综采放顶煤工作面自动放煤控制系统研究

针对综采放顶煤工作面人工放煤方式生产效率低的问题,研究了一种自动放煤控制系统。在液压支架上安装声波传感器、振动传感器和灰分传感器,通过人工示范操作和机器学习记忆传感器信号,确定放煤过程结束时传感器信号特征波形,比对采集的振动感知信号、声音感知信号与特征信号的相似度;通过灰分传感器有效辨识采出顶煤的含矸率;根据相似度和含矸率作出预警或直接控制。该系统实现了以传感器感知控制为主、时间控制为保护值、地面调度室远程干预控制为辅的自动化放煤控制,提高了综采放顶煤工作面的自动化水平和生产效率。

放顶煤综合工况智能识别及自动控制方法研究

在研究综放开采自动化放煤中,由于放顶放煤过程中突变工况对煤矸石识别准确度的影响,根据煤和煤矸石中γ射线的辐射强度不同,采用自然γ射线法对煤矸石混合物进行识别,监测放煤过程中γ射线辐射强度变化,判断顶煤放落状态。最后基于自然γ射线法设计一种放煤自动控制系统指导液压支架尾梁动作,实现放煤控制自动化。

基于煤矸信号特征的自动化放煤技术研究

为了有效判别煤矸信号特征的差异,利用小波变换法中Haar小波系、VisuShrink法对煤矸下落过程中振动信号和声音信号进行了重构,根据重构后的特征信号,重新定义了煤炭和矸石在下落过程中信号特征,并在现场中得到了成功应用,为精确自动化放煤技术提供了重要的基础。

基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术原理及应用

为解决智能化综放开采放煤过程的自动化控制难题,在总结现有煤矸识别技术存在不足的基础上,提出以射频识别(RFID)为技术核心的基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术,阐述了该技术的主要技术原理及自动化放煤控制流程,构建了基于该技术的自动化放煤控制系统,介绍了该系统的组成及各部分的安装布设方式,提出自动化放煤条件下应优选多轮顺序放煤,给出确定每一轮次放煤时间的方法。以朱仙庄矿8105综放工作面为研究背景,建立沿工作面倾向的数值计算模型,分别比较单轮顺序、单轮间隔及多轮顺序放煤方式下的煤岩分界面形态特征及顶煤采出率,结果表明,采用多轮顺序放煤方式可以实现煤岩分界面缓慢均匀下降。顶煤采出率方面,单轮间隔放煤方式下顶煤采出率比单轮顺序放煤高3.42%,而采用多轮顺序放煤方式时,顶煤采出率随放煤轮数的增加基本呈增加趋势,且放煤轮数为5~6轮时的顶煤采出率增长最为明显,达到98.01%。多轮顺序放煤方式的顶煤采出率相较于单轮放煤可提高0.59%~2.00%。以朱仙庄矿8105综放工作面为应用现场,进行基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术的现场测试,沿工作面倾向共布置顶煤运移跟踪仪18个,当工作面推过顶煤运移跟踪仪布置区域后,测得顶煤运移跟踪仪采出率为88.9%,顶煤的平均流动速度为0.03 m/s。现场测试采集的顶煤流动速度等数据为后期多轮顺序放煤轮数的设计提供了设计依据,结果表明基于顶煤运移跟踪仪的自动化放煤技术可以实现放煤过程的自动化控制。

特厚煤层分区切片式自动放顶煤工艺N+1模式

基于串草圪旦煤矿特厚煤层的地质赋存条件,为实现综放工作面高效率自动放煤,提出特厚煤层整体移架分区切片式自动放顶煤工艺N+1模式;采用数值模拟PFC2D软件分析了放煤顺序、放煤步距、放煤轮次对顶煤放出和混入矸石的影响,分析了液压支架系统对自动放煤的影响。研究结果表明:特厚煤层中上行顺序放煤量高于下行顺序放煤量;一刀一放回采率比两刀一放回采率高3.63%,多轮顺序放煤可比单轮顺序放煤提高回采率1.81%~3.92%;液压系统的滤芯堵塞是时序控制下自动放煤效果的限制性因素,采用人工干预和强约束控制可以实现时序控制的自动放顶煤技术。

自动化记忆放煤控制研究

针对综采放顶煤工作面人工放煤控制方式存在放煤效率低、质量差等问题,参考采煤机记忆割煤控制思想,提出了自动化记忆放煤控制方法。自动化记忆放煤控制通过示范学习获取记忆放煤控制数据,由液压支架电液控制系统根据记忆放煤控制数据控制液压支架放煤机构位姿,通过调整放煤口开度实现放煤量控制;同时通过液压支架放煤机构位姿与放煤量关系模型计算复核放煤量,进而修正记忆放煤控制数据,防止出现后部刮板输送机过载等情况。该方法适用于煤层较稳定、煤层厚度变化不大的放顶煤工作面。

自动化放煤控制系统研究

针对综采放顶煤工作面后端的综放工作面采用人工放煤控制方式,与综采放顶煤工作面前端的综采工作面自动化水平差距较大的问题,研究了一种自动化放煤控制系统。根据放顶煤液压支架上安装的倾角传感器和前后部刮板输送机千斤顶中的行程传感器,控制液压支架放煤机构位姿,实现放煤量精准控制;通过在液压支架尾梁上安装云台摄像仪和红外发射器,对放煤全过程进行实时视频监视,实现后部刮板输送机运煤量和直线度的检测与控制;利用图像灰度识别技术进行煤矸识别,检测采出顶煤的含矸率。该系统提高了放煤效率和质量,为实现综采放顶煤工作面无人化提供了思路。

黄玉川煤矿无人干预自动化放煤研究

以黄玉川煤矿226_(上)02综放工作面为工程背景,采用PFC数值模拟软件,对单轮顺序放煤、单轮间隔放煤和多轮顺序放煤工艺进行了模拟分析,比较了放煤过程中放出体大小和煤岩分界面变化情况,结果显示多轮顺序放煤工艺下顶煤采出率比单轮放煤工艺高5%~8%。为实现黄玉川煤矿226_(上)02综放工作面放煤效率、顶煤采出率最大化,提出了多轮顺序记忆放煤控制技术,并在开采装备的配套上,采用煤矸图像识别和顶煤跟踪仪实时监控等手段,将软件和硬件形成有机整体。煤矸图像识别软件可很好地区分煤和矸石,并能够实时显示顶煤放出体的矸石含量,起到监控放煤效果的作用;顶煤跟踪仪信号采集装置和处理软件可实时反映不同位置顶煤放出情况,为无人干预自动化放煤技术的实现提供了途径。

智能综放工作面自动化放煤工艺分析与研究

为了解决大采高厚煤层综放工作面自动化放煤常态化应用难题,对国家能源集团宁夏煤业有限责任公司枣泉煤矿综放工作面自动放煤工艺进行了研究,介绍了工作面概况和自动化控制系统配置情况,确立了综放工作面的放煤方式,提出了一种综放工作面放煤方法的下行和上行自动化放煤控制设计思路,建立了综放工作面自动化放煤程序,通过在郑州采煤机液压电控有限公司ZE0704型电液控制系统的工业试验表明,该程序解决了大采高综放工作面自动化放煤工艺难题,实现了综放工作面自动化放煤。

支架压力和位态模糊识别的综放放煤模式

为解决综放开采放煤自动化的瓶颈问题,探讨了综放开采自动化放煤面临的难点和关键,分析了综放开采放煤过程中特殊的支架压力和位态变化规律,认为顶煤的放出会导致支架压力和位态发生相应规律性的变化,建立了放煤过程支架压力和位态变化理论模型,提出了基于支架压力和位态变化模糊识别的综放自动化放煤模式,通过学习并记忆放煤过程中液压支架立柱压力和位态的变化特征,预测支架上方待放顶煤体的垮落和放出状况,并将实际的顶煤放出量和放煤时间进行拟合,通过预测放煤时间和实际放煤时间差异可以间接得到顶煤放出率,利用基于神经网络方法对芦子沟矿综放面进行了现场实测和分析,验证了其合理性与科学性.

特厚煤层大采高综放自动化开采技术与装备

针对我国西部矿区坚硬特厚煤层综放自动化开采技术难题,研究了大采高综放工作面液压支架与围岩耦合作用关系,分析了坚硬特厚煤层顶煤冒放结构及液压支架合理工作阻力确定方法,研发了液压支架与围岩智能耦合控制系统及自动化放顶煤控制系统,实现了大采高综放工作面自动化开采。基于坚硬特厚煤层大采高综放液压支架与围岩耦合作用关系,建立了坚硬顶煤冒放的"悬臂梁"模型及顶板岩层结构失稳的"组合悬臂梁"模型,揭示了大采高综放工作面合理机采高度确定方法及合理液压支架工作阻力确定方法。通过分析两柱强力液压支架的承载特性,创新设计了大采高综放液压支架三级高效强扰动放煤机构,研发了综放液压支架智能耦合控制系统,实现了对液压支架姿态与受力状态的实时监测。基于大采高综放工作面分段多窗口多轮放煤工艺的时序控制自动化放煤逻辑关系,研发了自动化放煤控制装置,实现了坚硬特厚煤层大采高综放工作面安全、高效、高回采率自动化开采。

综放工作面煤矸自动识别系统设计及应用

提出了一种基于振动信号的综放工作面煤矸自动识别系统,介绍了系统结构及工作原理,重点阐述了煤矸识别设备的软、硬件设计方案及煤矸识别算法。该系统由煤矸识别设备依据煤与矸石跌落到液压支架上时的振动信号不同来辨识煤矸,液压支架电液控制器根据辨识结果控制液压支架动作。该系统在某煤矿进行了煤矸的可辨识性和自动放煤过程的可控性测试,并已应用于部分煤矿,效果较好。

鲍店煤矿智能化工作面的建设与优化

传统工作面存在占用人工较多、危险系数大、劳动效率低等缺陷,鲍店煤矿优化了自动跟机系统、自动放煤工艺、记忆割煤工艺,建成7304智能化综放工作面。应用效果表明,该智能化工作面实现全工艺段采煤机记忆截割、时序自动放煤、液压支架自动跟机、运输机自动张紧和断链保护等自动化功能的常态化运行,达到了减人增效、提高安全系数的目的。

特厚煤层智能安全高效两柱放顶煤液压支架关键技术研究

为解决我国西部矿区顶板坚硬、强矿压条件下20 m以上特厚煤层开采缺乏成套技术与装备的难题,提出了特厚煤层大采高综放顶板控制技术和回采工艺,研制了ZFY18000/28/53D型两柱式超强力大采高放顶煤液压支架,基于支架位姿检测装置开发了特厚煤层自动化放煤控制系统,配套1 m大截深采煤机和大运量刮板输送机,形成千万吨级智能化综放工作面成套技术装备。在龙王沟煤矿18~28 m特厚煤层开展工业性试验,产量达到4万t/d,回收率达到88%以上,为西部矿区特厚煤层安全高效开采提供了有效解决方案。

保德煤矿智能综放开采关键技术及展望

国家能源集团煤矿智能化建设进入全面实施阶段,保德煤矿是国家能源集团安全智能化建设示范煤矿之一,智能综放工作面建设是示范煤矿建设的核心之一。全面介绍了保德煤矿81309综放工作面的基本条件、设备配置情况以及智能化系统的配置情况,阐明了智能综放工作面建设的基础。分析了保德煤矿智能综放开采工作面建设面临的既有设备升级改造、有限透明开采模型建立、智能放煤工艺决策、煤矸识别方法优化、多模式融合控制系统等方面的难题。详细阐述了智能综放开采相关的既有设备一体化升级改造、有限透明开采地质建模、智能放煤工艺及决策、煤矸识别、多模式通河的智能放煤控制等关键技术,形成适用于保德煤矿的有限透明开采智能综放开采技术体系,最终建成基于透明开采的“采—支—识—放—运”各环节智能自适应的智能综放开采工作面。对保德煤矿智能综放开采从大数据深度融合与应用、智能综放开采模式探索、智能开采人才培养等3方面进行了展望。为类似条件下智能化开采工作面的建设提供借鉴。

综采工作面自动化放煤控制技术研究

针对放顶煤过程中出现"过放"状况和"欠放"问题,以随机介质放矿理论为基础,建立了基于果蝇优化算法和RBF混合算子的放顶煤时间预测方法。采用径向神经网络建立以顶煤高度、煤层强度、顶煤节理裂隙、夹矸层厚度等因素作为输入变量,以散体流动参数为输出的神经网络模型,对放顶煤时间建立预测模型,实现了放顶煤时间变化的自适应,进而实现了放顶煤过程的自动化。