煤矿掘进机常见故障及处理方法

煤矿掘进机是煤矿开采过程中不可或缺的设备,然而,相关人员常常面临煤矿掘进机各种故障带来的生产中断和安全隐患。通过探讨煤矿掘进机的分类及特点,并详细分析其常见的电气、机械和液压系统故障,提出有效的故障处理方法,包括定期维护保养、故障诊断技术的应用和备用零部件的管理。通过深入研究和应用这些方法,可以提高煤矿掘进机的可靠性,减少生产中断,提升煤矿安全和生产效率。

基于SPC煤矿用全液压钻机动力头装配过程质量控制

动力头作为全液压钻机的核心部件,其装配质量直接影响钻机的整体性能。探讨了如何应用统计过程控制(SPC)方法来提高煤矿用全液压钻机动力头的装配质量,通过分析动力头装配过程中的关键质量控制点并结合SPC控制图,建立一套系统的质量控制流程。结果表明,运用SPC可以有效监控和控制装配过程,减少质量波动,确保产品满足设计要求。

同忻矿山小煤柱工作面矿压综合治理技术试验研究

同忻矿8210小煤柱巷道虽处于采空区侧向应力降低区内,围岩应力环境较好,但同时也伴随着巷道围岩整体松软破碎,小煤柱整体完整性较差,承压能力弱,不利于巷道维护,也为矿山工作面安全管控带来一定隐患。因此,同忻矿山决定开展小煤柱工作面矿压综合治理研究,采用初采切眼爆破放顶、尾巷爆破切顶卸压及头巷水力致裂工艺降低矿压影响,提升初采期间顶煤回收率,控制巷道变形。试验结果表明,初采切顶爆破效果良好,初次来压步距及来压强度得到有效缩短弱化,初采可放煤距离大大缩短。尾巷切顶卸压成功爆破400个孔,围岩控制率提高了37%。头巷超长孔定向水力压裂效果良好,裂隙发育充分,达到预期效果。

锥体类截割头截齿座自动焊接技术

在煤矿掘进机生产过程中,截割头截齿座这种结构布局紧凑、焊接空间小、坡口渐变的焊接件大都只能采用人工焊接的模式生产,产品质量不稳定且效率不高。针对这一情况,本文依托自动焊接技术的发展,以EBZ160掘进机为例,研发了一种锥体类截割头截齿座自动焊接技术。通过制作旋转变位焊接工装、组对定位工装、焊接参数突变和渐变、拐角增设圆弧、建立参数偏移量选择性子程序等多方面技术手段,实现了截割头截齿座自动焊接。经过工业性试验,验证了自动焊接的截割头截齿座焊缝强度牢固可靠,使用寿命达标,提高了煤矿掘进机的生产效率。

综采工作面回采巷道超前支护研究

为提高综采工作面回采巷道超前支护效果,依据21503综采工作面现场条件,提出采用单体式液压支架代替以往的单体+金属顶梁支护方式,并通过巷道内布置的单轨吊实现单体式支架快速移动。对现场支护用的单体式支架技术参数、布置方案、操作方式等进行分析。现场应用后,单体式支架可实现回风巷超前支护段顶板支护,在提高超前支护段顶板管理效果、降低劳动强度等方面显现出明显优势,现场取得较为显著的应用成果。

刮板输送机机头机尾垫架不同工况的结构设计

介绍了采煤工作面刮板输送机机头、机尾垫架在薄煤层、中厚煤层配套不同的刮板输送机的结构设计。该设备结构简单、强度高,清煤方便,总体尺寸小,适应性强,能有效解决刮板输送机机头、机尾因工作面起伏与两巷底板存在台阶或倾角悬空而容易损坏的问题,降低刮板输送机故障率,稳定采煤效率。

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。

煤矿巷道智能掘进关键共性技术

依据我国煤矿智能化发展战略,深入分析了国内外智能掘进研究现状,结合我国煤炭赋存条件复杂,巷道掘进问题突出,智能掘进挑战严峻等实际,提出了直接影响和制约我国煤矿巷道智能掘进加快发展的智能截割、智能导航、智能协同控制和远程智能测控四大关键共性技术并给出了解决思路和方法。针对掘进系统智能截割问题,提出了基于视觉伺服的掘进系统智能定形截割控制方法和基于遗传算法优化的BP(GA-BP)神经网络的自适应截割控制方法,旨在提高巷道截割成形质量和效率;针对掘进系统智能导航问题,提出了基于惯导与视觉信息融合的履带式掘进系统智能导航控制方法和基于惯导、数字全站仪与油缸行程信息融合的液压推移式掘进系统智能导航控制方法,旨在提高掘进定位定向精度,实现智能导航;针对掘进系统中掘进、支护、钻锚、运输等多系统协同控制和多任务并行控制问题,提出了基于强化学习的并行作业控制方法和基于Agent的并行控制方法,以及leader-follower法和基于行为法的智能协同控制方法,旨在实现多机器人系统或智能设备的智能协同控制和并行作业,提高掘进效率;针对掘进系统智能测控问题,创建了本地控制层、近程集控层和远程监控层的智能测控系统架构,提出了数字孪生驱动的虚拟远程智能控制方法,旨在保证掘进系统安全、可靠、高效运行,实现身临其境的虚拟远程智能测控。

矿用悬臂式掘进机截割头姿态视觉测量系统

针对目前悬臂式掘进机截割头姿态测量方法需要改变掘进机结构且测量稳定性不高的问题,采用单目视觉测量技术,设计了一种矿用悬臂式掘进机截割头姿态视觉测量系统。首先,在安装于截割臂靠近回转台处的红外标靶上采用多点状红外光源组成正方形,通过摄像机定时采集红外标靶图像;然后,通过提取光斑中心计算正方形顶点在像素坐标系中的坐标,再利用四点透视方法得到红外标靶在摄像机坐标系中的坐标;最后,利用建立的截割头姿态测量模型计算出截割头姿态角。实验结果表明,该系统测得的垂直摆角误差在±0.8°以内,水平摆角误差在±0.5°以内。

近煤层岩巷掘进中防治煤与瓦斯突出技术研究

为了保证近煤层岩巷的安全快速掘进，采用FLAC加分别对煤层距巷道底板5，10m时的情况进行了数值模拟，研究了近煤层岩巷掘进工作面前方岩层、煤层的应力分布规律，结果表明：煤层距巷道底板5m时，前方5～20m为煤层应力集中区；煤层距巷道底板10m时，其应力集中区在10～25m，其应力峰值处在煤层距巷道底板5m时的集中应力区与原始应力区的交界处。根据煤层应力集中区情况，建议煤层距巷道底板5m时必需采取防突措施，防突长度为掘进工作面前方20m，并进行了合理的钻孔设计。

煤巷掘进中预裂爆破对抽放提高的分析

针对低透气性煤层掘进工作面瓦斯预抽率较低以致突出危险较高的问题,以某矿(K1、K4)煤层煤巷掘进工作面为研究对象,进行了现场深孔预裂爆破试验,对预裂爆破前后钻孔瓦斯抽放量进行了对比分析,并对预裂爆破后有效的钻孔瓦斯抽放半径进行了考察。试验结果表明:K1煤层预裂爆破后瓦斯预抽率仅需10d就能达到37.13%,缩短抽放时间60%;而且效果检验5个循环才出现瓦斯解吸指标超标。K4煤层预裂爆破后瓦斯预抽率仅需12d就能达到34.28%,缩短抽放时间60%;而且效果检验3个循环才出现瓦斯解吸指标超标,预裂爆破对瓦斯抽放效果有明显的提高;爆破后K1和K4煤层瓦斯有效抽放半径分别为4.5和5.2m。这对于现场预裂爆破工作具有一定的指导意义。

煤矿智能快掘关键技术与工程实践

掘进智能化为智慧矿山建设提供不可或缺的科技支撑,智能快掘技术是煤炭安全高效生产的客观需求,是解决采掘失衡问题的根本途径。我国煤矿井下巷道掘进作业呈现作业环境恶劣、地质条件复杂、施工工序多、安全性差等问题,智能掘进主要面临掘进单机装备完备性、可靠性和能力不足、围岩时效控制技术薄弱、掘进工序高效协同和掘进装备群的智能化协作技术欠缺三大难题。针对智能掘进保障性技术不足的问题,提出了掘进设备可靠性、巷道围岩状态在线感知、巷道围岩时效控制、低比能耗高效截割、掘进粉尘综合防治5类智能掘进保障技术;基于掘支运一体化技术,提出了以“边缘感知、平台决策、设备执行、远程运维”4个维度的智能掘进系统基本架构,分析和讨论了掘锚(探)一体化、自动截割、智能支护、掘进导航、远程集控5种智能掘进关键技术;为扩大智能掘进核心技术支撑的覆盖面,针对不同掘进设备配套和不同煤层赋存条件,提出了掘支运一体化、全断面掘进机、双锚掘进机及5G+连续采煤机4种智能掘进模式,并在国能、中煤、山能、陕煤等集团得到推广应用;最后,提出巷道掘进智能化的发展方向和建议,建议研究井下空间定位导航新技术、支护效果动态监测与支护工艺精确调整、掘锚一体机器人、掘进工作面高精度智能感知与数字孪生、掘进系统平台化。

基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法

电磁波CT能够探测掘进工作面,但无法探测掘进工作面后方的大面积区域;地震波CT能够探测回采工作面内部,但是探测不了两侧的煤柱,即基于单一CT探测手段的冲击危险性评价方法,在矿井采掘巷道存在评价盲区。针对上述实际问题,建立了一种基于地震波和电磁波CT联合探测的采掘巷道冲击危险性评价方法;将2种现场实测手段电磁波CT和地震波CT2相结合,研究了基于2种CT探测的冲击危险性评价方法的数学表达;以时间和地点为状态变量,以现场动力显现情况及CT探测结果为驱动变量,确定了评价方法的内在逻辑关系及实施流程。通过分析基于地震波和电磁波CT探测的冲击危险性评价的力学基础,建立了冲击危险性评价模型;在2种CT探测的基础上,实现了采掘巷道冲击危险等级的确定及危险区域的划分;将该评价方法进行工程实践表明,通过将2种CT探测方式联合起来,实现了掘进工作面及其后方大面积区域,回采工作面及区段煤柱区的冲击危险性评价,验证了评价方法的有效性。该方法克服了基于单一CT探测手段的评价方法在探测尺度上的局限,几乎覆盖了矿井采掘巷道所有潜在冲击危险区域,为冲击地压治理提供了较为准确的依据,具有较好的应用效果。在时间上,该方法将CT探测与矿井的采掘接续相结合,初步确定探测顺序,并根据实际的动力显现情况和之前CT探测的结果加以调整。从空间来说,覆盖了掘进面、回采工作面和煤柱等矿井采掘巷道几乎所有潜在冲击危险区域,基本保证了无评价盲区。并且,该方法充分发挥了震动波与电磁波CT探测操作过程的便捷性,能够较好的适应井下现场动力显现的突发性。

煤矿综掘工作面粉尘防治研究现状及方法进展

对目前国内外煤矿综掘工作面粉尘防治研究的现状与进展进行分析,分别从实验研究、理论分析和数值模拟三个角度阐述了综掘工作面粉尘防治的研究成果,探讨了不同研究方法的关系、存在问题及发展趋势,着重对数值模拟研究方法进行阐述,指出了其发展趋势,以期为煤矿综掘工作面的粉尘防治研究提供参考和指导。

相关分析法在矿井涌水量预测中的应用

针对水文地质参数影响矿井水量预测可靠性的问题,提出利用多年矿井涌水量预测的相关因素分析法进行预测,以同煤大唐塔山煤矿为例,建立塔山煤矿充水地质模型,利用SPSS软件分析塔山煤矿矿井涌水量与累计煤炭产量、累计掘进进尺和累计采空区面积的相关性,建立矿井涌水量多元回归方程,实现矿井涌水量可靠预测。预测结果表明,塔山煤矿矿井涌水量与累计煤炭产量密切相关,煤矿开采3-5号煤层时的矿井涌水量为4 972 m3/d。该研究为煤矿防治水安全提供了可靠技术支持。

基于Matlab的纵轴式掘进机截割头切削过程的模拟研究

介绍了理论截槽以及切屑图的绘制原理,使用Matlab编程实现了截割头切削过程的模拟,画出了切屑图,并给出了每一个截齿在不同工况下的切屑面积和偏载荷系数。应用该程序可快速判断截齿排列在给定的截割参数下是否合理,为截齿排列的设计和检验提供了手段。

上覆薄煤层采空区公路隧道开挖稳定性试验研究

隧道下穿煤层采空区施工将对周围地层产生扰动,影响隧道围岩及初期支护的稳定性.进行了上覆薄煤层采空区隧道开挖的室内相似模型试验,试验中通过测量隧道开挖过程中采空区地层、隧道拱顶的沉降及初期支护内力等参数,对上下台阶法和单侧壁导坑法进行了对比分析.测试结果表明,隧道开挖引起的采空区地层沉降受开挖方法的影响显著,上下台阶法开挖引起的采空区地层沉降高于单侧壁导坑法,沉降槽曲线较陡、沉降范围更宽.两种开挖方法中,围岩压力的最大值均位于右拱脚处,钢拱架最大弯矩出现在拱脚处,最大轴力位于拱腰或拱肩处.其它条件相同时,采用单侧壁导坑法开挖时初期支护背后的围岩压力、钢拱架内力和偏心距等普遍大于上下台阶法开挖.研究表明在隧道下穿倾斜煤层采空区施工时,采用单侧壁导坑法开挖可以显著减小对采空区地层及围岩的扰动,但同时需增强初期支护的刚度,确保围岩及隧道结构的整体稳定性.

截割头载荷对掘进机机身偏向角的影响规律分析

为研究悬臂式掘进机截割过程中截割头载荷对机身偏向角的影响规律,建立了掘进机机身偏向角动力学模型,根据模型求解的输入问题,提出了一种截割头载荷计算方法,并通过仿真计算得到截割头载荷与驱动油缸压力及悬臂截割位置之间的关系。对掘进机截割过程中机身偏向角的变化进行了仿真分析,得到了不同工况下和不同悬臂截割位置时截割头载荷对掘进机机身偏向角的影响规律:横向截割工况下,机身偏向角随截割头载荷的增大而增大,且在悬臂水平摆角为14°时达到最大值;纵向截割工况下,机身偏向角随截割头载荷的增大而减小,且悬臂垂直摆角越大,机身偏向角越小。

我国煤矿巷道掘进技术和装备的现状与发展

针对我国煤矿巷道高效掘进的现状及特点,对煤巷、半煤岩巷及全岩巷3种不同类型的巷道掘进技术及典型掘进设备的性能参数进行了详细介绍;重点分析了我国煤矿主要掘进设备及技术在破岩能力、适应性及可靠性等方面与国外掘进设备存在的差距,指出国产重型掘进设备在设计制造、加工工艺、自动化技术和关键技术等方面还需进一步完善和优化;结合我国煤矿巷道高效掘进技术与装备存在的不足,对其发展趋势作了分析和预测。

煤矿掘进工作面低照度视频增强技术研究

针对煤矿掘进工作面视频光照较低、亮度不均、纹理模糊、噪声较多等问题,提出一种煤矿掘进工作面低照度视频增强算法。首先,利用卷积的可分离性将视频图像进行一维水平卷积与垂直卷积,再利用完美反射法实现视频图像自动白平衡,并使用图像混合增强技术提高视频图像整体亮度。然后,基于大气散射模型与暗通道先验方法,通过递归分割将图像分割为高光区、中间调和暗调区,并求取对应区间通道像素最大值,将其3者均值作为大气光照估计值,引入调节因子对透射率进行调整优化,并使用拉普拉斯锐化操作,增加图像高频成分、抑制图像低频成分,提高图像对比度。最后,基于改进的大气散射模型对掘进工作面低照度视频进行去雾处理。实验结果表明,视频增强算法能够对煤矿掘进工作面低照度视频进行实时增强、去雾处理,避免了视频图像暗淡、失真、模糊和突变等问题。相较于Retinex算法、ALTM算法和暗通道先验算法,视频增强算法大幅度提高了视频图像的信息熵、标准差和平均梯度,且具有较好的实时处理速度,能够为掘进工作面视频的目标识别、目标跟踪、目标监测和图像分割等后续处理提供优质、可靠的支撑。