露天矿地下水控制技术及对边坡稳定性的影响

我国富水露天矿多且涌水量大,若矿山地下水或边坡处治不当,将面临着“水患难止、边坡难固、有矿难采”的窘境。为解决露天矿遇到的水患和边坡失稳的问题,基于我国露天矿先后发展的垂直疏水孔、水平疏水孔、坑下大口径疏水孔和井群疏水等抽排方式,坑底泄水巷、基坑降水和辐射井疏干等疏放方式以及钻孔注浆帷幕、地下混凝土连续墙帷幕、钻孔咬合桩帷幕、防渗膜帷幕等截水帷幕和地层回灌水帷幕等多种地下水控制技术;开展了不同露天矿地下水控制技术对地下水位、端帮边坡岩土体力学性质变化、坡体应力变化和边坡稳定性系数影响的研究,分析了截水帷幕作用下地下水位抬升与边坡稳定性变化规律。研究结果表明:通过抽排方式、疏放方式将露天矿山地下水疏干或疏降可有效降低地下水位,减少边坡岩土体含水率,提高边坡岩土体黏聚力和内摩擦角,减小坡体的静水压力和水平推力,整体提高边坡稳定性系数,但大量疏排地下水又造成水资源的浪费和污染;截水帷幕能够解决疏排降水造成的地下水位下降幅度太大、疏排水量巨大、水资源浪费和污染的问题;在截水帷幕作用下,露天矿截水帷幕外侧水位不断抬升,引起截水帷幕外侧边坡岩土体含水率增加、黏聚力和内摩擦角减小、坡体的静水压力和水平推力增大,而截水帷幕内侧边坡岩土体含水率减小、黏聚力和内摩擦角增大、坡体的静水压力和水平推力减小,从而引起露天矿边坡稳定性系数略有降低;通过截水帷幕可以控制露天矿边坡地下水位,进而保持边坡岩土体力学参数在合理范围,维持边坡稳定性系数在安全区间,实现露天矿地下水资源保护与边坡安全的平衡。

松软破碎厚顶煤大跨度切眼变形破坏特征与控制技术

安阳主焦煤矿大断面切眼常采用被动支架沿顶布置,围岩变形量大、易漏冒,工人劳动强度大。针对上述问题,采用数值模拟方法研究了裂隙发育、位移和应力分布与切眼跨度之间的关系,提出了围岩控制策略和支护方案。结果表明,随着切眼跨度的增大,围岩塑性区范围逐渐增加,顶板以剪切滑移或拉剪破坏为主,两帮以泊松效应膨胀拉伸—剪切破坏为主;顶板下沉量、巷帮内挤和底鼓量均逐渐增大;顶煤、直接顶和基本顶部分岩层逐层渐次移动,顶板部分区域出现较大的裂隙,冒落拱以上深部顶板发生整体移动;巷道顶底板中有害拉伸应力区域范围呈现拱形分布,且逐渐增大。根据切眼围岩变形破坏特征,提出了高强度、高刚度、高预紧力的强力支护和被动单体液压支柱补强的主被动联合支护方法。现场工业性试验表明,切眼围岩得到了有效控制,可为类似裂隙发育托顶煤大断面切眼围岩控制提供参考。

采煤机截割部齿轮故障预测模型设计及试验

井下采煤机结构复杂、工况环境差,容易出现各类故障,且处置难度较大。针对MG1000/2500-WD型采煤机截割部齿轮故障诊断需求,结合卷积神经网络的故障特征提取原理,设计了DCNN故障预测模型,并实施了数据训练及模型测试。测试结果表明:预测模型的故障甄别准确率达到98.17%,故障训练值与标准值的准确率达到99.13%,故障预测具有较高的可靠性,实现了预期的研究目的。

采煤机截割部截齿受力的变化分析

采煤机是进行煤矿自动化机械生产的重要设备,采煤机滚筒截割中截齿的受力作用较大,对截齿的使用寿命及磨损较大。针对截割部截齿的受力作用采用仿真计算的形式,分析不同因素对截齿受力的影响作用,从而在满足开采效率的同时,选取合适的参数,减小对截齿的截割力作用,从而提高截齿的使用寿命,减少截齿的更换修复时间,提高采煤机的截割效率。

煤矿采煤机行星架疲劳寿命分析与结构优化

以MG1000/2500-WD型采煤机截割部的行星架结构为研究对象,利用SolidWorks和ANSYS软件构建了疲劳寿命分析有限元模型。发现一级和二级行星架局部位置的疲劳寿命相对较短,有优化改进的空间。针对两级行星架,各取6个结构参数为优化对象,通过优化研究使得一级和二级行星架的最小疲劳循环次数分别提升了30.97%和41.23%。将结构改进后的行星架部署到采煤机工程实践中,经过8个月时间的现场应用,发现达到了预期效果,能为煤矿开采效率提升创造良好条件,为企业创造更大的经济效益。

采煤机截齿结构设计及性能分析

以MG850/2395型采煤机为研究对象,基于仿生学思想对截齿结构进行优化设计,利用EDEM模型对仿生凸包型截齿结构进行仿真分析,发现凸包型结构具有更小的工作阻力以及更大的自旋力矩,性能得以提升。将凸包型截齿结构应用到工程实践中,经过1个月时间的现场验证,发现效果很好,截齿结构寿命大幅提升,为企业创造了很好的经济效益。

厚煤层工作面切眼支护设计与应用分析

以古城矿N1306工作面切眼为工程背景进行支护系统研究分析;基于围岩自稳平衡拱理论和悬吊理论分别确定切眼巷道顶板和两帮破坏深度分别为2.28 m和2.39 m,计算确定锚杆和锚索有效支护长度分别2.4 m和10.3 m,并确定支护系统的有效性。得到数值模拟得到,在两帮位置应力较为集中,应力集中系数1.92,底板变形较大,最大变形量为140 mm。设计的支护系统通过工业性试验确定切眼巷道围岩变形快速增长周期为60天,其中两帮变形量和顶板下沉量最大值分别为162 mm和200 mm,说明支护系统能有效控制切眼巷道围岩变形要求。

采煤机重载工况下转矩自动化补偿控制方法的研究

采煤机是进行煤矿开采的重要设备,具有破煤能力强的特点。在破煤过程中,由于煤岩分布的复杂多变,使得滚筒受到随机性多载荷的冲击作用,容易造成滚筒的磨损,特别是硬质颗粒引起的重载冲击作用。针对采煤机重载工况下的“截割-牵引”系统的调节控制进行分析,以直接转矩控制及自动化转矩补偿控制两种方式进行对比分析,建立“截割-牵引”系统的耦合模型,对重载突变工况下的转矩控制效果进行仿真分析,从而提高采煤机的调节控制效果,保证重载工况下使用的稳定可靠性。

煤渣料斗切断阀的探讨分析及改进措施

通过对某化工煤渣料斗实际工况的勘察,结合当前料斗切断阀存在的问题进行分析,引入当前市场应用成熟的插板阀,并在此基础上进行改进,形成以硬密封为主、软密封为辅助的双级密封功效的新型料斗切断阀。引入气缸执行器实现自动化开关,以此实现对煤渣切断的同时,也能对煤渣中的液体介质水等形成第二道密封,彻底解决现场污水无法根本去除以及人力开关时间长、煤渣卡顿难清理导致存有安全隐患的难题。该阀具有安装使用方便、寿命长易维护、不卡顿的优点,可广泛用于现场类似工况。

带式输送机的跑偏与调整典型案例分析

阐述了选煤厂主要的运输设备带式输送机在运行过程中会因为各种原因出现胶带跑偏的现象,从而出现胶带撒煤、胶带折叠、撕胶带等问题。以下平行调心托辊的调偏原理对胶带在重锤滚筒、机尾滚筒、改向滚筒等几个位置跑偏进行调偏,解决因滚筒换向干扰而不能正确调偏的问题。

基于CAN总线和IAP的煤矿用传感器程序离线升级技术研究

针对传统煤矿用传感器程序固件升级方法存在的维护成本高、操作不便的问题,分析了多种现有程序升级方法的优势与局限,提出一种基于CAN总线和IAP技术的传感器程序离线升级方法,通过划分3段存储空间实现代码的分时加载,利用传感器现有硬件接口和离线烧写器实现数据传输,设计了一种包含计数校验、CRC校验、阶段码校验的三重校验机制保证升级的成功率和稳定性。经测试,使用该方法升级传感器程序所需时间较传统在线IAP方法缩短,升级成功率大于92%,传感器程序升级失败时仍能正常运行原功能代码。

采煤机自适应调高控制系统的研究运用

以MG180/435型滚筒采煤机为例,介绍一种采煤机自适应调高控制系统设计方案。该方案由两个模块构成,一个为硬件模块,包括控制器、显示器、A/D转换器、倾角传感器与旋转编码器,用于对截割结构高度的调节;另一个为软件模块,包括记忆截割控制程序、记忆截割路径优化程序,用于控制硬件的运行。通过实践应用分析可以发现,该控制系统自动调节耗时减少了1.3min左右,人工干预次数减少了3次左右,可显著提升采煤机的工作效率。

上行开采条件下巷道修复时机和开切眼位置研究

为避免煤矿开采过程中上部采区巷道的重复返修问题,采用理论分析、数值模拟和工程测量相结合的方法,对下伏煤层开采过程中覆岩破坏特征和巷道塑性区演化特征进行了研究,揭示了下伏煤层开采对煤层完整性和巷道稳定性的影响规律,确定了上煤层巷道的修复时机和下煤层工作面开切眼的合理位置。煤矿开采期间,由于受下伏煤层工作面开采的影响,上采岩层塑性破坏严重,虽未出现阶错,但出现整体沉陷,上煤层巷道的修复时机应在塑性区范围趋于稳定后;开切眼位置应综合考虑围岩变形幅度最小及煤炭资源充分利用等情况。现场工程应用表明,采取上述措施后,巷道围岩变形满足煤矿生产要求,避免了巷道围岩变形的多次修复。

采煤机调高试验装置的设计

为了充分验证当前煤岩识别和采煤机自适应调高控制技术的应用效果,提出采用采煤机调高试验装置进行模拟试验的思路。在完成采煤机调高试验装置总体设计的基础上,重点对采煤机调高试验装置的截割系统和液压系统进行设计,完成了截割电机、减速装置以及调高油缸的设计,为完成采煤机调高试验装置的研发奠定扎实理论基础。

采煤机叶片提升角对截割滚筒的影响作用分析

采煤机是煤矿自动化综采的重要设备,滚筒的结构中叶片提升角是重要的设计参数,对滚筒截齿的数量及方向具有重要的影响,从而影响采煤机的开采效率及块煤率。针对采煤机滚筒受到的载荷作用进行分析,在不同的叶片提升角作用下,建立滚筒截割的数值分析模型,对滚筒受到的平均阻力、最大阻力、载荷波动系数及截割比能耗进行计算分析,从而为采煤机滚筒的设计使用提供参考。

滚筒参数对采煤机装煤效率的影响

基于离散元理论,结合颗粒位移方式以及颗粒间接触本构建立了中厚煤层双滚筒采煤机仿真模型,通过模拟得出采煤机滚筒转速、转向、牵引速度以及叶片螺旋升角等因素与装煤效率的关系,进一步分析其影响规律及原因得到各影响因素间的最佳组合,为今后双滚筒采煤机装煤效率的改进与研究奠定了基础。

龙王沟选煤厂集控系统与停送电系统智能化升级实践与分析

随着煤炭行业智能化水平的不断提升,对选煤厂进行智能化升级改造势在必行。为解决龙王沟选煤厂集控系统与停送电系统存在的问题,基于龙王沟选煤厂主选系统生产现状,通过升级集控系统软硬件、增加配电室PLC控制分站并接入原集控系统、新建自动流程化的停送电管理系统、优化智能启停车系统,对龙王沟选煤厂进行了智能化升级改造。改造后,集控系统的不间断监控得到了保证,集控系统CPU访问量降低了30%,软件响应时间从1 s缩短到0.7 s,故障响应时间缩短到5 s内,数据实时处理能力及历史数据归档与维护速度均得到显著提升;实现了高低压配电柜远程停送电、停送电业务自动流程化管理、集控系统“一键启停”、启停车控制参数灵活配置、不同生产方案启停车流程“一键选择”。通过改造,提升了选煤厂智能化水平,完善了集控系统的基础功能,提高了生产与管理效率,降低了电能消耗,为其他选煤厂集控系统与停送电系统的改造提供了有益参考。

采煤机机电短程截割传动系统设计及整体联合仿真分析

对截割电机、啮合齿轮及行星轮系进行选型,完成机电短程截割传动系统设计,并进行联合仿真分析,对比不同牵引速度、截割速度下的截割能力,结果表明,截割-牵引联合调速控制方式,传动齿轮啮合受力平稳,调节效果更好,截割效率也更高。

大型CFB锅炉低负荷再热汽温稳定特性

作为灵活发电的关键环节之一,长期稳定低负荷运行技术在可再生能源并网规模不断扩大的过程中发挥着重要作用。循环流化床(CFB)锅炉负荷调节过程中,为降低污染物排放或调平床温,常采用不均匀给煤的运行方式,这对CFB锅炉的设计和运行提出了更高要求。同时,低负荷时CFB锅炉炉膛出口烟气温度较低,如何保证再热蒸汽参数达到额定值是实现CFB锅炉灵活性运行亟待解决的问题之一。针对2台350 MW超临界CFB锅炉断煤低负荷运行工况参数进行深入计算分析,研究了低负荷时稳定再热汽温措施。研究发现,锅炉在部分给煤点中断的断煤工况下运行时,床温、炉膛出口烟温、炉膛出口氧量、高温再热器管屏出口蒸汽温度的变化趋势与各给煤口的给煤量基本呈正相关。但由于超临界CFB锅炉水冷壁具有正流动响应特性,给煤偏差及床温偏差对水冷壁的出口汽温偏差影响不大。基于上述研究,提出了一种针对长期调峰与低负荷运行超临界CFB锅炉稳定炉内高温再热器出口汽温的锅炉改造与运行优化技术方案。在低负荷下可保证高温再热器出口汽温基本稳定。

1000MW超临界二氧化碳动力循环燃煤发电机组变工况特性研究

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))燃煤发电技术被视为可替代蒸汽朗肯循环的新型发电技术。该文针对1000MW的32MPa/620℃S-CO_(2)动力循环燃煤发电机组,进行S-CO_(2)锅炉创新构型设计,可实现锅炉效率94.6%,发电标准煤耗245.6g/(kW·h)。为更好的研究机组变工况下的运行性能,基于Aspen Plus平台,建立1000MW级S-CO_(2)动力循环燃煤发电机组变工况模型。结果表明:在变负荷过程中,低压透平的工质体积流量受影响较大;机组的全厂热效率会随着负荷的降低而降低;主工质温度和和再热工质温度偏差是影响机组热经济性的主要原因。研究结果对未来建设S-CO_(2)动力循环燃煤发电机组具有指导意义。