煤矿泵站实时在线监测与故障预警诊断系统研究

为了更好地解决煤矿乳化泵故障难以排查和潜在的异常难以及早发现的问题,研发了综采面泵站实时在线监测和故障预警诊断系统,模拟了乳化泵常见的故障工况和正常工况来采集建模所需的训练集样本,应用了随机森林算法对乳化泵常见的四类工况进行诊断模型构建,使用乳化泵四类不同工况的真实数据对模型进行测试,准确率达到了97.1%的优良性能,并运用了工控上位机和下位机技术开发了一套在线监测系统,能够及时地发现乳化泵存在的故障类型、故障部件和尽早地发掘潜在的异常情况,查询设备历史故障数据、部件振动信号的趋势图谱、时频域特征值进行追溯分析,生成报表给出乳化泵检修维护和供应管理策略,对于泵站检修工作有重要的指导作用,对于保障工作面支护系统的正常运行、工作面安全高效开采有着重要意义。

推移偏差补偿下的煤层倾斜综采面液压支架控制方法设计

倾斜综采面液压支架控制参数由二自由度的液压支架运动学模型求解得到,容易受到液压支架支护效率和摩擦系数、掩护梁外载荷、作用位置、立柱千斤顶倾角、水平千斤顶倾角等因素影响,同时,不可直接测量的内部状态变量影响力扩大,产生推移偏差,控制效果和效率不佳。提出推移偏差补偿下的煤层倾斜综采面液压支架控制方法。通过建立液压支架底座笛卡尔坐标系并分析液压支架的初始状态变量和位姿偏移情况,可以确定控制参考线的位置。通过状态方程和观测方程来描述液压支架在控制参考线上的位姿状态,分析液压支架的最优推移距离,计算轨迹预测的推移距离补偿量。利用最大熵卡尔曼滤波方法,根据增益矩阵和推移距离误差协方差矩阵,通过推移距离补偿量补偿控制误差,从而实现高精度控制。实验结果表明,支架位姿控制信号与实际位姿控制信号的波动程度相似度较高,稳定性较好,液压支架控制时间在89.5~95.1 ms之间,保证经过补偿后的液压支架控制精度更高,控制响应快,效率高,适合于实际应用。

综放工作面停采线优化及切顶护巷方案研究

传统综放工作面停采期间,保安煤柱预留宽度盲目性大,导致工作面煤柱损失量大、工作面围岩破碎严重。针对此些技术难题,决定对15314工作面停采期间采取爆破切顶预裂技术,合理确定了停采保安煤柱宽度为65 m,相比传统工作面多采出原煤量约3.11万t,取得了显著应用成效。

煤矿综采工作面液压支架直线度监测方法的研究

针对煤矿井下综采工作面液压支架直线度较差、调整困难且容易引起设备故障等问题,本文提出了一种双闭环控制的直线度检测方法。该方法采用激光传感器和位移传感器相结合的方式采集液压支架的直线度,当液压支架出现偏斜时,通过模糊PID控制算法感知基准支架和周围支架的相对位置,并自动校正当前运动支架。仿真结果表明,应用模糊PID控制算法后,各推移油缸的直线误差不超过15.6 mm,验证了方案设计的合理性,大大提高了煤矿综采工作面液压支架的支护作业安全性。

综放采场走向压力分布规律及终采线位置确定

为合理确定综放采场工作面终采线的位置,以谢桥煤矿C_(13-1)煤一综放工作面为研究背景,采用相似材料模拟试验和现场测试,从煤层顶板运动、巷道煤层受力和位移、巷道深部位移、轨道上山支架受力、巷道支架受力和变形、工作面周期来压等方面,全面分析了综放采场走向围岩压力分布规律。结果表明,围岩压力峰值位置平均值为14．4m,超前影响距离平均值为66．8 m,在工作面前方平均29．2 m处,围岩矿压显现由缓和趋向剧烈,并将终采线位置确定在离轨道上山30 m处,比预先按传统设计的50 m缩短了20 m留设煤柱,经济效益十分显著。

五阳煤矿7601综放面瓦斯浓度分布规律分析

根据五阳煤矿7601综放工作面的开采时空条件,按立体网格状布置测点,对整个综放面瓦斯浓度进行了测量。测量分析结果显示工作面瓦斯主要来源是工作面煤壁,其大小取决于煤层原始瓦斯含量、煤层透气性、瓦斯放散初速度和瓦斯涌出衰减系数等;工作面上隅角附近瓦斯体积分数最高达到1%左右,而抽排风筒内瓦斯体积分数为0.8%左右,说明抽出式风机抽排瓦斯的效果十分显著。

基于电力载波的综掘工作面监测系统设计

针对传统的综掘工作面监测系统采用敷设专用电缆信道为主、无线通信方式为辅的通信方法存在维护难度大、通信距离和可靠性受限的问题,提出了一种基于电力载波的煤矿井下综掘工作面监测系统。该系统利用煤矿现有电力电缆进行通信,不需要敷设专用通信电缆,大大降低了系统成本,减少了因通信链路故障而导致的通信中断问题,实现了对综掘工作面的稳定、可靠监测。

智能化工作面刮板输送机直线定位推移技术

研发了一种新的工作面刮板输送机直线定位推移技术。用1组支架直接推移1组溜槽同时横向前移,推移中,一是控制成组溜槽中首溜槽和尾溜槽的水平转动角度,二是控制成组溜槽之间不形成水平转角,每节溜槽在移动中不发生转动,只作直线移动,使每节溜槽在横向移动中均受到控制、不能随机和任意转动,消除了刮板机横向移动中的无序状况,同时也消除了由于溜槽转动而导致的刮板链受力不均等问题,从而提高了刮板链的使用寿命。同时建立支架推移缸行程传感器数据库,及时控制刮板机推移状态,实现工作面自动取直。

酸刺沟煤矿综放工作面矿压显现异常及控制技术

针对酸刺沟煤矿6上煤层大采高综放工作面矿压显现强烈,对工作面矿压显现进行了实时在线监测与分析。结果表明:工作面周期来压步距为20.2 m,来压动载系数平均1.35,高压力区集中在20—130号支架,98%的支架日最大工作阻力达到或超过15 000 kN的额定工作阻力,工作面推采初期出现压架事故。采取了提高安全阀开启阀值、加快推进速度、来压期间减少放煤和在高压力区深空卸压爆破等措施控制顶板,减小压力显现强度,监测显示安全阀开启率降低至12.4%,支架工作阻力基本符合正态比例分布,提高了工作面安全生产水平。

综放工作面停采线位置对公路桥采动影响研究

公路桥位于山西某矿S1203综放工作面上方,该工作面已推进至公路桥保护煤柱附近,为保证公路桥的安全使用,又最大限度的采出煤炭资源,需对其停采线位置进行优化。在对S1203工作面推进至160、175 m 2种开采方案进行地表移动变形计算的基础上,对公路桥受综放工作面开采影响程度进行了分析。结果表明:综放工作面推进距离为160 m较为合理。

电缆回收方式对综采工作面远距离供电影响分析

电缆执行回收操作会造成自身结构形变,因回收方式不同,呈现出卷、盘、弯曲等不同的形变状态,造成电缆分布参数存在差异,从而对远距离供电中干线压损产生影响。现有电缆分布参数的解析计算存在实现流程复杂、分布参数的提取精度受限且不适用电缆回收过程中的大形变问题。针对上述问题,结合单轨吊、电缆车的工作原理,提出了利用ANSYS分析电缆在回收过程中分布参数变化的方法。分析了电缆车回收方式和单轨吊回收方式对电缆分布参数和散热的影响;利用ETAP仿真分析了电缆回收方式对综采工作面远距离供电的影响。分析结果表明:电缆执行回收操作造成卷、盘、弯曲变形导致电容值、电导值和电阻值小幅变化,电感值大幅减小;采用单轨吊回收方式时,电缆变形程度更大,单位长度电感值更小,降幅高达29%;对比于电缆车回收方式,单轨吊回收方式在自动化程度、电缆散热及干线压损方面更具优势;电缆分布参数的变化导致干线压损有所改变,随着电缆回收距离的增加,远距离供电系统各干线总压损整体呈下降趋势,局部呈上升趋势,进而影响最远供电距离和设备带载能力。

金川矿区3个千米立井施工实践

立井井筒是金川镍矿井巷开拓和生产的关键性工程。为开采深部矿体,金川矿区施工了3个千米立井,即二矿区18行副立井、二矿区上盘主立井和龙首矿混合立井,井深分别为1 165.5,1 100.6和1 083.5m,净直径分别为6.5,5.6和6.7m。前2个井筒均穿过不良含水岩层段,岩体破碎,涌水量大,施工难度大。3个井筒均采用大井架、大提升机、大吊桶、大抓岩机、伞形钻架和大段高整体金属模板为主要配套设备的综合机械化作业线施工,均安全顺利到底。

综放面过上分层终采线冲击地压危险性分析

综放工作面过上分层终采线时容易发生冲击地压现象,综放面接近上分层终采线时,前方煤体可看成是煤柱,可作为煤柱型冲击地压来分析,煤柱型冲击的主要影响因素有煤层的刚度和顶板岩层的刚度,具体反映在煤层的强度和冲击倾向性、顶板的来压和加速运动等。采用改变煤体物理力学性质的办法,可以防治煤柱型冲击地压的发生。东滩煤矿两个综放面过上分层终采线工作面的监测结果、治理效果说明了此冲击地压现象。

基于最大熵卡尔曼滤波算法的液压支架调直方法

现有液压支架调直方法受到传感器测量误差和液压支架推移误差的影响,使得调直误差较大;且在非高斯量测噪声环境下,传统基于卡尔曼滤波(KF)算法的调直方法对液压支架轨迹的预测准确度低,无法达到理想的调直效果。针对上述问题,提出了一种基于最大熵卡尔曼滤波(MCKF)算法的液压支架调直方法。首先根据液压支架的位置坐标和工作面推进方向确定调直参考直线;然后根据液压支架调直原理构建液压支架线性推移系统的状态方程和观测方程,经MCKF算法处理后得到液压支架推移后的预测轨迹;最后根据液压支架预测轨迹与调直参考直线解算出每架液压支架的推移距离补偿量,从而达到调直目的。仿真结果表明:与现有基于KF算法的调直方法相比,基于MCKF算法的液压支架调直方法能够有效降低量测噪声和过程噪声对液压支架直线度的影响,特别当量测噪声服从非高斯分布时,该方法的均方误差平均值仅为4.76 mm,远小于基于KF算法的调直方法的均方误差,可以更加准确地预测液压支架的真实轨迹,使调直后液压支架的直线度误差降低了36%,有效提高了调直精度,且液压支架直线度误差只与本次调直过程有关,有效避免了累计误差。

综采工作面对接技术应用

通过对综采工作面对接技术的研究和在综采一区的实践,总结出了切实可行的综采工作面延面对接技术。应用此技术可提高综采工作面煤炭资源的回收率,促进矿井的高产高效建设。

厚煤层综采放顶煤开采矿压显现规律研究

为了分析沁水煤田厚煤层综放开采的矿压规律,以王坡煤矿3309综放工作面为例,利用顶板压力在线监测系统,记录工作面回采过程中周期来压步距、液压支架立柱的工作阻力变化、前后立柱受力及安全阀开启情况,综合分析厚煤层综放工作面顶板周期来压规律,提出了周期来压前工作面的安全防护措施,为王坡煤矿及沁水煤田邻近矿井综放工作面开采的顶板压力控制提供了依据。

大倾角梯形综采工作面对接研究及应用

基于矿井地质条件限制,为缓解矿井接替紧张局面,综采工作面多采用变长布置。大倾角综采工作面回采过程中面临着支架对接,输送机的延长、缩短等技术难题,结合天安十矿的实际,阐述了采面支架对接时利用画线定位法来控制综采支架间隙以及对接工艺和方法,为大倾角梯形渐长综采面支架对接积累了经验。

极破碎顶板综采工作面安全高效收尾工艺研究

针对传统的综采工作面收尾工艺存在着消耗塑编网大、联网工作量大、工人劳动强度大、易发生煤壁片帮伤人事故、塑编网强度低等问题,研究了极破碎顶板综采工作面安全高效收尾工艺,分析了现阶段我国综采工作面传统收尾工艺及缺点,确定了综采工作面收尾关键因素(合理的终采线、合理的支护方案、合理的回撤通道高度与宽度),以新桥煤矿2108综采工作面为例,研究出了一套以柔性网进行顶板支护为基础的收尾工艺。该工艺节省了人力和物力,提升了工作效率,具有安全、快速、高效的特点。

综采工作面后半部过陷落柱设备对接技术与应用

受地质构造影响,王坡矿3205综放工作面进行了分段布置,在两段工作面对接的过程中,首先在出煤联巷顶板上标记出对接控制线,保持54#支架左侧护板与55#支架右侧护板与控制线的距离小于等于0.1 m;然后提前调整工作面,保证支架方位能够准确对接;最后在距离对接位置5 m前,保持主切眼机头的采高与输送机的坡度基本匹配,控制采高在2.8~2.9 m,以确保对接时输送机角度一致,从而保证2个切眼快速准确地完成对接。

寺家庄煤业15116工作面开采地表沉陷规律研究

为保护阳煤集团寺家庄煤业15116工作面矿区及周围的建筑物、农田及人员的安全,对该工作面回采期间地表位移和沉降的规律进行研究。通过理论分析及数值计算确定具体的测站布置参数,对观测及对统计结果的整理,获取15号煤层开采上覆岩层的岩移规律和相关参数,为15号煤层采动地面保护提供依据。