超前释放钻孔在治理采煤工作面瓦斯带割煤瓦斯超限的应用

一、引言随着矿井开采深度增大及大功率采煤机的投入使用,回采产量不断提高,采煤工作面瓦斯绝对涌出量也不断增大,尤其是在地质构造复杂瓦斯带采煤工作面,采煤机割煤时采煤工作面瓦斯经常超限。鸡西矿业集团杏花煤矿在采煤工作面采煤机割煤瓦斯超限治理上,尝试采用超前钻孔释放瓦斯措施,避免采煤机割煤时采煤工作面瓦斯超限。     

智能综采机组控制目标及采煤机割煤高度控制方法

煤矿智能化是煤炭安全高效生产的发展方向,综采智能化是煤矿智能化的关键环节,但智能综采机组的控制目标目前并不明晰,这严重制约了智能综采的发展。在系统分析综采工作面采煤机、液压支架和刮板输送机这3个主要设备之间的空间动态联接特性基础上,通过分析采煤机滚筒割煤高度变化规律,揭示了采煤工艺过程中工作面顶底板不平自行加剧机理,提出了采煤机滚筒割煤高度误差估算方法;结合综采工艺过程调查和经验,明确提出综采机组控制基本目标是保证工作面工程质量,构建综采机组控制关键指标,指出煤岩界面并不是控制采煤机滚筒割煤高度的基本目标,建立一种以“顶底板平”为目标的采煤机割煤高度控制的非线性规划模型,为综采面采煤机自适应割煤控制提供了一种方法,为智能综采机组控制明确了目标。     

采煤机无人自适应变速截割控制方法

为了实现采煤机的无人自动化采煤,并使采煤机在截煤时的块煤率及截割比能耗等截割性能参数综合较优,通过分析现有采煤机的工作原理及特性并建立采煤机变速截割仿真模型,得到煤层截割阻抗与截割电机定子电流的关系。在此基础上,提出一种适用于滚筒采煤机的自适应变速截割控制方法,通过划分煤层截割阻抗范围,对采煤机的牵引速度和滚筒转速进行分级优化调节,根据采煤机截割电机定子电流及时间信号,结合所制定的控制策略实现采煤机对煤层截割阻抗的自动识别及自适应调速控制,最后进行仿真分析及试验进行验证。研究结果表明:该控制方法可取得较好效果并具有可行性,为实现采煤机自适应变速截割及无人化自动采矿提供参考。     

极薄煤层钻式采煤机关键技术与装备课题技术总结

薄煤层煤炭智能开采作业已成煤炭资源开采的重要课题。目前根据采煤设备的不同薄与极薄煤层采煤方法主要为三种:刨煤机采煤法、滚筒采煤机采煤法和钻式采煤机采煤法。钻式采煤机做为极薄煤层煤炭开采、提高煤炭资源回收率的采煤设备,由工人在采煤工作面外操作,完成设备在工作面内的破煤、装煤、运煤等,设备检修也都在工作面外巷道中进行,真正实现了无人工作面采煤,且占用人员少,劳动生产率高,提高了资源回收利用率。螺旋钻采煤机无人工作面采煤对地质构造适应性强,如果采用滚筒采煤机或刨煤机采煤,长壁工作面遇到较大断层时,需重新开切割眼,工作面搬家,费工费时。而螺旋钻采煤机采煤遇到断层时,只需移动钻机到新地点重新定位钻采即可,工艺、操作都比较简单。该采煤法可广泛地应用于开采围岩较稳定的、煤层倾角在-15°~+15°的极薄煤层,并且还可以用来开采边角煤、三下压煤、顶板松软破碎煤层和回收各种煤柱。使用螺旋钻采煤机不仅减少了巷道投入、减少开采对地面的影响,而且可最大限度的回收极薄煤层煤量,有利于提高薄极薄煤层的配采比例,延长矿井服务年限,提高矿井的经济效益和社会效益。该课题实施,在研究钻式采煤机截割机理基础上,重点研究钻式采煤机小型化及模块化技术、钻具定向钻进技术、自动快速换钻杆技术,多钻头截割技术,开发具有快速、高效、定向钻进的五钻头小型化、模块化钻式采煤机。有效解决螺旋钻式采煤机研制、开发的基础理论研究不足;采煤过程中受不同地质条件、钻头和钻杆重力及不平衡力矩影响,使钻头和钻杆在钻进过程中经常发生偏斜,限制钻采深度;钻杆装卸占用时间长,严重影响采煤效率;采煤时钻孔之间要根据顶板情况,留有不小于0.2 m宽的小煤柱,且只有三个钻头开采,采宽小,开采效率和资源回收率低等问题,研制新型钻式采煤机,实现比刨煤机和滚筒采煤机更强的地质适应性。同时,为更快地建立我国更完备的薄与极薄煤层智能开采技术体系提供技术支撑,满足我国煤矿井下极薄煤层无人工作面智能开采作业的需要。该课题依托单位和协作单位是从事矿山设备的研究、产品开发与制造的中煤张家口煤矿机械有限责任公司、中国矿业大学,既有专门从事煤矿采掘设备理论研究的教授、研究生,也有长期从事煤矿采掘设备的设计及制造的工程技术人员,形成"产-学-研"强强联合和优势互补,共同进行课题攻关。     

浅议采煤机装配方法及注意要点

采煤机在煤矿开采中主要与输送机、皮带运输机和液压支架等配套进行使用.它可以应用于有煤尘、瓦斯或其他爆炸性气体存在的煤矿开采工作中.采煤机的使用为提高综采产量和效丰提供了有效支持,使采煤工作面在采煤.装煤以及运煤等等重要的环节当中实现机械一体化.     

综采工作面坚硬不均匀夹矸处理

坚硬且不均匀的夹矸一直是薄煤层工作面正常开采所面临的一个难题.针对大安山煤矿10槽东二工作面夹矸分布特征,提出了机割与松动爆破相结合的处理方案.该方法最大机割夹矸厚度为300 mm.松动爆破严格控制钻孔方向、层位以及装药量.坚硬不均匀夹矸处理技术,减少了采煤机切割阻力,提高了矿井生产效益.     

基于RBFNN的薄煤层采煤机截割性能的评价

采煤机由于其高产高效,适应性强,被广泛地应用于各种地质条件的煤矿开采,因此十分有必要对采煤机的可靠性进行有效地分析.通过建立径向基神经网络,利用虚拟样机技术提取的样本数据,结合模糊数学对采煤机的截割性能进行评价分级并进行评价预测,预测的结果和实际评价效果十分接近.结果表明该模型有较高的准确性,具有一定的应用价值.     

采煤机截齿力学特性优化的记忆截割系统

为实现采煤机记忆截割过程中截割轨迹的实时动态调节,采用理论分析与实验的方法,分析了采煤机滚筒截割过程中的受力情况,应用最小模糊度方法建立滚筒x、y、z轴受力的隶属度函数,根据采集到的截割力信号判定截齿的实时截割环境,采用模糊神经网络控制方法对传统的记忆截割系统进行优化,并通过实验验证系统的精确性与可靠性.研究结果表明:改进后的系统能优化采煤机的记忆截割路径,大大降低截齿的磨损,延长了滚筒的整体使用寿命,提高了综采工作面的生产效率.     

基于ELM神经网络的采煤机截割载荷软测量建模方法

采煤机是煤矿综采工作面的关键设备,由于煤层结构复杂,导致截割载荷复杂多变,并且截割载荷难以直接测量。因此,针对采煤机截割载荷难以直接检测难题,研究了采煤机交流异步电机的机械特性,提出了基于软测量建模技术的截割载荷预测方法。首先,通过分析采煤机交流异步电机的机械特性,得出截割载荷与截割电机的转速、电流符合非线性关系,运用软测量建模方法可以预测截割载荷。然后,以截割电机的转速和电流作为输入变量,运用ELM神经网络的软测量建模方法建立采煤机截割载荷软测量模型。最后,运用ELM,BP,RBF3种神经网络软测量建模方法对采煤机电机载荷进行预测,以均方误差和相关系数作为预测评价指标,结果表明:ELM神经网络软测量建模方法在预测精度和预测速度方面都优于BP神经网络和RBF神经网络软测量建模方法。运用ELM神经网络软测量建模方法能够准确、快速预测采煤机截割载荷,为采煤机恒功率截割和牵引智能调速提供了理论基础。     

浅析采掘设备截割滚筒的性能指标

以大同煤矿集团公司所用的采掘设备为例,结合煤矿生产实际,分析了采煤机、掘进机截割滚筒的性能指标。     

采煤机参数与工作面环境及安全关系

通过对煤矿尘源的分析可知,截割粉尘是采掘工作面粉尘的根源;而截割粉尘扩散到工作面并悬浮在空气中,成为影响工作面环境及安全的主要因素,从而得出采煤机的参数与工作面的环境及安全之间的关系,并将采煤机参数和工作面环境及安全联系起来,为设计新型、环保型、安全型的采煤机提供理论依据,并从根本上来改善工作面环境和提高工作面的安全.     

采煤机截割粉尘扩散运移规律的试验研究

采煤机割煤滚筒旋转形成涡旋风流是导致割煤截割粉尘扩散运移的直接原因.通过对成庄煤矿某综放工作面采煤机割煤滚筒受限空间截割粉尘现场实测,分析研究截割粉尘在不同条件下扩散运移的基本规律,得出无论是顺风割煤还是逆风割煤,涡旋风流场对截割粉尘的作用主要发生在割煤滚筒靠近采煤机机身侧的下1/4圆周区域,并使该区域顺风割煤时截割呼吸性粉尘质量浓度达到95 mg/m~3,逆风割煤时呼吸性粉尘质量浓度达到110mg/m~3,远远高于国家有关标准和要求.     

单向示范刀采煤机记忆截割的模糊自适应PID控制仿真

针对采煤机载荷的随机性,调高机构的几何非线性以及单向信息采集的偏差.采用模糊自适应PID控制方法,实现采煤机双向截割滚筒高度的自动跟踪,给出了单向示范刀顶底板数字化模型与模糊自适应PID控制策略,在Matlab/Simulink环境下,对单向示范刀记忆模式的记忆截割曲线跟踪控制进行仿真,并给出误差曲线.仿真结果表明:下行截割曲线跟踪的综合误差近似为顶板数字化转换算法误差和控制系统跟踪误差的叠加.下行顶板数字化转换算法、控制系统算法及其综合误差满足工程要求,可为单向示范刀采煤机记忆调高系统设计提供理论基础.     

PLC在连续采煤机截割滚筒中的应用

12CM15型采煤机的电控部分均为单片机控制,实现了半自动化,连续采煤机工作环境复杂,PLC自动控制既安全,又可靠。介绍了12CM15连续采煤机截割滚筒系统中PLC的应用,提出操作和维护应注意的几个问题。     

大功率电牵引采煤机截割部采用双电机驱动方式初探

分析了大同煤矿集团白洞煤业公司所用MG750/1815-GWD采煤机实际运行情况,提出了大功率采煤机在满足原有技术性能指标的同时,单截割部采用双电机驱动方式这一节能新思路。     

镐型截齿对含不同分布夹矸层煤岩的截割过程研究

在采用综合机械化采煤设备进行煤炭开采时,由于煤岩中常随机分布有厚度较小、硬度较高的夹矸层,而导致采煤机镐型截齿使用寿命大大缩短。为揭示夹矸层对镐型截齿截割煤岩过程的影响,在分析镐型截齿截割煤岩过程、假设夹矸层在煤岩中的分布情况的基础上,将Pro/E建立镐型截齿及煤岩模型导入LS-DYNA完善后,设定材料属性及边界条件,修改K文件后,分别模拟镐型截齿截割不同分布夹矸层的煤岩。模拟结果与理论计算结果共同表明夹矸层厚度、位置、层数对镐型截齿截割煤岩过程中截割力的影响规律。研究结论为采煤机采煤工艺的确定、镐型截齿的选用与设计及采煤机其他部件性能参数的设计提供理论依据。     

采煤机截割与牵引功率匹配的理论方法

采煤机截割功率与牵引功率的合理匹配,直接影响到采煤机的牵引性能、生产能力和装机功率与生产率的比值。根据采煤机截割和牵引功率与整机参数、煤层条件的关系,导出了截割与牵引功率相关联的数学模型。在已知采煤机截割功率的基础上,给出了牵引功率等参数的计算方法,结合具体采煤机机型进行定量数值模拟,获得了截割与牵引功率的比值随不同工作参数变化的曲线。数值模拟反映了牵引速度随煤层倾角的变化规律和牵引速度的有效工作区域。这一方法对采煤机的选型、合理使用、功率等参数的设计有着理论和应用意义。     

连续采煤机采煤过程介绍

连续采煤机采掘合一,既可用于长壁工作面煤巷快速掘进又可用于短壁工作面煤层的机械化开采,一机多用,效率高。详细介绍了12CM15连续采煤机采煤的整个工作过程,包括截割煤、装煤、运煤,以及完成这些工作的机械装置。     

煤矿无人工作面开采技术研究

为解决中国煤矿开采技术装备普遍落后,煤炭资源回收率低、死亡率高以及"数字矿山"发展缓慢的问题,基于科学采矿理念,分析煤矿开采现状,研究存在的问题,提出高度自动化与传统综采工艺相结合的无人工作面的概念和系统模型,构建了无人工作面的技术框架,分析了需要解决的关键技术,包括采煤机自动调高、采煤机自主定位与导航系统、煤岩界面自动识别、井上-井下双向通讯、采煤工艺智能化、工作面组件式软件和模型及数据库技术,指出了应用状况。     

电缆自动拖拽装置在综采工作面的应用

正目前,钱营孜煤矿3213采煤工作面使用的是双滚筒采煤机,采煤机主要通过截割部、行走部等进行工作,在其工作过程中,供电电缆必须根据采煤机的行进进行拖移。在以往的工作当中,电缆的拖移主要靠人工完成,无专用电缆吊挂拖运设备,工人劳动强度较大且工作不安全因素较多。基于以上原因,钱营孜煤矿在3213采煤工作面中试用电缆自动拖拽装置,取得了较好的使用效果。