为解决当前液压钻机钻机深度小,并不完全适用于煤矿生产中各类煤层、顶板等工况的要求,在对液压钻机功能需求分析的基础上主要完成了液压钻机的结构和液压回路设计,同时完成了液压马达和液压泵的选型设计,重点对关键液压元器件的动态性能进行试验研究,通过对高压管路和合流管路的通径进行重新设计,保证了液压钻机工作的稳定性。

针对煤矿井下大倾角地质条件下液压支架回撤效率低、安全性差的问题,提出了一种新的液压支架回撤技术方案。该方案以“自下而上无轨回撤,主绞车牵引,副绞车防倒”技术为核心,通过回撤前准备、回撤中工序优化,实现了井下液压支架的快速、安全回撤。根据实际验证,新的井下液压支架回撤技术能够将液压支架回撤效率提升26.1%,显著提升了在复杂地质条件下回撤的可靠性。

围绕煤巷掘进机液压控制系统进行了研究。探讨了液压控制系统的需求,分析了液压控制系统的硬件和软件系统,以及液压控制系统的控制原理,以期进一步了解液压控制系统的作用机制,不断改进掘进机的工作性能。

为了满足井下自动化作业需求,提升采煤机-液压支架的协同运行能力,确保综采安全,提出了一种新的液压支架自适应跟机调控系统。其通过优化控制逻辑实现了对收放护帮板的差动控制,有效避免了二级护帮板插入煤壁的现象,同时提升了对液压支架组的控制效率。实际应用表明,该跟机调控系统能够有效提升井下综采作业效率和综采安全。

为有效解决煤炭开采带来的废弃物堆积、地表塌陷等问题,通过针对煤矿特点采用采煤机联动原理对液压支架自动控制系统进行设计研究。该系统采用充填采煤技术,对液压支架进行研究分析,设计了液压支架自动控制系统的硬件架构,并对可编程控制器、传感器、电源进行了选型。通过对比系统应用前后掘进开采距离数据,确定系统应用后的推进距离与时间比值增加明显,即系统对井下掘进开采的效率提升明显。

针对煤矿井下液压支架组控制系统控制效率低下、一致性差的问题,提出了一种新的液压支架智能控制系统,对该控制系统的结构组成、控制逻辑进行了分析,该系统以多传感器监测为核心,通过对各液压支架的运行状态进行实时监测,满足对支架组精确控制的需求。根据实际应用表明,该支架组智能控制系统能够显著提升井下液压支架组调整的稳定性和精确性。

为实现对液压支架姿态的精准监测,实时掌握液压支架的工作参数,为实际生产中对液压支架控制提供依据,在对液压支架姿态调整工作原理进行分析的基础上,提出了液压支架姿态监测系统的总体框架,并重点对姿态监测模块中的惯性测量模块、倾角测量模块和姿态监测模块等进行设计。通过验证支护高度、顶梁俯仰角和底座俯仰角的监测效果表明,三类参数的平均误差和相对误差均在可接受范围之内。

矿井液压支架是综采面关键机电装备,是矿井安全生产重要的支护设备。为解决当前液压支架姿态监测功能不足的问题,以掩护式液压支架为研究对象,设计了液压支架姿态监测系统。对液压支架姿态监测系统的总体设计结构及硬件、软件设计进行分析,实现了液压支架姿态的监测,为矿井智能工作面的建设作出一定的贡献。

我国的大采高厚煤层液压支护具有高度高、支护强度大、围岩控制困难、支架稳定性不高等问题,现阶段我国的液压支护技术仍不成熟。针对这一现象,通过对液压支架选型与参数确定、支架底座设计、支架四连杆设计、顶梁设计及动力液压缸优化设计完成了液压支架可靠性优化研究,并将该设计进行实测分析后发现,各部件尺寸与液压支架系统工作阻力符合设计要求,液压支架系统可靠性得以提升。

针对综采工作面液压支架控制系统存在的控制效率低下、实时性差、与采煤机速度不匹配的问题,设计基于液压支架-采煤机控制模型的协同控制方案。综合考虑液压支架动作频率、液压支架位置、采煤机运行速度以及采煤机位置等因素,设计液压支架动作方案,保证采空区暴露面积最小,防止采煤机截割头截割护帮板。试验结果表明,该协同控制方案能够保证液压支架、采煤机的安全、稳定运行,提高了综采工作面工作效率。