综采面坚硬顶板超深孔预裂爆破远场解危控制技术

工程实践表明,顶板事故在煤矿各类事故中占首要位置,已严重制约了我国现代化矿井安全高效开采。为了实现煤矿综采面坚硬顶板的安全治理,亟需形成综采面坚硬顶板超深孔预裂爆破远场解危控制技术以有效解决因工作面大空间坚硬顶板垮落而影响安全生产的重大难题。基于此,通过自主创新和联合攻关,面向深部矿井坚硬顶板,开展了综采面坚硬顶板超深孔预裂爆破远场解危技术研究;研发了高威力三级煤矿许用水胶炸药、填塞材料等技术与装备,形成了成熟的深孔爆破工艺,突破了厚硬顶板爆破中煤矿许用炸药威力与安全度的矛盾,解决了超深孔爆破中炸药可靠起爆等技术瓶颈问题;通过构建大空间采场覆岩-支架-围岩系统力学模型,揭示了采场大小周期来压及强矿压作用机理,提出了大空间采场厚硬覆岩多层位精准定位爆破弱化控制原理和基于爆破损伤的综采工作面厚硬顶板深孔爆破参数设计方法,形成了综采工作面厚硬顶板超前深孔卸压控制技术。研究成果在全国近百个综采面进行工程应用,未发生一起顶板事故,避免了综采面厚硬顶板发生压架、形成飓风、矿震等重大安全事故的风险,保障了综采面的安全高效生产,为综采面坚硬顶板远场解危的设计提供了理论依据并为现场施工提供了指导作用。

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。

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。

基于物联云平台的煤矿机电设备供电安全智能监控方法

当前煤矿机电设备供电安全智能监控节点多采用目标式的部署结构,监控范围较小,导致设备的供电漏洞监控次数降低,为此提出基于物联云平台的煤矿机电设备供电安全智能监控方法的设计与分析。根据当前的监控需求,先进行监控数据智能化采集和处理,采用动态化的方式,扩大实际的监控范围,并部署动态化监控节点,以此为基础,构建物联云平台机电设备供电智能监控模型,采用自适应匹配调节处理实现智能监控。测试结果表明:针对选定的6台设备,经过3个阶段的监控,最终得出的供电漏洞监控频次均达到25次以上,监控精度最高时达到了97%,说明在物联网云平台的辅助下,当设计方法更加灵活、多变,监控性能更高,具有实际的应用价值。

掘进工作面供电系统有载自动调压技术及装置

随着煤矿掘进距离的增加,为了满足煤矿井下长距离电缆末端电动机额定运行时端电压大于95%额定电压、启动时大于75%额定电压的实际需要,研制了一种矿用隔爆型移动变电站有载自动调压装置。该装置主要由降压自耦变压器、柱式无极调压器、补偿变压器、互感器和控制中心组成。介绍了有载自动调压装置各个组成部分、调压电刷控制方式以及调压策略。有载自动调压装置通过同步采集输出线路电流和电压,用所研究的专用算法可推算出电动机端电压,根据用户设定的目标值可在有载运行时实现自动调压,从而满足电缆末端电动机运行的电压要求。

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。

基于极限供电距离的综采工作面远距离供电系统设计研究

为解决传统供电系统设计方法在设计远距离供电系统时存在的过程复杂问题,本文提出基于极限供电距离的综采工作面远距离供电系统设计方法。以河南能源焦煤集团赵固二矿11012综采工作面供电系统为例,从移动变电站选型、进线高压电缆选型及低压电缆选型等方面详细阐述了远距离供电系统的设计方案,最终形成基于极限供电距离的综采工作面远距离供电系统的设计理念和方法。

综采工作面乳化液泵远程集中智能供液系统研究

为更好地满足6301工作面乳化液需求,设计了基于变频+工频控制、光纤通信及监测技术的远程集中智能供液系统并进行工程应用。远程集中智能供液系统通过光纤通信网与顺槽集控中心通信,从而实时掌握采面乳化液需求,以便及时作出响应;采用变频乳化液泵+蓄能器提高供液系统压力稳定性,同时依据压力传感器获取压力变化调节变频乳化液泵转速,确保供液系统压力稳定。结合需求具体提出恒压供液系统布置方案、设计供液管路及泵站运行控制策略。在6301工作面现场应用后,远程集中智能供液系统运行平稳,不但可满足采面快速推进需要,而且降低设备能耗及后续搬家倒面工作量,工程应用效果显著。

综采工作面远距离供电电压等级的设计与应用

为解决矿井在远距离、高负荷供电过程中的压降问题,矿井设计选用电压等级更高的3 300 V电压为综采工作面供电。首先分析3202工作面的供电现状,然后根据工作面的总负荷情况设计3202工作面的供电方案,并对5台不同等级的移动变电站及双回路供电电缆进行选型设计,基于工作面具体条件和设计规范,制定了3 300 V供电关键技术及安全技术措施,有效解决了3202工作长距离输送带来的压降损失,有助于矿井提高供电可靠性,保障矿井安全生产。

煤矿短距离供电线路防越级异常机械跳闸自动检测方法

为避免煤矿供电出现重大事故,确保供电线路安全,提出了煤矿短距离供电线路防越级异常机械跳闸自动检测方法。采用迭代法对观察到的时间序列供电线路数据预处理,剔除其噪声点,获得预处理后的供电线路拟合数据。利用余弦相似性,计算2个供电线路矢量在方向上度量特征之间的异常关联性,得到最终的特征子集,实现对机械跳闸的异常特征提取。将提取到的特征值作为变量,输入到建立的防越级机械跳闸自动检测模型中,计算设备状态量集合和目标函数,完成异常跳闸检测。实验结果表明,所提方法能准确检测出煤矿短距离供电线路防越级异常机械跳闸,及时作出应对措施,保证电力安全稳定运行。

煤矿井下机电设备安全供电技术应用研究

为解决煤矿井下机电设备供电方式安全性能较差、供电异常监控不到位、易引起供电系统故障等问题,研究与讨探了井下供电设备安全供电技术,提出了一种井下供电安全远程监控系统,搭建了地面监控分系统和井下监控分系统,介绍了硬件系统结构组成和软件控制系统。将提出的井下机电设备安全监控系统在某煤矿应用后表明,电气设备的电流、功率和电压等参数信息都可以实现实时采集和监控,且上位机端可以清晰展示井下设备的供电情况。经过6个月的使用,系统运行平稳,数据传输速度较快,现场采集到的异常会以可视化方式曲线呈现历史记录,便于后期随时调用数据,异常响应时间仅为1.82s,有效保证了井下供电系统的安全性和可靠性,取得了满意的应用效果。

PLC技术在煤矿机电设备中的应用分析

为了促进PLC技术在煤矿机电设备中的应用,分析PLC技术的数据收集、控制程序、控制输出功能,研究其在供电系统、通风系统、提升系统、运输系统中的应用。分析表明,PLC技术在供电系统中时会对信号进行计算,计算电压大于1.2 U为过压,小于0.8 U为欠压,计算电流大于额定电流6倍为短路,在1.2倍~6倍则为过载;PLC技术可以不断监测提升机的运行状态,以确保提升机运行正常;此外,PLC技术能够实时监测风机的电压、电流、运行功率等参数,以确保风机的正常运行。

基于机电液联合的液压支架智能供液系统压力波动特性研究

针对煤矿综采工作面液压支架传统供液方式存在液压冲击大、支架位移不准确、跟机速度可调性较差等问题,本文设计了一套可自动卸压的智能供液系统,以实现对液压支架压力的自动调节,同时,设计了智能供液系统原理图,并采用SimulationX搭建了仿真模型,模拟真实工况下智能供液系统的压力和流量波动特性的规律。结果表明,采用智能供液系统能够有效减小液压支架的压力脉动,提高综采工作面液压支架的供液质量,并且不同的供液流量下压力变化趋势相同,验证了方案设计的合理性。

综采工作面智能化远程集中恒压供液系统 研究与应用

针对河南能源集团焦煤公司中马村煤矿(以下简称“中马村矿”)综采工作面一面一乳化液泵站供液配置方案现存问题,研究了满足综采工作面需求的智能化远程集中恒压供液系统。分析了中马村矿乳化液泵站供液现状,并详细介绍了中马村矿综采工作面智能化远程集中恒压供液具体实施方案。实际应用表明,该方案能够满足中马村矿综采工作面液压支架动作快速、自动跟机、成组拉架的工作需要,不仅降低了工序能耗和设备噪音,而且实现了无人值守,同时减少了综采工作面搬家倒面部分安拆工作量和人员占用,综合效益显著。

煤矿综采工作面远距离供电的应用分析

煤矿智能化、信息化的飞速发展,对煤矿综采工作面供电质量提出了更高的要求。与传统综采工作面供电方式相比,远距离供电技术的应用减少了顺槽系列车数量,减轻了绞车拉移负荷,降低了通风阻力,增大了工作面巷道行人空间,使得工作面电气设备安拆空间充足,便于设备故障的处理。基于井下综采工作面现状,从远距离供电方案的优缺点、解决方案的提出等几个方面进行分析,找出传统综采工作面供电方面的不足,研究了远距离供电的应用,强调煤矿综采工作面远距离供电是保证综采工作面设备安全平稳运行的重要内容之一。

煤矿综采工作面乳化液泵站远程监控系统的应用

作为煤矿综采设备组要组成部分,乳化液泵站是综采工作面液压支架的主要动力设备,其运行可靠性对于保障煤矿安全高效生产具有重要意义。为实现乳化液泵站智能化监控,本文提出了一种无人值守乳化液泵站远程监控系统设计方案,研究与设计了乳化液自动配比、多级过滤、恒压供液及设备运行远程监控等关键环节。该系统具备乳化液泵站数据采集与逻辑闭锁等功能,可实现对设备的远程自动化监控,以及乳化液泵站的无人或少人值守。

煤矿机电设备与供电系统的保护研究

将创新型技术应用于煤矿生产,不仅可以显著提高机电设备的运行性能,而且可以保障煤矿生产建设供电系统的安全、稳定。煤矿涉及的机电设备种类、功能各不相同,为了确保机电设备的正常运转,必须做好保护供电系统的相关工作,防止供电系统出现故障,影响煤矿的正常生产。本文探讨了煤矿机电设备、供电系统、保护3个方面,以期为煤矿的安全生产提供一定借鉴作用。

综采工作面供电系统设备选型设计与应用

综采工作面供电系统设备的科学选型是工作面安全高效生产的重要保障。以某矿3102综采工作面为研究背景,对工作面供电系统设备进行整体方案规划设计,对重要设备选型及注意事项进行进一步分析,并结合实践验证了3102综采工作面供电系统设备选型的安全性和可靠性,为条件类似矿井综采工作面的供电系统设备选型设计提供了参考。

液压支架电液控制系统跟机自动化技术研究

探讨了液压支架电液控制系统跟机自动化的实现条件和方法,对其过程进行了简化建模,定义了8个跟机自动化定位参数和6个流程的跟机自动化过程表,结合实际应用给出液压支架电液控制系统中全截深双向割煤工艺实现案例,并在实验室模拟平台上搭建一个基于双RS485总线的支架电液控制系统,通过编程实现跟机自动化演示,该结果可为液压支架电液控制系统跟机自动化的普及化提供理论参考。

浅埋深综放工作面矿压规律及支架工作阻力确定

针对浅埋深综放工作面矿压显现剧烈、安全阀开启频繁的问题,对平朔井工三矿39107浅埋深综放工作面支架工作状况进行分析研究。采用矿压监测系统现场实测液压支架工作阻力,得到工作面基本顶初次来压步距为33.7 m,平均周期来压步距20.7 m,周期来压期间液压支架循环末阻力平均为9 700 kN,安全阀开启率平均为3.7%,工作面液压支架初撑力水平整体较低,分析表明液压支架存在3种不合理工作状态:安全阀调定压力不合理,前后立柱受力不均衡,部分支架串液。结合现场实测数据进行理论计算,得出39107工作面支架合理工作阻力应不低于12 000 kN。