针对煤矿井下综采工作面泵站补液耗费人工、浓度难以精准控制等现状,研发了气动自动补液装置。该装置能够实现直接对液箱内乳化液的液位实时监控,做到低液位及时补充乳化液、高液位及时停止补液,使泵箱内乳化液总量始终保持在允许范围以内,有效实现了乳化液的自动配比和自动供液,从而达到自动化、减人化的最终目的。

为进一步提升综采工作面的生产效率、自动化水平和安全性,以提升综采设备的稳定性为实现基础。以保兴煤矿11073运输巷工作面为例,在研究其顶底板地质条件的基础上,重点对采煤机和液压支架在工作状态、初撑状态和自由状态下的稳定性进行分析,并针对性地提出防倒防滑措施,为今后保证急倾斜综采工作面的安全、高效、自动化生产奠定理论基础。

为了实现综放工作面设备配套,基于设备配套原则及设备选用要求,针对采煤机、刮板输送机、液压支架进行设备参数分析,使其在工作面空间布局、设备性能、生产能力上做到相互匹配。通过在某矿综放工作面工程实践,该设备配套达到生产系统的最优化。

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。

针对井下综采自动化程度低、综采经济性差的不足,对现有的综采控制系统进行了改造升级,实现了采煤机的自动截割作业和液压支架的跟机自动控制,有效提升了井下综采的效率和安全性。根据实际应用表明,新的自动化控制技术能够将井下作业人员数量降低47%,综采效率提升38.5%,目前已经在多个综采面进行了应用,取得了较好的应用效果。

为解决当前煤巷掘进时支护时间过长导致实际掘进时间不足,进而影响整体的掘进效率以及生产效率的问题,以某矿1501掘进工作面为例,在对其地质条件和矿压现象规律分析的基础上,完成了临时支护支架的结构和关键参数尺寸的设计。试验表明,新设计的临时支护支架掘进速度提升50%左右,应用效果理想。

为解决钻机在实际工作时无法对实时钻进参数进行自动监测和存储的问题,结合钻机的工作任务分析了监测系统所应具备的功能需求,并完成了监测系统的总体功能和结构设计;针对监测系统完成了关键元器件和传感器的选型设计,并完成了监测系统任务执行的软件流程。通过对监测系统的基本性能和安标性能进行试验,取得理想结果。

针对掘进巷道过应力区时,传统锚杆(索)、矩形工字钢棚等支护效果差、支护不到位导致应力区巷道围岩破碎严重,严重制约巷道安全快速掘进的问题,长春兴煤矿通过技术研究,对103运输顺槽过F5断层应力区期间支护进行合理优化,提出了液压矩形钢棚支护。经实际应用,该支护界面大、支护强度高,有效控制了应力区围岩变形现象,取得了显著应用成效。

针对观测噪声和控制对象随机扰动的机械设备电液驱动自动控制系统,建立了作为自动控制对象的机械设备电液驱动工作过程的数学模型。该数学模型包括描述液压马达驱动动力部分和调节泵工作容积过程的线性动态环节。根据分离方法,将随机线性最优系统的综合任务的求解分为最优滤波器的综合任务和最优系统的确定性综合任务。在最优线性控制器的设计中,采用了动态规划的方法,对自动控制系统的动态特性进行了研究,分析了不同驱动参数下角位移和角速度的过渡过程。结合设备的工艺特点,对最佳传递系数的选择提出了建议。

基于传统综采工作面在搬家准备时采煤机安装难度大、安装效率低、安全系数低等技术难题,晋华宫矿准备区通过技术研究,对采煤机传统安装工艺进行优化,提出了采煤机与液压支架同步安装的快速安装工艺。通过实际应用效果来看,采煤机安装工艺优化后安装周期缩短了1.5 d,保证了采煤机安装施工安全,取得显著应用成效。