汇能集团智能化综采工作面建设创新及实践

煤矿智能化建设是实现煤炭企业转型升级和高质量发展的核心技术支撑,也是实现企业减人增效的重要途径。针对汇能集团智能化建设存在的问题,在管理模式和技术创新方面总结了企业在智能化建设过程中的经验。以宝平湾煤矿4115工作面智能化建设为例,针对周期性来压大,顶板破碎、片帮等问题,通过智能化跟机技术、液压支架姿态监测、液压支架护帮板防撞和智能控制等关键技术进行创新,最终实现了工作面3人常态化生产,设备自动化开机率大于95%,实现了安全高效生产,可为相似地质条件下的工作面智能化建设提供一定参考。

基于GRA-TOPSIS的综采工作面异常来压预警研究

为了预防开采期间工作面矿压显现明显,局部地段甚至异常来压诱发的压架等问题。通过数理分析,建立的工作面异常来压评价模型对矿井中异常来压起到防范预警作用,其研究成果主要如下:(1)通过分析国内矿井的异常来压情况,选取埋深、采高煤厚比、煤层倾角、基本顶厚度、直接顶厚度、推进速度、倾向长度等作为工作面来压评价因素,构建异常来压评价体系。(2)利用熵权法处理矿区数据得出各个因素的权重值,由TOPSIS法通过加权矩阵进行得分排序,采用灰色关联度分析法对TOPSIS法进行改进优化,得出灰色关联权重矩阵,进行构建工作面异常来压评价模型。(3)将所提出的模型应用在察哈素煤矿中,其评价效果较为理想。

不同采高综采工作面液压支架封闭控尘装置系列化研究

为了解决不同采高综采面液压支架降柱移架粉尘污染问题,开展了液压支架封闭控尘装置系列化研究。基于降柱移架产尘特点和液压支架结构,研发了适用于4 m以下、4~6 m、6 m、6 m以上采高综采面的架间喷雾引射抽尘净化装置和拉簧式、扭簧式、滑移式液压支架防尘装置,在源头降低支架产尘90%以上。该系列装置在国能集团、陕煤集团下属多个矿井推广应用,受到矿方一致好评。

基于组态架构的综采工作面综合管控平台设计与应用

随着煤矿智能化技术不断发展,需要建设的智能化综采工作面越来越多,工作面综合管控平台应用需求也随之不断增长。然而,综合管控平台在推广过程中存在定制化需求高、界面设计及交互风格不统一等问题,导致二次开发及用户学习成本高。为解决上述问题,提出了一种基于组态架构的综采工作面综合管控平台。以综采工作面工业以太环网为数据高速传输链路,通过多种工控协议接入工作面三机一架、风水电等子系统监控点位,搭建了基于工作面多源异构数据的全场景功能组件库,利用组态编辑器导入功能组件库,并以拖拽的方式开发系统界面,最终以零代码二次开发方式实现不同综采工作面综合管控平台定制化功能。实际应用效果表明,开采人员在地面便可远程监控井下多源子系统设备点位,提高了煤矿开采效率,降低了安全事故的发生。与低代码二次开发方式相比,该平台不仅提高了系统部署及二次开发的效率,在系统界面设计风格与交互逻辑方面也达到了软件标准化推广效果,极大降低了系统推广难度和采煤用户的学习成本。

义棠煤业综采工作面智能化系统改造研究

针对义棠煤业100602工作面进行了智能化系统改造研究。通过分析工作面现状,提出了一套智能化改造方案,旨在通过引入电控系统、集控系统、自动化和智能监测技术,提高矿山安全性和效率。改造包括支架电控及姿态监测系统、自动找直系统、视频监控及顺槽集控中心、乳化液保障系统等关键技术。实践应用显示,该改造显著提高了工作面生产系统的安全性和效率,减少了人工操作风险,降低了劳动强度,经济、安全、社会效益显著。

大采高综采工作面机械采煤工艺应用分析

在我国经济发展的进程中,煤炭资源的开采扮演着至关重要的角色,因此采取高效策略并引入前沿技术以不断推进我国煤矿行业的现代化进程极为关键。通过有效利用大采高综采工作面的机械化开采技术,不仅可以实现煤炭的大规模开采,还能极大提升开采效率。在此背景下,积极开展并推广该机械化开采技术的研究具有重大价值。基于上述考虑,本文将重点讨论大采高综采工作面机械化开采技术的应用情况,这对促进采煤行业的发展具有重要意义。

综采工作面端面破碎支护技术应用分析

平泉煤矿15109工作面过断层应力区,面临煤壁垮落严重、局部端面冒漏、支架载荷大等技术难题;从围岩应力、支护方式以及煤层结构等方面分析端面破碎原因,拟对端面破碎围岩采用“超前管棚注浆+柔性纤维网+玻璃钢锚棚+人工假顶”联合支护技术;新支护技术应用后,控制了断层应力区围岩破碎现象,减小了端面冒漏范围,后期工作面回采中煤壁最大片帮长度不足1.5 m,片帮深度不足0.6 m,最大端面距为0.37 m,取得了显著应用成效。

综采工作面过空巷充填加固技术应用分析

为解决榆树坡矿1207工作面过空巷期间围岩稳定问题,借助数值模拟、实验测试、工程类比等方法,对空巷附近煤岩体塑性破坏特征及加固工艺进行详细探讨;分析表明,不采取加固措施条件下空巷与工作面间煤柱临界安全宽度10 m,充填加固时充填体强度大于4 MPa时效果较好,水灰比4:1的高水材料浆液凝固强度可满足要求;选择分段阻隔充填法进行1207空巷的加固,有效保障了工作面过空巷的安全稳定性。

厚煤层综采工作面矿压规律及压架治理实践

针对榆树坡煤业5106工作面顶板压架问题,分析了压架原因,由于上覆巨型集中煤柱应力影响,并对相邻工作面的矿压规律进行了对比分析后,对本工作面的开采进行了危险程度分区,并采用对应控制措施,进行了井下试验,顶板事故得到了有效解决。

综采工作面辅运顺槽底板硬化工艺研究

为确保辅运顺槽施工质量,应积极开展底板硬化工艺。文章以某煤矿综采工作面为研究对象,分析该工作面辅运顺槽底板变形的原因,并对其应用底板硬化工艺,做好巷道底板处理、混凝土制备、混凝土输送及摊铺、试验段性能测试等工作,旨在提高综采工作面顺槽施工质量,为相关从业人员提供参考。

大采高综采工作面末采片帮治理研究

针对大采高综采工作面末采期间煤壁稳定性差、片帮等问题,以5607大采高工作面为研究对象,结合实际地质条件分析了片帮影响因素并提出以提高煤体强度为主的片帮治理措施。依据现场情况,提出在采面回采巷道内、主撤巷道内布置注浆钻孔,对末采阶段煤体进行加固,并具体给出注浆加固技术方案。工程应用后,末采范围内破碎煤体得到有效加固,工作面末采期间基本不出现片帮情况,为5607大采高工作面高效收尾创造了良好条件。

基于数值模拟的浅埋煤层综采工作面覆岩移动和矿压规律研究

为直观研究煤矿采场支架与围岩之间的作用关系,基于CDEM数值模拟软件,建立与“工作面推进-顶板岩层运动”实际物理过程相符的数值模型,实现采煤工作面液压支架与围岩耦合的二维动态数值模拟。以大湾煤矿12311综采工作面为工程背景,直观地研究浅埋煤层综采工作面覆岩结构运动和矿压规律。结果表明,工作面基本顶初次和周期来压期间,支架工作阻力相差不大;工作面超前压力影响区域为工作面前方采高大小的2.0~3.0倍范围内;工作面基本顶初次和周期来压时,支架平均工作阻力为9.0~11.0倍采高的岩层重量载荷。模拟结果与现场监测数据一致,为研究支架-围岩关系提供了新的方法。

综采工作面回采方面采煤技术的机械化与智能化改造技术探讨

近年来,国内外煤矿产业在处理复杂工况、提升采煤效率方面遭遇诸多挑战。针对此问题,本文深入剖析了当前综采工作面采煤技术,并探讨了其机械化与智能化的改造路径。首先,对比传统采煤技术与最新的机械化采煤技术,机械化采煤技术以其高效、安全的特点,显著提升了地下煤矿的生产效率,降低了安全风险。随后,研究聚焦于智能化采煤技术,该技术通过优化煤炭生产过程,减少人力资源投入,提高开采精度,并有效减轻环境污染,展现了巨大的应用潜力。结果 显示,综合应用机械化与智能化改造技术,不仅能大幅提升采煤效率,还能降低生产成本,改善工人作业环境,推动煤炭行业向可持续发展方向迈进。本研究为煤炭行业提供了新颖且实用的思路与方法,期待在实践中得到广泛验证与应用。

综采工作面分布式蓄能供液系统研究及应用

为解决综采工作面跟机移架速度慢的问题,提出了基于蓄能器的分布式供液系统,并在柠条塔S1204工作面开展了试验应用。根据工作面的采煤工艺和产能要求确定了跟机移架速度,建立了全工作面供液系统仿真模型,对液压支架单架、双架和三架同时移架的动作过程进行模拟并分析影响移架时间的因素,结果表明:为使工作面生产能力提升到1000万t/a,中部液压支架跟机速度要达到12 m/min以上,需采用双架或三架成组移架来满足其移架时间的要求。为解决该工况压力波动大且易产生丢架的现象,提出在液压支架上设置“蓄能器+单向阀”的分布式蓄能稳压方案,以平衡工作面液压系统瞬时大流量供给不足与平均供液能力过剩的矛盾,并给出了基于流量补偿的蓄能器选型方法。仿真分析表明在安装分布式稳压供液系统后,双架和三架成组移架时间分别减少6.2%和11.5%,尤其在受到其他系统用液扰动条件下,双架成组移架时间可缩短15%以上。井下应用结果表明,安装的分布式蓄能供液系统显著降低了成组拉架中的丢架现象,保证了采煤机运行速度达12 m/min以上;对工作面平均日进尺由16.7刀提高到19.8刀起到重要支撑作用,实现了常态化日进尺22刀,达到了年产1000万t的生产能力,研究工作为综采工作面快速成组跟机移架提供了有效解决方案。

综采工作面采动覆岩导水裂隙带发育高度综合研究

针对因煤层开采易导致上覆岩层产生裂隙,贯通地下含水层引发矿井水灾的问题,以盘城岭煤业150105工作面为研究背景,采用理论公式、现场井下仰孔注水测漏法和钻孔电视成像探测法,以及FLAC3D和UDEC数值模拟综合分析导水裂隙带的高度和发育规律。理论计算导水裂隙带的最大高度为81.56 m;通过井下仰孔注水测漏法监测3个钻孔的注水渗透量梯度临界值为12 L/min,通过临界值判定导水裂隙带高度为78.56~79.99 m;通过钻孔电视成像探测法观测钻孔内裂隙分布判定导水裂隙带高度为78.39~79.46 m;利用FLAC3D和UDEC数值模拟,根据覆岩塑性区变化特征,当工作面推进至180 m时,裂隙发生贯通,塑性区最大高度达到76.4 m,并根据覆岩塑性区变化、垂直应力分布、垂直位移云图分析了导水裂隙带发育规律的3个阶段。对不同方法下的导水裂隙带高度进行了相互验证。

基于残差优化的综采工作面煤壁点云补全方法

煤矿综采工作面巷道的数字化三维重建过程中需要完整且密集的煤壁点云数据。受遮挡、视角限制等因素影响,采集的综采工作面煤壁点云数据往往不完整且稀疏,影响下游任务,需进行煤壁点云修复和补全。目前缺少针对井下点云补全任务的数据集和网络模型,现有模型用于煤壁点云补全时存在点云密度分布不均匀、点云特征信息丢失等情况。针对上述问题,设计了一种基于残差优化的煤壁点云补全网络模型,采用监督学习方式学习点云特征信息,通过最小化密度采样和残差网络迭代优化输出完整点云。采集煤矿井下真实综采工作面煤壁点云数据,预处理后筛选可用数据,通过模拟随机空洞制作煤壁点云缺失数据集,并用缺失数据集训练基于残差优化的煤壁点云补全网络模型。实验结果表明:与经典的FoldingNet,TopNet,AtlasNet,PCN,3D-Capsule点云补全网络模型相比,基于残差优化的煤壁点云补全网络模型针对构造的缺失煤壁点云和稀疏煤壁点云补全的倒角距离、地移距离及F1分数均能达到最优水平,整体补全效果最佳;针对实际缺失的煤壁点云,该模型能够实现有效补全。

智能综采工作面系统设计及关键技术研究

针对当前煤矿智能综采工作面系统功能划分不明确、设备协同运行存在困难等问题,基于智能综采工作面要素,在现有研究的基础上设计了智能综采工作面系统总体架构,并深入分析了远程集控中心、设备协同控制系统、智能监控预警系统、通讯网络系统、透明地质系统、智能负荷系统六大子系统功能、组成和工作流程。此外,对智能综采工作面三维透明地质建模技术、远程通信及数据传输技术以及多源异构数据融合技术进行了详细阐述,并结合系统架构构建了智能综采工作面系统的集成模型,完成了单系统向多系统智能化、系统化的转变,增强了系统的抗干扰能力。通过在河南龙宇能源股份有限公司陈四楼煤矿实际应用表明,该系统能够帮助作业人员更加直观精准地掌握综采工作面工况,可以有效提高了各系统的联动性,为矿井智能化建设提供了有力保障。

特殊条件综采工作面顶层设计快速安装技术研究与应用

近年来,深部高应力破碎顶板的开采区域越来越多,随着矿井开采深度的不断增加,提高安装效率,缩短安装工期成为一项重要研究项目,在工作面压力变化最小的期间尽早进行回采,针对综采工作面设备快速安装存在的问题,以林西矿1793综采工作面为例,分析影响设备快速安装的主要因素并提出了针对性对策,尝试采用尾巷开通巷道进行快速安装的方法。经研究和经济效益计算对比,通过简化运输路线,实行尾巷安装,达到了快速衔接的目的,为矿井提供了有力的生产保障。

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。

浅埋综采工作面运输巷主动式超前支护研究

针对浅埋综采工作面运输巷采用单体支柱超前加强支护工作面推采速度与支护速度不协调、工人劳动强度和安全隐患大、难以实现超前区域少人化等问题,以榆家梁煤矿52305工作面为工程背景,采用现场实测、数值模拟和理论分析相结合的方法,实测了单体超前加强支护条件下的运输巷矿压显现规律,对比分析了单体加强支护和锚杆(索)主动式加强支护两种情况下的巷道围岩安全稳定性,并通过理论分析计算了运输巷支护参数,校验了现场支护的适应性及安全性。研究结果表明:52305工作面运输巷围岩属于较稳定型,现场单体超前加强支护条件下,锚杆(索)承载均在额定载荷的85%以内,两帮应力分布基本对称,围岩移近量和松动圈很小,围岩稳定性较好,现场超前支护段支护强度偏富余。采动支承压力影响段,单体支柱主要对顶板0.6 m范围内的局部岩层具有加强支撑作用,远小于锚杆和锚索支护作用范围和强度。取消单体支护后,运输巷围岩依然能够保持安全稳定。在榆家梁煤矿52305工作面运输巷超前加强支护段进行了取消单体支护工程试验,验证了研究结论的可靠性。