面收尾期间支护方式及设备回收方法的选择尤为重要。通过分析工作面收尾、设备回撤通道及工作面上下口支护方式存在的问题,提出了复杂软岩条件主动锚索梁支护+锚索桁架加强支护+锚索注浆全长锚固+工作面出口反底拱联合支护方案。通过现场实施表明,这种支护方式在工作面回撤期间能较好地控制回收通道及工作面上下口的顶板及底板发生下沉及底鼓现象。针对液压支架回撤情况,设计了一种专用模块化钢板,首尾相接铺设在回撤通道软弱底板上,将支架拉移至钢板上,采用绞车将支架拖运至工作面上口,用单轨吊回收。掘进面扇形带采用掩护支架支护顶板,待抽支架采用自拉自的方式,抽出时利用掩护支架的护帮板作为其防倒装置,实现...

针对煤矿综采工作面液压支架传统控制方式存在安全性能差、控制精度较低、压力波动较大等问题,研究了煤矿综采工作面液压支架协同控制安全运维技术,结合智能传感检测技术和耦合控制机理,提出了一种液压支架自适应协同控制安全运维系统,采集和分析液压支架的姿态和位置全过程数据,以实现液压支架之间的协同控制。通过在某煤矿井下1107综采工作面现场安装和应用后得出液压支架协同控制技术能根据围岩性质自动协调控制液压支架状态,集中控制采集的现场数据,从而实现对液压支架的协同控制,控制系统可自动调整千斤顶,控制误差不超过3.5%,取得了满意的实验结果。

为解决工作面矿压大,顶板破碎、淋水,待撤支架后掩梁上方无网片等复杂条件下综采工作面支架的回撤难题,以皖北煤电集团某矿Ⅱ4611工作面的支架回撤工程为背景,通过加宽支架回撤通道,对支架采空区侧顶、帮超前支护和背帮,运用自制滑道辅助支架运输,注浆治理顶板淋水,布置“碉堡”式人员观察站等关键技术和措施,成功解决了此条件下综采工作面液压支架的安全回撤难题。

基于综采工作面液压支架集控系统稳定差,传统上采用人工方式移架,移架效率低、劳动作业强度大、误差率高,且传统液压支架主要采用各类传感器实时监测,监测时故障率高、精度低等现象,为了实现工作面液压支架集控管理,达到自动跟机目的,长平煤矿通过技术研究,对4238工作面液压支架安装了一套智能集控系统,通过现场实际应用效果来看,该套系统能够根据传感器信号和收集现场支架位置图像来自动判断是否跟机移架,全程无需人工处理,提高了工作面智能化水平,取得了显著应用成效。

针对采煤工作面回撤液压支架时机械化程度低、速度慢、安全性差、人工劳动强度大等问题,以山西焦煤集团有限责任公司官地煤矿36406综采工作面为例,采用液压支架快速拆除设备及工艺,解决了综采工作面液压支架回撤难题,使用该设备及工艺后,人力投入降低37.5%,拆架工期缩短34.6%,同时提高了安全系统,改善了现场环境,充分发挥出了减人提效的效果,可在类似条件工作面推广使用。

在采煤工作面中有很多的液压支架,这些支架大多体积占比大,且自身重量较大,对回撤的效率有直接的影响。在当前的液压支架回撤作业中,采用的多为绞车与滑车联合的拆除方式,这种传统的拆装方式,需要多次拆装绞车,导致整体的拆除效率非常低,无法与现代化回采速度进行适配,达不到当前工作面的回采需求,所以传统的液压直接回撤工艺已经无法进行工作面接替生产,需要进行重新设计,以满足当前工作面的回采要求。文章以某工作面为例,对传统液压支架回撤工艺进行了概述,分析了当前液压支架回撤装置设计过程,同时进行了试验,结果发现回撤效率明显更高,最后还讨论了支架回撤安全技术的相关措施。

针对综采工作面液压支架高度测量困难和可靠性、稳定性差等问题,设计了一种基于帕斯卡定律的液压支架测高传感器。该测高传感器内置一根细长液管,液管中充满甲基硅油,测高传感器两端安装压力传感器,通过测量密闭液管的两端压力,得到测高传感器两端位置的高度差。甲基硅油在环境温度变化时具有明显的热胀冷缩特性,会引起密闭空间内的压力急剧变化,影响测量精度,提出了一种补偿方法采用波纹管存储一部分甲基硅油,利用波纹管自身的弹性补偿甲基硅油热胀冷缩造成的体积变化;并在软件中通过算法校准甲基硅油体积变化带来的密度变化,从而确保测高传感器的测量精度。试验结果表明测高传感器可工作在0~40℃环境下,测量误差在4 cm以内。在薄煤层、中厚煤层综采工作面液压支架的现场应用结果表明与人工测量结果相比,测高传感器的高度测...

为了完善并提高液压支架电液控制电液控制系统实时监测系统运行功能及可靠性,在原有电液控制系统基础上通过增加布置高度、倾角、红外传感器等措施实现液压支架支撑高度、实时获取运行姿态等功能,并提出运行可靠性保证措施。改进后的电液控制系统在3306工作面运行时可靠、平稳,可为采面高效生产创造良好条件。

针对现有煤矿设备数字孪生建模方法主要侧重对单一设备进行建模,缺少三机耦合协同关系分析的问题,提出了综采工作面三机数字孪生及协同建模方法。采用智能体建模方法构建包含感知单元、控制单元和执行单元的采煤机、液压支架、刮板输送机智能体模型,依据三维建模流程构建对应的可视化模型,以智能体模型驱动三维模型运动,二者结合构成三机数字孪生模型;采用离散事件建模方法构建涵盖三机数字孪生模型交互过程的协同工艺模型,按照时序梳理三机开采工艺,形成三机协同工艺时序表。数字孪生模型用于描述综采三机的状态与行为,进行个体层面的仿真计算;协同工艺模型用于表征数字孪生模型之间的时序动作转换,实现对三机协同过程整体的推演。采煤机数字孪生模型的摇臂升降仿真实验结果表明,与真实设备测量数据对比,模型误差小,摇臂倾...