超大采高智能化综采成套技术与装备研发及适应性研究

针对晋陕蒙大型煤炭基地6-9m坚硬厚煤层赋存条件,研究了6-8m超大采高一次采全厚开采关键技术与装备,分析确定了液压支架对围岩控制的六个可控性因素,其中合理的支架初撑力与工作阻力应同时满足支架对顶板与煤壁的有效控制。通过研发Φ500-600mm大缸径抗冲击立柱、控制阀组及供液系统,保障了支架对顶板的支护能力及移架速度。优化设计了超大采高液压支架三级协动护帮装置,开发了Q890-Q1150液压支架用高强度易焊接结构钢,通过轻量化设计实现支架减重15%。研究了超大采高工作面端头大梯度直接过渡配套方式,有效提高了煤炭资源回采率。研究了基于工业以太网的环境及装备智能感知系统,实现了工作面设备间的智能联动与一键启停控制。通过对6-8m超大采高综采成套装备及技术研究与实践,提出了超大采高综采技术装备的适应条件及实施的技术经济性。

8.2 m大采高液压支架设计配套关键技术研究

为完善一次采全厚成套装备技术,提高特厚煤层开采效率,在总结国内外综采装备使用经验基础上,研制出适用于8.2 m工作面的超大采高液压支架,针对支架稳定性、防片帮措施、抗冲击性能、过渡配套方式及所使用材料的焊接性能等关键技术进行了研究,分析了支架失稳角度及销孔配合对支架稳定性的影响,开发了支架三级协动护帮装置,发明了大缸径能量耗散抗冲击立柱,完成了新型拼装式锻造柱窝设计,解决了3.5 m大梯度过渡配套难题,研发了Q890新材料及其焊接工艺,在此基础上,解决了超大采高液压支架大尺度高动压敏感结构稳定性和可靠性难题,实现了液压支架轻量化设计,有效提高了煤炭回采率。

7m大采高综采液压支架设计及配套

通过对陕煤集团红柳林煤矿地质条件的分析,采用经验估算、基于顶板分类、数值模拟等方法确定支架的支护强度,并提出中部支架与端头支架大梯度过渡的配套方式。现场使用结果表明,该支架的支护强度能够满足矿压要求,大梯度过渡的配套方式能够改善液压支架受力状态,减少工作面上下两端部过渡段顶部三角煤损失,提高资源的采出率。