分析了采煤机在进行割煤工作时,因地质条件的变化,有时会截割到较硬的煤层顶、底板或其它夹杂物,使截割部载荷突然增大,常造成调高油缸的活塞从活塞杆上拉脱下来,导致摇臂出现故障,影响了工作面正常生产的原因,提出了相应的技术改进措施。

针对软煤高转速螺旋钻进中易卡钻、埋钻的问题,通过分析卡钻事故处理的工艺方法,设计了回转超压给进减压、回转超压给进回退和回转超压给进回退抗波动3种不同的防卡钻液压系统方案;将3种方案与螺纹插装阀相结合,开发出新型防卡钻液压系统,并使用AMESim仿真软件建立系统模型进行分析。结果表明系统动态特性与理论设计相符,防卡钻液压系统反应灵敏,能自动预防和处理卡钻事故发生。

为进一步提高煤矿综采面作业安全性,以智能化工作为切入点,提出了一套煤矿综采面作业人员定位与液压支架系统控制系统;通过设计人员精准定位系统、划分采煤工作面控制区、设计系统对接等方面,最终构建出智能化、自动化的煤矿综采面工作系统。协同控制系统在大柳塔煤矿的模拟应用表明系统安全性强、稳定性高,可有效保障煤矿综采面作业人员的生命安全。

为研究煤层水力压裂过程中其单位注液量的变化特征,采用工程试验的方法,以四川省宜宾市筠连县金钟煤矿1703采煤工作面为试验地点,通过对煤层钻孔水力压裂过程中各管路单位液体流量的监测和分析,发现在正常水力压裂过程中,进液管及回液管的单位液体流量拟合曲线均呈“抛物线”状,而单位注液量则可以划分为下降阶段和波动阶段;结合水力压裂过程中其注液压力的变化情况,发现注液压力在煤体出现开裂及裂缝扩展时会出现明显的“卸压-恢复”现象,而单位注液量则相应的出现“升高-恢复”的现象,并且两者具有同步性;此外,根据水力压裂过程中其单位注液量的变化特征将整个水力压裂过程划分为3个阶段:充液阶段、蓄能与煤体开裂循环阶段及停止开裂阶段。

高负压气动双缸行车风门已成为现代化大型矿井必不可少的通风设施,在日常的生产使用过程中气动风门故障时常出现,导致车辆不能通过,工作面风量太小不能生产等等。为了在气动风门出现故障时能及时处理,确保煤矿安全生产,对补连塔煤矿气动风门电气部分、气路部分、机械部分3大部分元件、常见故障以及处理方法做了详细的分析与介绍。

现代化矿井发展非常迅猛,矿井通风设施的发展也是必不可少,为了使现代化矿井通风设施行车风门适应现代化大型矿井的发展要求,对补连塔煤矿行车风门从开始使用木质风门、竹胶板风门到平衡式自动行车大风门,再到气动风门,最后到高负压气动双缸行车风门的应用做了介绍。高负压气动双缸行车风门具有很多优点,非常适合现代化大型矿井的生产需要。补连塔煤矿一直在探索自动风门的开启方式,极大的方便和保证了矿井安全生产。

针对王坡煤矿煤层胶结性差、破碎特点,开展了碎软煤层高压氮气排渣气动定向钻进试验研究,针对钻进装备选型、气动定向工艺、深孔高风压钻进参数等进行研究;在王坡煤矿3306工作面试验完成4个碎软煤层定向钻孔,其中成功试验气动定向开分支2次,平均日进尺达到82.3 m,最大单班进尺72 m,最大孔深437 m,创造软煤气动定向施工孔深记录。试验效果表明气动定向钻进技术满足王坡矿碎软煤层顺层定向施工要求,钻孔轨迹精准可控,煤层钻遇率高,钻进深度大,钻孔成孔性好,钻进效率高。

研制开发了针对在用钻机的全液压自动加杆装置。介绍了装置的结构及工作原理,对核心部件及机构进行了分析。通过在淮北矿业祁南煤矿的试验表明:该装置能与现有在用钻机快速集成,单根钻杆加接仅需35 s左右,能有效的保障加杆人员在施工过程中的安全性,大大降低了其劳动强度,为现有大批量在用钻机提供了自动化升级方案。

以一种炮眼施工钻机的液压泵站为研究对象,介绍了钻机泵站的设计原理,阐述了包括电机泵组、联轴器在内的液压泵站中相关元器件的设计计算方法;针对该钻机结构紧凑的特点,结合整机结构布局、液压泵的参数和油液清洁度的要求,对油箱总装进行了设计;根据钻机温升的要求,对冷却器进行了计算和选型,为液压系统的稳定运行提供了有力保障。通过钻机在车间进行的调试表明:设计的液压泵站满足钻机的正常工作且可靠性高。

立柱作为液压支架最重要的承载部件,其承载性能的优劣对液压支架整机的支撑效果有着巨大的影响,尤其当冲击地压灾害发生时,可能造成液压支架立柱弯曲、断裂和爆缸等事故发生。采用Solid Works联合Design Modeler软件建立ZF10000/25/38型液压支架立柱的流固耦合模型,将液压支架立柱等效视为弹簧,推导出单伸缩立柱等效刚度数学模型;使用ANSYS Workbench仿真软件对立柱流固耦合模型进行双向瞬态流固耦合仿真,采用三角波冲击载荷模拟冲击地压冲击特性,研究液压支架单伸缩立柱的抗冲击特性。结果表明:冲击载荷作用下液压支架立柱活塞杆最大应力为508 MPa,发生在顶端,缸体最大应力为254 MPa,发生在底部。