智能放煤技术在某矿综放工作面的研究与应用

运用高精度姿态传感器实现了对放顶煤支架后部尾梁姿态的精准控制,实践表明:尾梁姿态控制角度误差最大值0.4°,插板行程姿态控制误差最大值5 mm,满足放煤自动化对后部尾梁的姿态控制。通过采用人机智能融合记忆放煤+远程监测控制的生产模式,实现了放顶煤工作面放煤的完全自动化,工作面全队人数累计减少25人,减幅25%,达到了矿井减员提效的目的。     

基于记忆放煤时序控制的智能放煤模式研究

针对我国综采放顶煤工作面放煤操作的难题,以回采率高、含矸少为原则控制放煤量,采用记忆放煤时序控制模式,嵌入智能决策机制,实现放煤动作的科学连续。放煤顺序采用分段多窗口多轮放工艺,根据煤层可放难易程度设置放煤窗口开放时间,控制打开放煤窗口的数量,通过人工干预控制,检验放煤效果。系统记忆放煤参数,作为后续工作面大规模放顶煤液压支架分段多窗口多轮放煤控制的样本,当工作面煤层厚度和条件发生变化时,采用神经网络自适应模式可调整放煤参数,实现智能放煤。     

综放液压支架放煤机构液压系统动态分析

介绍了ZFP5400/17/32型低位放顶煤液压支架放煤机构的工作原理,针对插板放煤机构空间受限,单纯手动控制无法实现快速安全的放煤动作这一问题,提出了将联动回路应用到插板-尾梁液压系统中的解决方案;并对液压支架放煤机构进行了力学分析;利用虚拟仿真平台AMESim软件进行建模仿真,得出放煤机构动作时和闭锁状态下油缸的工作特性曲线。     

对低位放顶煤支架放煤工艺的分析

低位放顶煤液压支架,在我国使用时间较短,经验不足,放煤工艺存在开采厚度及采放比,放煤步距、放煤顺序也放煤口开启数目的问题,作者针对以上存在问题,结合ＺＦＢ２０００／１６／２４Ａ型轻型放顶煤液压支架进行分析,提出了建议。     

放煤口位置对放顶煤的影响

在分析和研究放煤口位置对放煤参数及放煤量影响的基础上，应用松散介质放出椭球体理论，建立了确定合理放煤口位置的数学模型，研究结果与生产中的实际情况十分吻合，说明该理论的正确性，为在不同条件下选择合理支架架型确定了它们的定量关系。     

采放比、放煤步距及放煤顺序的选择

通过对比试验和现场实践，总结出了大倾角较薄厚煤层综采放顶煤的采放比、放煤步距、放煤顺序、支架稳定性控制、初采及末采等关键技术。     

智能化放顶煤开采的精确放煤控制技术

综放工作面液压支架引入电液控制系统后,实现了定时放煤和记忆放煤。要适应顶煤层地质变化,还需要引入放煤过程全方位监控技术和装备,实时监测放煤前、放煤中和放煤后的顶煤层静态和动态变化情况,精确控制放煤过程,做到随放随探,才能保证回采率和煤质的最优平衡。首先分析放煤过程监控的技术难点,在于放煤时煤岩粉尘造成视觉成像的信号严重衰减;其次根据放煤量数据判断煤矸放落比例的信号处理时间要求达到秒级,才能满足"见矸关门"决策对控制放煤实时性的要求。按照放煤过程分"放煤前、放煤中和放煤后"3阶段采用不同的感知技术和装备,放煤前采用支架顶梁前部安装透地雷达测量顶煤厚度作为放煤量的基准;放煤中采用在支架顶梁和掩护梁结合处安装三维雷达扫描未放顶煤空间,测量出剩余顶煤体量,与放煤前的放煤量基准进行比对,来确定放煤过程何时终止;放煤后将识别后部刮板运输机上已放落的煤炭体量和煤矸比例,提高煤矸检测的鲁棒性。放煤前测量煤层厚度的雷达采用超宽带无线脉冲信号,能够穿透3～6 m的煤层,测量煤层厚度精度达到厘米级;放煤中对顶煤体量的动态变化检测采用激光雷达或毫米波雷达,能够满足空间测量范围、精度和处理实时性要求;放煤后对煤矸的识别采用高清宽动态摄像机辅以透尘光源,通过图像灰度卷积来计算煤矸混放比例参数,用以判断全煤下放、煤矸混放和全矸下放的3个过程数字量化问题,实现实时反馈控制精确放煤。通过放煤前、中和后3阶段的技术综合,研制相应的传感装备,将测量数据实时传输给工作面自动化系统,经过系统数据计算分析和智能化处理,把放煤控制决策数据发送给液压支架电液控制系统,实现对应支架的放煤口大小及时调整和关闭控制。经过具备条件的智能化综放工作面现场工业试验,验证了采用放煤前中后全过程实时监测手段能够精确地控制放煤口大小和关闭,实现了将现场放煤工人解放到安全条件好的巷道或地面监控中心,达到了综放工作面放煤现场无人操作的智能化目标。     

综采工作面智能化开采技术研究

基于综采工作面智能化开采的发展现状与要求,系统阐述智能化煤矿的基本构架、智能化开采的技术特征以及智能化放顶煤的关键性技术,包括液压支架跟机自动化技术、采煤机记忆截割技术、工作面视频监控技术、远程集中监控技术、振动法自动放煤以及记忆模式自动放煤等智能化开采技术。针对当前智能化工作面开采技术难题,提出采煤机智能调高、液压支架群组与围岩自适应以及工作面直线推进控制的技术手段,对实现煤矿井下智能化开采,提高井下生产效率,减小人员伤亡具有重大的意义,旨在为智能化综采工作面的推广及应用提供一定的技术参考价值。     

综放采场放煤支架合理工作阻力的初步探讨

缓斜特厚煤层综放开采条件下,采场上覆岩层的变形运动特征、围岩应力分布和矿压显现规律等问题在文献[1]、[2]、[3]中已做过详细分析。在此基础上,本文着重分析了放顶煤支架的受载特点,并由此进一步提出放煤支架合理工作阻力的计算公式。该公式既考虑了放煤支架顶梁上的块体介质作用,又考虑了尾梁(掩护梁)上的散体介质作用,同时考虑了煤层倾角等因素的影响,使用简便易行,合理可靠,计算结果和现场实测相当吻合。这为缓斜特厚煤层综放采场放煤支架的设计、选型和工作阻力确定提供了决策参考依据。     

东峡煤矿大倾角煤层综放工作面顶煤放出特征研究

针对华能华亭煤业集团有限责任公司东峡煤矿37220-2大倾角综放工作面,进行顶煤放出实验研究,分析了不同放煤顺序、放煤步距对放煤过程中冒落区煤矸的移动、放出率以及含矸率的影响。结果表明,考虑到东峡煤矿特厚煤层回采过程中的支架稳定性控制难题,现场宜采用两采一放,自上而下的放煤顺序,合理的放煤步距为1.2 m。