数字孪生-应对智能化综采工作面技术挑战

基于智能化综采工作面目标任务-自主完成综采工作面可靠割煤、保持工作面几何关系、顶板可靠支护,提出了综采工作面智能控制关键技术,包括采煤机定位技术、工作面可视化技术、液压支架电液控制技术(装置)、工作面通信技术、综采装备协同控制技术、采煤机自动调高技术、工作面自动调直技术和工作面围岩支护控制技术(其中前3种技术属于智能化综采工作面的感知与执行层,工作面通信技术是智能化综采工作面的传输层,后4种技术属于智能化综采工作面的决策层)。指出智能化综采工作面面临的挑战为决策层的自主决策能力不能适应复杂多变的工况、感知与执行层不能支撑决策层的信息需求和决策指令的可靠执行。针对上述挑战问题,采用基于仿真的数字孪生建模方法,提出了综采工作面数字孪生系统架构。综采工作面数字孪生系统虚拟实体包括机理模型和行为模型,利用综采装备机理模型可获得综采装备物理系统的不可测数据,行为模型可为综采工作面智能控制系统提供反映物理装备运行状态的全息信息,解决决策层数据信息匮乏问题;综采装备机理模型与其控制系统组合的离线运行模式形成综采工作面硬件在环仿真系统,为基于工艺规则的智能控制算法提供测试平台;综采装备机理模型、行为模型与其控制系统组合的离线运行模式形成综采工作面计算实验系统,为综采工作面智能控制系统真正的自主决策复杂算法开发提供测试平台。

薄-中厚煤层综采面自动化开采技术研究与实践

为提高薄-中厚煤层煤炭资源采出率,以黄陵一号煤矿薄-中厚且不稳定煤层为研究对象,提出了高度自动化综采工作面配套技术方案,通过将采煤机控制系统、支架电液控制系统、"三机"控制系统、泵站控制系统及供电系统有机融合,实现在巷道监控中心对综采工作面设备的集中控制,实现了采煤全过程的自动化生产。在黄陵一号煤矿的现场应用结果表明:采用该技术后,平均日产量可达6 400 t,综采工作面实现了减人提效。

汾源煤业公司5-102工作面开采设备选型分析

汾源煤业公司5-102工作面属于大倾角工作面,且开采环境复杂多变。为保证开采顺利进行,提高开采效率和安全性,通过对不同开采方案和设备参数对比分析,选择整层综放开采方案,并确定了采煤机、输送机和支护装置的主要参数及类型,减少了开采过程中的煤体损失,提高了安全系数,实现了经济性和安全性目标。

泉店煤矿二_1-12050大倾角综放面设备安装技术

为了解决泉店煤矿二1-12050综放工作面倾角大、综采设备安装困难的问题,结合实际情况,对设备安装工艺进行了详尽细致的设计。介绍了二1-12050综放工作面综采设备的安装工艺设计、安装前的准备工作以及各个设备的具体安装措施。实践证明,此次综采面设备安装设计效果较好,仅用28 d完成安装任务。

Mating model on production capacity for the system of cutting coal and drawing top-coal in FMMSC

Being a safe and highly-efficient mining method, fully mechanized mining with sublevel caving （FMMSC） was extensively employed in Chinese coal mines with thick seam. In order to make drawing top-coal furthest to parallel work with shearer cutting coal, decrease failure ratio of rear scraper conveyor and increase safe production capacity of equipments, based on production technology, set up the mating model of safe production capacity of equipments for the system of drawing top-coal and shearer cutting coal in coal face with sublevel caving. It is mean capability of drawing top-coal adapted to the capability of shearer cutting coal in a working circle in the coal face that was deduced. The type selection of equipment of rear scraper conveyor can be tackled with this mating model. The model was applied in FMMSC in Yangcun Coal Mine, Yima Coal Group of China. With the mating light-equipments, the coal output in coal face attained 1.05 Mt in 2004. It gained better technical-economic benefit.

汾源煤业5-101大倾角工作面综放设备机械化回撤技术研究

针对汾源煤业5-101大倾角、松软底板综放工作面设备回撤期间面临支架倾倒风险大、回撤设备易下陷底板等制约设备回撤安全问题,对综放设备回撤作业流程进行改进,并详细对综放支架回撤方案进行阐述。通过采用3个掩护架的方式,减少三角区空顶面积,确保设备回撤期间顶板稳定;通过增设道木加固道轨,降低了支架运输期间道轨的下沉量,解决了顶板底板松软的难题,保证了回撤叉车安全运行。现场应用后,不仅克服了大倾角、松软底板设备回撤带来的影响,而且设备回撤工期较计划工作缩短40%以上,取得显著的应用效果。

超大采高综采工作面支护技术及装备研究现状

超大采高一次采全厚开采具有开采效率高、资源回收率高等特点。为探求超大采高综采技术进一步突破,分析其工作面围岩稳定性控制可行性,在调研超大采高综采发展历程的基础上,总结了超大采高综采工作面围矿压显现及煤壁片帮规律,分析了现有超大采高液压支架整体技术特征及其适用性能,并介绍了10 m超大采高工作面液压支架基本情况。通过分析发现:工作面矿压显现强度与采高基本呈现正相关关系,采高越大,工作面支护阻力越大,且煤壁片帮是困扰超大采高开采高效推进的主要因素之一,通过提高工作面液压支架的初撑能力能有效减小煤壁应力;液压支架随工作面采高增加,选型工作阻力增大,支架中心距加宽,大梯度过渡方式在提供可靠支护的同时,能有效提升端头区资源回收率;为适应大体量开采装备运输,超大采高工作面煤巷断面增加,超前支架工作阻力增大;工作面配套液压支架通过设计手段、整体结构、制造工艺等方面优化升级以提升可靠性及适应性;相对较低采高工作面支护,超大采高开采更注重支护过程中的安全技术需求,需要完善架前煤矸防护、架间防尘降尘、安全的后期维检等安全措施;工作面围岩稳定性控制及其配套装备是超大采高综采技术发展及推广的重点,从支护参数选择、支护结构设计到液压支架制造、后期维检的超大采高液压支架全寿命开发是支撑超大采高开采高效推进的基础。

基于工业互联网的煤矿综采设备信息模型研究

煤矿综采工作面设备来自不同厂商,接口不统一、数据系统和业务逻辑不同,造成数据壁垒,系统间数据交互慢。基于工业互联网架构,提出了包括设备层、接入层、边缘层、PaaS层、应用层的智能化综采技术架构;基于该架构,将煤矿综采设备作为整体数据对象,设计了一种煤矿综采设备信息模型构建方法,定义了属性、方法、事件、报警4个关键要素和建模规则,从而实现各物理实体与异构系统之间的无缝通信,即对综采设备信息资源进行定义、描述和关联,提供完备、统一的数据对象表达、描述和操作模型;针对综采设备信息模型属性元素过多的问题,提出了一种基于重要度和语义相似度的属性元素优化机制。采用上述方法建立了华阳新材料科技集团有限公司一矿81004工作面综采设备信息模型,对综采设备电动机运行情况进行评价,结果表明基于该模型可监测工作面所有电动机短时间内启动次数、多电动机设备启动功率平衡和运行效率,并形成分析结果,为决策工作提供数据支持。

我国大采高综采技术与装备发展现状及展望

为了促进我国大采高综采技术及装备的快速发展,实现煤炭安全高效的开采,分析了我国大采高综采的发展历程,梳理了大采高综采从改革开放初期的技术探索、技术引进、国产化替代再到创新引领的整个过程和成功经验,结果表明,大采高综采是我国能源保供的重要技术支撑,通过持续不断的理论研究支撑了开采技术创新,进而带动了煤炭行业全产业链的技术升级,促进了我国煤机装备制造业的跨越式发展;未来相当长一段时间,技术创新依然是煤炭产业发展的基础,唯有通过工艺创新,方能推动大采高综采技术向高端化、智能化、绿色化方向发展;以能源安全新战略引领发展新质生产力,是我国煤炭行业发展的必由之路。

综采工作面机电设备安全管理措施

综采工作面使用了大量的机电设备。为了保证机电设备的安全运行,必须要对机电设备进行安全管理。结合150109综采工作面的具体情况,分析了工作面生产过程中的机电安全管理。首先,分析了供电设备管理,主要包括供电系统、供配电和设备布置。然后,探讨了回采过程中设备运行的监测监控。可以为煤矿机电设备的管理提供一定的技术参考。

矿井综采工作面智能化建设探索与研究

煤炭行业发展经历了从粗放型向集约型的转变,要想建设安全、高效型矿井,必然要进行智能化改造。综采设备在煤矿井下开采中占据着十分重要的地位,其功效直接关系到煤矿企业的生产安全和效率,不容忽视。为全面提高矿井智能化水平,提升井下开采效率,以唐安煤矿3307综采工作面为例,对工作面智能化控制系统进行了探讨。

机械化采煤工作面支护技术探究

探究了机械化采煤工作面支护技术。介绍了机械化采煤工作面支护技术的现状,分析了当前机械化采煤工作面支护技术存在的问题。针对这些问题,提出了一系列解决方案,包括改进支护材料、优化支护结构、改进支护设备等。最后,通过实验验证了解决方案的可行性,为机械化采煤工作面支护技术的发展提供了有益的参考意见。

综采工作面供电系统设备选型设计与应用

随着综合采煤技术在矿山工作面的广泛应用,供电系统设备的选型设计成为保障综采工作面高效运转的关键因素。深入研究供电系统设备的选型设计与应用,旨在提高综采工作面供电系统的稳定性和可靠性。对供电系统的关键设备进行了综述,包括电缆、配电柜等,分析了它们在综采工作面中的作用和特点。通过对不同设备的性能指标和技术特性进行比较,选取了适合综采工作面的供电设备。最后,结合实际工程应用,对选定的设备进行了系统的设计和布局,确保其在综采工作面的高效运行。

煤矿综采工作面智能化开采探究

研究了煤矿综采工作面的智能化开采,旨在提高煤矿开采效率、安全性和环保性。介绍了研究的背景和重要性,探讨了煤矿综采工作原理和技术发展历史,深入研究了综采工作面智能化开采所涉及的技术,包括自动化设备和数据分析,并分析了综采工作面智能化开采的优势和挑战,特别强调了其对工作环境安全性和生产效率的潜在影响。研究对于推动煤矿综采工作面智能化开采技术的应用具有重要意义。

高可靠性破锚索装置结构设计

设计了一种煤矿井下回采工作面机、风巷端头集成的破锚索装置,从理论计算、结构设计和实际应用三方面验证其高可靠性及实用性,设备结构简单、操作方便、理论安全和破断系数高、总体尺寸小、适应性强,能有效解决井下两巷因顶板过硬造成的长距离采空区不垮落而引起的安全隐患和制约回采效率等问题。

司马煤业薄煤层工作面设备选型分析

为了实现对司马煤业薄煤层煤炭资源的有效回收,以8-2号煤层8101首采工作面为工程背景,在对地质赋存条件进行分析的基础上,首先确定工作面的参数,并对工作面综采设备进行选型,使采煤机、液压支架、刮板输送机“三机”配套满足技术要求,并选择适合的转载机及胶带输送机,组成完整的运输系统,满足工作面安全生产的需要。

煤矿综采面无人值守监测技术

通过对综采面无人值守监测技术进行研究,提出了一种基于移动式巡检设备的综采面智能监测方案。使用可移动监测装置代替人工及定点监测,采用可见光及红外摄像仪对综采面设备状态及温度情况进行实时监测,并通过多传感器对综采面环境参数进行采集,实现对综采面的无人值守监测。

综放端头支架与后部输送机配套形式及空间探讨

智能化无人开采是实现煤矿安全高效开采的技术途径,各种设备的自动化及相互间的配套影响着工作面的智能化程度,合理的配套形式及空间是提高开采自动化率的保障。随着工作面开采设备能力的提高,相关配套设备特别是刮板输送机两端的驱动部体积和占用空间不断增大,受设备配套和设备尺寸制约,给工作面的自动化运行与控制带来挑战。对于综放工作面,两端头的端头支架与后部输送机的配套非常关键。为了解决端头支架尾柱与后部输送机电动机间相对位置观察不便、难于控制、发生碰撞损坏电动机、需要人工干预的痛点,通过端头支架底座与后部输送机间限位装置的研究和毫米波雷达的应用,从机械、控制、监测等方面形成了综放工作面两端头后部狭窄空间的设备安全解决方案,此方案的实施,取得了较好的应用效果。

综采工作面回撤通道施工工艺优化应用

基于马脊梁矿8107工作面回撤通道施工断面大、围岩稳定性差、施工难度大等技术难题,通过技术研究,对回撤通道施工方案进行分析对比,提出了采煤机自成巷法施工工艺,并对回撤通道顶板及巷帮提出了“爆破切顶预裂+锚杆(索)+锚索吊棚+柔性纤维网+注浆加固+自锁式锚杆”等联合支护,通过实际应用效果来看,采用自成巷法施工工艺后减少了回撤通道施工时设备安装数量,降低了巷道施工成本费用,采用联合支护技术后控制了大断面回撤通道顶板破碎垮落以及煤壁片帮现象,顶板下沉量控制在170 mm以下,煤壁未见垮落现象。

综采工作面智能化技术与装备的发展

针对我国煤矿综采工作面生产过程复杂、开采装备系统庞大、作业环境恶劣等特点,通过对现阶段综采工作面智能化发展水平的研究,提出综采工作面智能化生产模式,并重点介绍了智能化工作面需突破的关键技术、应用效果及存在的问题,通过黄陵一矿中厚偏薄煤层智能化无人开采的试验,证明了智能化生产模式是煤矿井下综采工作面无人化开采一种行之有效的手段,具有在薄及较薄地质条件较好的工作面推广的应用价值。最后提出综采工作面智能化技术与装备下一步工作重点是解决煤矸自动识别及煤岩分界技术、刮板输送机直线度检测与控制技术和开发支持过程、视频、3D可交互多视窗系统等。