回采工作面煤层三维建模技术及其在智能开采中的应用

提出了回采工作面地质模型的3层构建框架,阐述了回采工作面煤层模型的构建过程;采用综合动态解释技术对地质、钻探、物探数据进行数据融合;采用多级多属性三维动态地质模型构建技术建立回采工作面煤层模型,根据采煤机截割参数和煤层三维地质模型生成采煤机截割曲线供采煤机进行割煤作业。在试验工作面进行了应用,对巷道测量、切眼测量、钻孔伽玛、钻孔雷达探测、槽波探测数据进行综合解释,构建了工作面的三维地质模型,依据采煤机截割参数生成截割曲线并通过集控系统下发给采煤机,指导采煤机基于煤层模型进行割煤工作。     

基于提高割煤效率的坚硬煤层煤壁弱化技术

为了解决坚硬煤层综采工作面采煤机割煤困难、割煤效率低,影响正常生产的问题,采用理论分析、数值模拟及现场实测相结合的方法,对坚硬煤层工作面支架-围岩关系进行了研究,提出了基于提高割煤效率和顶板控制的坚硬煤层综采工作面液压支架合理工作阻力的确定方法。结果表明:在覆岩恒定载荷作用下,适当降低工作面支架工作阻力,有利于增加煤壁侧实体煤塑性区宽度,提高坚硬煤层预裂程度;在保证采煤机割煤效率和顶板有效支护的情况下,工作面支架合理工作阻力取值范围为7 200～8 400 kN。实测表明采煤机割煤时间与支架工作阻力正相关,适当调整支架工作阻力,有利于提高采煤机的割煤效率。     

木瓜煤矿6.5m大采高智能化工作面三角煤工艺现场实践与优化

目前木瓜煤矿综采智能化工作面现场应用中部采煤机割煤、中部支架自动跟机,现场比较成熟,但在割三角煤区间时,由于工艺复杂及限制条件众多等原因,导致现场应用过程中自动化程度偏低,影响综采智能化工作面整体的自动化水平。为了提高智能化工作面整体的自动化水平,本文以木瓜矿综采工作面三角区割煤工艺的现场实践为依据,从各类设备的运行原理出发,结合现场各种条件按照分析、改进、实践的步骤进行优化。现场实践证明,改进后的工艺切实提高了三角区采煤机的智能化割煤率。为煤矿综采智能化的全国大面积普及深入推广提供了丰富的现场经验。     

基于高精度三维动态地质模型的采煤机自适应智能截割技术研究

采煤机使用“记忆截割”技术割煤时,需要进行人工领刀,且对煤层赋存条件要求较高,当煤层起伏较大时需要频繁示教领刀。“记忆截割”技术仅针对下一刀煤层顶板截割路径进行优化,在采煤机推进方向无法根据煤层的赋存形态对采煤机俯仰采路线进行精确规划与控制。本文基于采煤机自适应智能截割理念,设计了综采工作面采煤机智能截割系统运行模式,利用煤层精细化物探数据构建工作面高精度三维地质模型,而后利用地质模型对采煤机的未来截割路径进行规划,并在开采过程中根据工作面揭露的最新地质资料动态修正高精度三维地质模型。将高精度三维动态地质模型与采煤机开采规划算法耦合,提出可自适应煤层变化的采煤机开采控制基线规划算法,实现对采煤机推进方向的俯仰采控制与牵引方向的截割控制,以及地质模型更新、开采基线规划与采煤机滚筒调整之间的高效协作。设计了智能截割系统内滚筒调整参量的计算服务接口,以及智能截割系统与采煤机控制系统间的通讯协议,实现了采煤机滚筒基于规划截割路径的精准控制。实践表明,采煤机智能截割系统适用于底板倾角各种变化程度的煤层,采煤机截割线更好地贴合煤层顶、底板线,节约资源,提高生产效率。     

基于瓦斯浓度监测反馈的采煤机截割速度自适应调节技术

在高瓦斯薄煤层工作面实施自动化开采期间,对于工作面瓦斯浓度超限所造成的采煤机停机,开机率下降等技术难题,在现场实测薄煤层综采工作面瓦斯浓度的基础上,对工作面瓦斯浓度分布规律进行了理论分析,探讨了采煤机割煤速度对工作面瓦斯浓度的影响机制,结果表明:①上隅角及采煤机位置为采煤机割煤期间工作面瓦斯浓度监测的关键位置,且以监测上隅角瓦斯浓度为主;②上隅角瓦斯浓度与采煤机割煤速度基本成正相关关系、与煤机距上隅角距离基本成负相关关系。通过实时监测工作面的瓦斯浓度,调节工作面采煤机截割速度以达到降低工作面瓦斯浓度是可行的,现场工业性试验了采煤机截割速度的自适应调节技术,结果表明:经由瓦斯浓度实时监测来反馈调节工作面采煤机截割速度降低了高瓦斯薄煤层工作面瓦斯浓度超限概率,为实现高瓦斯薄煤层工作面的自动化开采提供了技术借鉴。     

大倾角综采面采煤机装煤效果分析

装煤为综采工作面五道工序之一,装煤效果直接决定刮板输送机的推移量和综采面生产效率。大倾角煤层走向长壁综采生产实践表明,随着工作面倾角的增大,装煤效果急剧变差。基于滚筒装煤原理和工作面倾角,分析了影响大倾角煤层走向长壁综采工作面采煤机装煤效果的主要因素。指出在未采用弧形挡煤板时,采煤机下行割煤的滚筒装煤效果远比上行割煤要好。而加装弧形挡煤板后,上、下行割煤均可获得最佳装煤效果。建议采取加装弧形挡煤板、优化滚筒参数和降低溜槽高度措施改善大倾角煤层走向长壁工作面采煤机装煤效果。     

艾柯夫采煤机自动化割煤试验及分析

介绍了德国艾柯夫采煤机在榆家梁煤矿45202综采工作面的自动化割煤工艺,在此基础上对试验进行了分析,丰富和发展了国内自动化割煤工艺。     

基于煤层地质模型的采煤机绝对定姿定位方法的研究

针对目前采煤机定位定姿数据无法满足综采工作面生产过程中实用性、精确性的要求,根据采煤机与工作面煤层之间的空间位置关系,提出了基于煤层地质模型的采煤机绝对定位定姿方法。首先利用工作面煤层地质数据,生成精确的煤层地质模型;然后深入研究采煤机自主导航参数解算的原理,并在此基础上对惯导系统的参考坐标系进行了调整;通过采煤机位姿数据和煤层地质数据相互融合,实现了采煤机的绝对定位定姿和对煤层地质数据感知,为采煤机滚筒实现自适应截割提供技术支撑;最后在山西某自动化工作面进行了工业性试验。     

基于GIS系统的采煤机导航自适应截割技术研究

本文介绍了自动化、智能化煤矿开采技术研究现状,提出利用震波CT煤层地质探测技术进行煤层地质初探,同时采用巷探、钻探等地质实测技术反演煤层及顶底板岩层地质条件,从而构建精细化三维GIS煤层地理信息系统,基于GIS煤层地理信息系统,开发了采煤机自适应截割技术,实现了采煤机自动调高和截割路径自动规划,解决了工作面推进方向的采煤机调高难题,规划了采煤机过断层是截割路径。     

薄煤层综采工作面采煤机截割速度自适应调节技术

针对高瓦斯薄煤层综采工作面自动化开采期间因高瓦斯造成采煤机频繁停机、自动化开采效率低等问题,通过在工作面瓦斯浓度自动监测系统与工作面采煤机自动化截煤工艺之间建立连接点,对工作面生产作业过程中采煤机截煤运行速度及采煤机作业位置距工作面上隅角距离与工作面瓦斯浓度变化之间的关系进行研究分析,掌握其变化规律,提出薄煤层综采工作面自动化开采工艺中采煤机截割速度自适应调节技术并制定实施策略。通过现场实测发现,工作面采煤机机身位置及上隅角位置处的瓦斯浓度与采煤机截割速度呈正相关,工作面上隅角瓦斯浓度变化与采煤机和上隅角位置之间距离呈负相关。工业性试验结果表明::该技术方案对于有效解决薄煤层高瓦斯综采工作面自动化开采技术及瓦斯控制难题起到很好的作用,具有重要的推广应用价值。     

综采工作面设备配套的合理性分析

<正> 综采工作面生产由采、支、运三个环节组成,采面生产能力取决于采煤机的落煤能力,而工作面输送机、液压支架及顺槽设备的运输和支护能力必须与采煤机的生产能力相匹配。目前在选择综采工作面配套设备时,一般都以采煤机的理论生产能力为依据,这种方法比较简单,但由于开采煤层条件多变,采煤机的实际生产能力与理论生产能力相差很大。采煤机平均割煤速度是反映工作面生产状况的主要参数。本文以采煤机的平均割煤速度为依据,分析综采工作面设备配套的合理性。     

薄煤层智能化无人工作面成套装备与技术

薄煤层开采存在工作面环境恶劣,劳动强度大,人员无法直立行走,生产效率低,跟机作业难,成套装备性差,自动化程度低,系统协控困难大,易造成生产安全事故等问题,目前薄煤层自动化开采技术主要有刨煤机组和电牵引滚筒采煤机组2种典型方式,刨煤机组自动化开采技术具有结构简单、截深浅、运行速度快等特点,但对煤层条件要求高,过断层适应性差、应用范围窄,硬煤开采困难,电牵引滚筒采煤机组自动化开采技术具有适应性强、适应范围大等特点,但结构尺寸大、截割功率低、经济效益低。为了有效解决薄煤层开采存在的难题,提出一种新的链牵引薄煤层采煤运输支护成套装备与技术,它有别于刨煤机组和摇臂式采煤机组开采技术,主要包括截割部、输送部、支护系统、牵引部、拖缆部、转载破碎部、输送带输送部、移动变电站、乳化液泵站及相应的智能控制系统,通过链牵引系统牵引截割部完成垂直进刀、强力割煤、调高挖底等功能,实现工作面煤炭的快速截割、快速装载、快速输送、及时移架、推移刮板输送机,完成割煤、牵引、运输、移架的联动控制,最终实现薄煤层开采的生产自动化、割煤智能化、管理信息化和工作面无人化。     

YAJ—13型液压安全绞车

<正> 一、前言 在倾角较大的缓倾斜煤层和倾斜煤层中使用采煤机时,采煤机有一个不小的下滑分力,其牵引链的拉力也相应增大。因而当采煤机沿工作面上行割煤时,牵引链断链次数也就增多了,煤层倾角较大时常常会由于牵引链被拉断而发生采煤机跑车事故,严重地危及工人和设备的安全。因此,煤炭工业部颁发的《煤矿安全规程》第六十七条规定了工作面倾角在16度以上时,采煤机必须有可靠     

MG410采煤机滚筒辅助叶片板的增设与应用

针对MG170/410-WD滚筒式采煤机在大倾角、仰角、“三软”煤层使用中遗漏在机道中的浮煤多、装煤效率低等问题,通过添加螺旋板数量对采煤机滚筒进行改造。改造后,在滚筒转速不变的情况下,提高抛煤效率,缩短了工作面割煤和工作面空顶时间,提高了装煤效率,从源头上降低了顶板管理的安全风险。     

采煤机调高油缸活塞防拉脱技术改进

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。     

煤层钻孔加载前后截割特性对比研究

为提高采煤机破煤效率,采用EDEM软件建立仿真模型,以破煤率、平均截割阻力、平均截割比能耗为定性评价指标,分析滚筒截割有无钻孔煤层及不同地应力煤层的截割特性。结果表明:在煤层中加载钻孔,可以减小采煤机滚筒平均截割阻力、降低平均截割比能耗,增加破煤率。当采煤机滚筒截割10 MPa地应力煤层时,截割加载钻孔煤层的截割力、截割比能耗相对于截割无加载钻孔煤层分别减小3.814%、24.272%,破煤率增加5.87%;当采煤机滚筒截割15 MPa地应力煤层时,截割加载钻孔煤层的截割力、截割比能耗相对于截割无加载钻孔煤层分别减小5.676%、30.747%,破煤率增加6.48%;当采煤机滚筒截割无加载钻孔煤层时,截割15 MPa地应力煤层的截割力、截割比能耗相对于截割10 MPa地应力煤层分别增加18.364%、63.434%,破煤率减小8.42%;当采煤机滚筒截割有加载钻孔煤层时,截割15 MPa地应力煤层的截割力、截割比能耗相对于截割10 MPa地应力煤层分别增加16.072%、30.747%,破煤率降低7.81%。     

基于SAC型液压支架电液控制系统的跟机自动化技术研究

重点介绍了基于SAC型液压支架电液控制系统的整体构成、主要功能及与跟机自动化技术密切相关的关键元部件;在此基础上,阐述了滚筒采煤机综采工作面跟机自动化技术的原理和实现方法,详细阐述了综采工作面跟机自动化技术的分类和全过程跟机自动化的循环周期阶段,重点分析了双向跟机自动割煤工艺的方法,包括工作面中间段的割煤工艺及工作面端头三角区的割煤工艺方法;并对实际作业调试中遇到的问题进行了总结、分析,指出了下一步跟机自动化的发展需要解决的关键技术。     

基于薄煤层综采机组改造的成套装置研究

自适应性灵活、破煤岩的能力强、截割的效率高是滚筒采煤机的优点,以滚筒采煤机工作机理为基础,设计了新型自动化综采成套装备,并将综采工作面植入到集中控制系统当中,实现了远程的监控操作,使双向割煤工作可以自动完成,薄煤层工作面的自动化开采操作也能顺利实现。     

黄陵智能化无人工作面开采系统集成设计与实践

基于黄陵一号煤矿十盘区1.4~2.2m较薄煤层首个智能化无人工作面开采的实践和总结,针对八盘区1.8~2.8m煤层设计了升级版智能化无人开采工作面系统集成配套方案,优化并完善了工作面智能化控制系统,应用高清摄像仪、高精度行程传感器和调控装置实现工作面割煤高度和直线度精准控制;应用高速截割采煤机和智能型刮板输送机实现采运双向协同控制;通过设计开发新型电液控制系统,实现工作面巷道带式输送机自移机尾、转载机自移、超前支架的自动化远程控制;该系统可实现工作面和巷道内成套装备智能化协同控制和采煤全过程自动化无人生产,系统具备年产400万t的生产能力。     

工作面割煤速度与瓦斯浓度关系的研究

为了确定虎龙沟煤矿32~#煤层右十一工作面采煤机割煤速度与工作面瓦斯浓度的关系,通过现场观测,分析了工作面在经历过一个周期来压过程中不同割煤速度与瓦斯浓度的参数,拟合出瓦斯4个不同变化阶段内两者的二次函数关系式,对确定工作面瓦斯涌出及运移规律,并对工作面瓦斯治理进行指导,具有积极意义。