浅谈极薄煤层采煤机在我矿的应用

煤层厚度分为极薄煤层、薄煤层、中厚煤层和厚煤层,所以对于煤层厚度不同煤层开采使用的机械和技术也是不同的,这样即可避免不必要的浪费,又可保证煤层开采顺利进行。本文从我矿极薄煤层开采的特点和极薄煤层的采煤工艺及设备的选择介绍了极薄煤层采煤机在我矿的应用。     

螺旋钻式采煤机在极薄煤层开采中的应用研究

螺旋钻采工艺具有安全性高、工艺简单、系统环节少、掘进率低、材料消耗低等特点,柏林矿在0.6 m以下极薄煤层开采中进行了钻采工艺应用试验,试验结果表明螺旋钻式采煤机能有效的回收在常规方法下不能回采的煤炭资源,在极薄煤层开采中效益显著。     

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。     

薄煤层开采成套设备探索

针对国内薄煤层开采难度大,煤炭资源回采率低下,开采资源消耗大等特点,分析了国内外薄煤层开采成套设备应用现状,并给出了神东公司榆家梁煤矿在滚筒式采煤机开采和刨煤机开采两种方式中成套设备参数比较,以此为基础,根据神东公司煤矿煤层厚度分布特点,得出了神东薄煤层开采使用装备以及薄煤层开采装备的发展趋势。     

基于采煤机截割路径的动态三维地质模型构建方法

针对虚拟综采工作面难以构建实时动态煤层的问题,提出了一种根据采煤机行走轨迹构建三维地质模型的方法.建立了初始三维地质模型和动态三维地质模型,并提取了目标煤层的轨迹曲线,为采煤机提供了目标截割路径;基于当前工作面采煤机的实际截割情况及未来发展趋势提出了三种采煤机截割方案,分别是采煤机记忆截割、人工干预的采煤机记忆截割和采煤机自主截割;建立了真实的虚拟综采工作面,构建了三种方案的实际煤层形态,并进行了仿真对比实验.结果表明:通过采煤机自主截割方案构建的实际煤层的总体平均误差为15.73mm,能够实现较小的割岩量和较高的回采效率.     

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。     

自然γ射线穿透煤层及支架顶梁衰减规律

为了对采煤机摇臂自动调高及放顶煤开采放煤过程矸石进行控制,其关键技术是煤岩界面识别,利用自然γ射线的煤岩界面识别方法是比较有效的,根据中国煤矿顶板岩层自然γ射线辐射状况,建立了煤矿顶板中自然γ射线穿透煤层的数学模型。推导了采煤工作面的顶板岩石自然γ射线穿透煤层及支架钢板的衰减规律公式。并在实验室做了大量模拟项板岩石中的自然γ射线穿透煤层的衰减规律试验,得到了自然γ射线穿透0-225mm煤厚的衰减曲线。研究表明：在0-225mm煤厚范围内,理论计算和实验得出的衰减规律是一致的。此结果为煤皮厚度测量仪的设计提供了理论依据。为采煤机滚筒摇臂调高奠定了重要基础.     

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。     

电牵引采煤机远程控调技术研究

煤矿开采中采煤机作为关键设备,实现采煤机的远程自动割煤一直是煤矿自动化控制的追求目标,本文结合目前煤矿开采的实际情况,通过对采煤机的数据通信、采煤机的姿态监测、位置识别、调高控制、记忆截割、故障诊断与报警等环节,阐述采煤机远程控制的实现方法与控制技术.     

采煤机滚筒截割复杂煤层的突变分析

为研究采煤机滚筒截割复杂煤层时载荷的变化规律,在构造复杂煤层结构形式的基础上进行了实验研究。根据实验载荷建立了截割载荷的本构模型,并建立了不同结构形式煤层的力学模型。同时,根据井下实际工况建立了滚筒截煤的力学模型,基于突变理论建立了截割过程的尖点突变力学模型,获得了滚筒截煤的刚度和能量条件。分析结果表明:煤层的阻侵刚度需大于采煤机牵引系统的刚度,否则采煤机将出现强烈的振动,使得传动系统损坏;同时,煤层破碎所需的能量应不大于截割滚筒的能量释放率,否则采煤机滚筒将出现堵转现象,严重时截割电机将被损害。     

复杂煤层采煤机滚筒载荷的数值模拟

为解决复杂煤层下工作的采煤机截齿磨损严重、缺失以及滚筒寿命低等问题,通过分析截齿与煤岩的接触位姿以及单齿的力学模型,建立了复杂煤层条件下采煤机滚筒的力学模型。为便于工程分析与应用,适当简化了截齿与煤岩的截割状态,以离散随机过程判断每一时刻截割过程中的受力状态,给出了复杂煤层下采煤机滚筒载荷的模拟算法。该模拟算法可实现任意旋转周期内滚筒三向载荷和负载扭矩的模拟,为采煤机滚筒的数字化设计提供条件。     

上限区域浅部煤层保水开采工作面安全推进速度实验研究

基于国内外研究结论,本文以皖北矿区百善煤矿6煤层为研究对象,通过分析浅部煤层保水开采机理和关键,提出以"上覆岩层水体渗流速度确定工作面推进速度"的思路(工作面推进速度能使关键层采后破断的砌体在上部水体渗流到采空区前闭合)。根据渗流理论、经验公式和实测资料等,对保水开采分类中工作面上覆岩层中的潜水渗流时间进行公式推导及计算;根据关键层理论和百善煤矿地质资料,计算出各分类上覆岩层初次和周期破断距。由此,计算和确定出各分类工作面推进速度,同时,以推进速度下限和采煤机切割速度确定安全保水开采的工作面长度范围。进一步完善保水开采技术体系,为浅部煤层保水开采技术的安全应用提供理论指导。     

376型电牵引采煤机在显德汪矿的推广应用

MG160/376-BWD型薄煤交流变频电牵引采煤机具有机身薄、操作方便、装机功率大、破碴能力强、牵引速度稳定、事故率极低、检修维护简单方便等结构特点和薄煤开采优势。社会经济效益明显,是薄煤层、煤层赋存条件复杂、煤质较硬的综采工作面创高产高效的理想和首选机型。     

深孔预裂爆破在综采工作面过细砂岩断层构造带的应用

本文针对突出煤层综采工作面回采过程中遇断层构造造成煤层上移(或下移)、工作面前方出现大范围坚硬岩石(细沙岩),严重影响采煤机割动,且采空区煤层有自然发火等问题,采用深孔预裂爆破弱化坚硬岩石技术,使工作面前方细砂岩体弱化、松动,利于综采煤机割动。     

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。     

浅析轿子山矿薄煤层工作面的综采技术管理

轿子山煤矿的煤层属于薄煤层及中厚煤层,薄煤层可采储量占总可采储量比重的一部分,薄煤层开采一直多沿用炮采、普采则使用薄煤层采煤机采煤,这样的工艺主要存在以下缺点：一是工艺复杂,单产低;二是效率低;三是遇构造时搬家频繁;四是工人的劳动强度大;随着某些矿井可采储量的日益减少,薄煤层的开采问题已越来越突出,但是一直没有研究出更有效的开采方法,因此,借鉴省内的经验,根据实际的地质条件的薄煤层开采新工艺、新方法和新设备,最大限度地开发地下煤炭资源,是急需解决的重要课题。     

近距离煤层群卸压采动应力演化数值模拟

为研究近距离煤层群上部煤层开采时对下部煤岩层产生的应力分布影响效应,以潘二矿西四采区B组煤层地质及开采技术条件为背景,采用UDEC软件建立近距离煤层群下向卸压开采模型,获得了8-1煤层开采过程中下部煤层群围岩应力场分布特征及高应力的演化特征.研究结果表明:下向卸压开采下部煤层群的卸压效果与岩层结构、开采参数、煤层位置等密切相关,随着开采距离的增加,卸压范围成非线性递减,并受岩层岩性影响,卸压煤层支承压力峰值及卸压范围呈梯级演化.对于确定近距离煤层群下行卸压开采方案提供了合理依据并对回采巷道合理布置具有一定的指导意义.     

复杂条件下薄煤层综采方案研究

葛亭煤矿1160采区地面有密集建筑物,其煤层含有一层硫化铁硬夹矸,底板距奥灰较近。针对这些实际情况,通过理论分析和计算确定1160采区条带法开采工作面采出宽度：基岩厚度30 m以下区域,条带采出宽度30m,基岩厚度30 m以上区域条带采出宽度为40 m。工作面选用MG200/456-QWD型采煤机但是对其做了相应的改造：滚筒为强力滚筒,滚筒直径为1 100 mm,截齿采用国外凯南麦特加强型镐型截齿。通过对底板承压水突水情况的分析,认为煤层开采的安全性较高,正常情况下无突水危险。     

大安山矿煤柱对下部煤层开采影响

为安全开采大安山煤矿+550 m水平轴13槽煤层.利用ANSYS有限元软件,对大安山煤矿+550 m水平轴13槽煤层开采情况进行模拟,建立了二维有限元模型,分析了13槽煤层开采时,上部的14槽煤层开采后遗留的煤柱对其开采的影响.模拟结果表明:煤柱对下煤层的开采有较大的影响,其中煤柱左侧对下煤层开采的影响范围为45~55 m,煤柱左侧对下煤层开采的影响大于煤柱右侧.结合模拟结果和地质情况预测不同地区的冲击地压危险情况并提出相应防治措施,该研究为煤层开采设计提供理论指导.     

近距离煤层群开采下煤层开切眼合理位置的确定

近距离煤层群在我国煤炭资源分布中占较大比重,为确定近距离煤层群开采过程中下煤层开切眼的合理位置,基于木瓜矿10-110首采工作面的实际工程背景,采用数值软件UDEC对该矿10煤开采过程进行模拟,分析了10煤覆岩运移形态,得到了近距离煤层群下行开采下煤层开切眼的合理位置,结果表明:上部煤层开采后在距切眼5 m的采空区边缘出现应力集中峰值,距切眼15 m位置应力最低,宜将下煤层切眼布置在此区域;下煤层开采至上煤层切眼与停采线位置时压力较大,应采取特别支护措施。该研究为近距离煤层群开采下煤层切眼附近安全开采提供了技术支持。