基于支架结构运动学的放煤机构精准控制研究

放煤机构的精准控制是实现智能化、无人化放顶煤开采的重要基础,放煤机构与后部刮板输送机的空间关系及支架姿态对空间关系的影响规律是构建放顶煤支架控制模型的关键。以ZF17000/27.5/42D型低位放顶煤支架为研究对象,阐述了支架顶板和底板不同俯仰姿态下放煤机构与后部刮板输送机的空间关系;基于液压支架放煤机构开口度控制逻辑,搭建了支架姿态感知系统,提出了液压支架放煤机构末端运动学分析方法;建立了基于D-H矩阵的低位放顶煤液压支架放煤机构末端运动学模型,并据此构建了液压支架放煤机构开口度计算模型,平均计算误差仅为1.71%,满足现场应用精度要求;提出了基于姿态反馈的支架放煤机构闭环控制方法,并将基于放煤机构开口度计算模型开发的放煤决策模型应用于现场。应用效果表明:自动放煤时各支架平均放煤时间的均方差仅为0.13 min,较人工放煤方式整体放煤效率提高20%~43.9%;顶煤采出率达89%,后部刮板输送机负载更加均衡,过载率仅为0.73%。

厚煤层工作面多种放煤方式的选择

我国大部分煤炭以厚煤层的形式埋藏于地下深处,综放开采是主要的开采工艺方式。在综采过程中,不同的放煤方式对煤层的采出具有重要影响。针对不同放煤方式的影响作用进行仿真分析,可为厚煤层放煤方式的选择提供一定参考。结果表明,单轮间隔放煤具有较好的开采效果,是更适合厚煤层开采的放煤方式。

华亭煤矿综放工作面末采阶段柔性网支护效果分析

为确保华亭煤矿综放工作面安全高效回撤,250107-1综放工作面末采阶段采用高强聚酯纤维柔性网代替金属网铺顶。主要介绍柔性网使用前运网、挂网相关准备工作以及柔性网施工工艺,并根据250107-1综放工作面柔性网工程实践,分析柔性网在工作面末采阶段的突出优势与存在的问题,并针对柔性网应用过程中存在的问题,提出优化柔性网尺寸、配合金属网挂网技术、加强放煤与割煤工艺管理的保障技术措施。

乌东煤矿急倾斜特厚煤层H_2S防治技术研究

针对神华新疆能源股份有限公司乌东煤矿急倾斜特厚煤层以及H_2S涌出浓度高的特殊性,采用现场实测分析手段,对煤体H_2S赋存运移规律、煤体H_2S抽放半径以及煤体注水湿润半径进行了研究;提出了"抽、注、喷、洒、排、护"H2S综合防治技术体系。研究结果表明,H_2S涌出浓度降至6.6×10-6以下,解决了采煤工作面H_2S气体超限难题,为H_2S煤矿的安全、高效开采提供有效的技术保障。

特厚煤层综放开采顶煤冒放影响因素及合理采放比研究

基于西北某矿8209工作面的围岩地质条件,对特厚煤层综放开采顶煤冒放性的影响因素进行分析,显示顶煤的冒放性与煤体强度、煤层埋深、煤体裂隙发育、夹矸及顶板条件相关。根据综放工作面顶煤冒落充分松散的必要条件,计算得到采煤高度不低于3.2 m,并利用数值模拟软件FLAC3D研究不同采高下超前支承压力的分布规律及顶煤破坏特征。结果显示,采高3.9 m时,工作面超前支承压力峰值最大,影响范围最大,顶煤能够完整的破坏;但当采高大于3.9 m时,随着采高的继续增大,煤壁加剧破坏,不利于工作面前方的稳定性,因此采高为3.9 m时的采放比(1∶3.514)最合理。

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。

煤矿综放工作面高压雾化降尘对粉尘颗粒微观参数影响规律分析

喷嘴高压雾化降尘是综放工作面首要防尘方法。对于喷雾前后粉尘浓度的降低情况研究较多,而忽视了喷雾前后尘粒的粒度、粒径分布、形状系数、比表面积等颗粒微观参数的变化情况。采用显微颗粒图像分析法对生产现场喷雾降尘前后各主要作业地点的粉尘进行了微观参数测定。结果表明：喷雾降尘前后,各采样点的D10,D25,D50,DP,XNL,XNS一般在1.0～7.0μm之间小幅度变化,但D75,D90,D100,XNV,XLS,XLV,XSV,XPV却在3.3～56.8μm之间大范围变化;粉尘粒度变化与喷嘴雾化效果的关系为雾化效果越好,粉尘粒度则变得越大,反之亦然;喷雾降尘对粉尘的形状系数和比表面积影响较小;雾化降尘前后,工人主要作业区域呼尘所占比例及其4种粒级频率分布、累计分布较大幅度降低;除粉尘浓度外,还应将粉尘粒度及不同粒径粉尘颗粒的频率分布与累计分布的变化情况作为考核喷嘴雾化降尘效果的重要依据。

大倾角煤层综放开采放煤工艺优化试验

为了提高煤炭采出率,以王家山煤矿大倾角厚煤层走向长壁综放面为实例,运用数值模拟和现场试验相结合的方法,对放煤工艺进行了研究。研究结果表明,下行式双轮间隔顺序等量放煤,有利于保持工作面支架稳定,但煤炭采出率低;上行式双轮间隔顺序等量放煤,煤炭采出率高,但在工作面中上部的支架易失稳;放煤步距为1.2 m两采一放工艺采出率较高,不易混入矸石,且有利于支架稳定。因此,在工作面上部采用下行式双轮间隔顺序等量放煤方式;在工作面中下部采用上行式双轮间隔顺序等量放煤方式;放煤步距1.2 m,煤炭采出率82.27%。

综放非对称开采顶煤岩运移数值分析

依据谢桥矿1151(3)综放面开采技术条件,采用FLAC3D系统研究了非对称条件回采期间顶煤岩的应力、变形、破坏、位移情况,获得了回采期间顶煤的运移规律.结果表明:非对称开采条件顶煤岩力学特征随工作面位置不同而变化,支承压力峰值及其超前距离、位移、塑性破坏区范围工作面上部均大于工作面中、下部,且最大主应力在工作面上隅角附近.研究成果为工作面支架的合理选型、煤壁的有效控制、放煤工艺参数的合理确定及安全生产提供了理论依据.

基于声波的放顶煤过程自动控制系统

由于目前缺少能够检测综采工作面放煤过程中堵煤、卡煤故障的方法,提出一种放顶煤开采放煤过程的自动化控制系统。提取放煤过程的声音信号进行小波降噪,进行经验模态分解,提出离散的Hilbert变换的方法及瞬时能量的计算,完成放煤过程中煤矸混放比例的识别及堵煤、卡煤故障诊断。实验结果表明,该方法能识别出煤矸混合比例,实现了矸石含量的在线检测及堵煤、卡煤故障特征识别,提高了放煤效率。

综放开采条件下上覆岩层“两带”发育高度预计经验公式的确定

目前从《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》中可以查阅到适用于薄煤层及中厚煤层分层开采的"两带"高度预计经验公式,尚无综放开采条件下的相关公式可供参考。通过对国内多个综放工作面实测"两带"高度统计数据的搜集和研究,归纳出了中硬或软弱覆岩条件下综放工作面"两带"高度预计的经验公式,并进行了线性关系的显著性检验和可靠性分析,公式的适用性已在现场得到了验证。

放顶煤综采工作面支架受力研究

本文从实际综放工作面存在问题出发，以现场观测资料和实验室模型研究结果为基础。建立了顶煤在垮落前的力学模型，利用块体力学正确地计算出放顶煤支架顶梁所受到的外力．利用松散介质力学全面分析了放顶煤支架掩护梁上所承受的外力，从而提出了计算支架合理工作阻力的新方法和具体公式．

综放开采J型通风采空区渗流场数值分析

以潞安矿区王庄煤矿5201综放面通风和瓦斯抽放为背景,分析J型和U型通风时采空区破碎岩体内的渗流和瓦斯浓度分布规律。J型通风采空区渗流为“一源两汇”,并有明显取近道的趋势,J型通风比U型通风更有利于瓦斯排放。为建立破碎岩体渗流数值模型,还兼顾分析采空区上方的支承压力,得出该处支承压力的分区特征。

综放沿空留巷顶板下沉及其影响因素研究

控制顶板下沉是综放沿空留巷成功的关键,为研究综放沿空留巷顶板下沉规律,根据能量守恒和损伤力学的理论,建立了综放沿空留巷顶板下沉损伤力学模型,推导出顶板下沉量的计算公式,并分析了顶板下沉量与其15个影响因素的定量关系。结果表明:直接顶、顶煤、巷旁支护体的有效弹性模量三者耦合,大部分顶板下沉量由有效弹性模量较小者吸收;顶板下沉量随支护体宽度增加而降低,支护体宽度达4 m左右时,下沉量基本保持不变;顶板下沉量随巷道宽度、采高、顶煤厚度和直接顶厚度增加而增加;顶板下沉量随关键块给定载荷的增大而急剧增加。关键块参数对顶板下沉具有决定作用,提高巷旁支护强度,可减小关键块破断长度和回转角,使关键块破断位置靠近巷旁煤壁,有效减小顶板下沉;巷内支护阻力、直接顶容重和顶煤容重对顶板下沉量影响较小。

基于主元分析与神经网络的垮落煤岩性状识别方法研究

为了获得综放开采现场用以分类煤岩的有效的特征向量和分类模型,通过已有的设备及设计采集方案,对综放开采现场的煤岩声压信号进行了采集;并对获取的声压信号进行时域分析,得到时域特征向量并作为神经网络的输入向量;利用主元分析(简称PCA),减少时域特征间的相关性,降低神经网络输入向量的维数;然后设计BP神经网络模型,通过比较梯度下降法与Levenberg-Marquard算法,得知基于LM训练法耗时明显小于梯度下降法。最后对比进行PCA与未进行PCA的LM算法的BP神经网络煤岩识别结果,得到PCA与LM算法的BP神经网络结合的方式识别准确率高且耗时短。

大采高综放面倾向支承压力分布的采厚效应

为了确定大采高综放面倾向支承压力分布与采厚的关系,在现场实测的基础上,应用弹塑性极限平衡理论计算不同采厚下倾向支承压力峰值点大小、位置;采用FLAC3D数值模拟不同采厚下工作面推进过程中支承压力的动态变化。研究结果表明:大采高综放工作面支承压力峰值点大小与一次采厚近似成反比关系,峰值点距离与一次采厚成非线性正比关系。由于开采扰动,使得理论计算的结果偏小,需要对理论计算结果进行修正。

导水断层防水煤柱合理留设的应力分析计算法

根据导水断层的地质及水文地质条件,在全面考虑影响导水断层防水煤柱尺寸诸因素的前提下,建立了不同的岩石力学模型。应用岩石力学有限元理论(弹塑性)反复解算不同煤柱尺寸情况下的围岩应力及其变化,进而采用“无拉应力分析原理”分析研究在变化的应力状态下煤岩层的稳定性(计算中所用到的参数都进行了合理的修正)。在此基础上,确定出最佳的导水断层防水煤柱尺寸[H_(cb)=F^e(σ^-)|σ^-=R_(trm)]。通过某矿区的实例分析,收到了良好的效果。

煤柱宽度对综放回采巷道围岩力学特征影响分析

依据谢桥煤矿1151(3)综放工作面工程地质及开采技术条件,在对影响该条件回采巷道护巷煤柱宽度的因素分析基础上,应用计算机数值模拟(FLAC2D),模拟并分析了不同煤柱宽度煤柱及巷道围岩在回采期间的应力分布及变形情况,获得了不同煤柱宽度巷道围岩在回采期间的力学特征,为综放开采回采巷道煤柱宽度的合理留设、支护参数选择、巷道围岩稳定性控制及安全生产提供理论依据。

“超长”“孤岛”综放面巷道围岩应力实测分析

论文针对兖矿集团兴隆庄煤矿4324“超长”“孤岛”综放开采工作面条件,使用KSE-Ⅱ-1型钻孔应力计对巷道围岩应力进行了实测,通过对实测数据的分析,初步得出了该条件下巷道围岩应力分布特征,为巷道的支护提供了科学依据。

基于信息融合技术的冲击地压算法模型研究

冲击地压是煤岩体突然遭遇动力破坏,释放大量能量的灾害动力现象,可摧毁顶板、巷道、引发其它矿井灾害,造成人员伤亡。在冲击地压的预测、预报中,煤矿企业安装了不同公司的独立子系统,但这些系统侧重点不同,检测到的信息是不完整、不全面、不精确甚至有时是互相矛盾的。为此,需要运用信息融合技术把各个系统进行动态优化组合。根据矿山压力显现的基本规律性和各变量之间的内在联系,应用D-S证据融合理论,把微震监测系统、综采压力系统、电磁辐射系统、钻孔应力系统,包括钻屑法等环节获得的信息进行数据融合,其融合的结果能更好的解释矿山压力与岩层顶板运动发展的规律性,提高了冲击地压预测预警的准确率,改善了系统的可靠性,对于提前掌握顶底板运动变化的趋势和规律,指导安全生产与决策具有一定的指导意义。