Mechanisms and Kinematics of Hydraulic Support for Top-Coal Caving

The structure and characteristic of new type of hydraulic support for top coal caving were discussed. The mechanism and kinematics of the hydraulic support were analyzed. The formulas were deduced to calculate the velocity and acceleration of top beam, shield beam, front and back legs, which give the solution to the design and research for hydraulic support.

Longwall Top-Coal Caving in Thinner Thick-Seam and Research on Light Hydraulic Support

The application of light hydraulic support highlights the advantages of longwall top-coal caving (LTC) in thinner thick-seams (3. 0~ 5. 0 m). Considering the problems in practice, the developing of its new series will promote the mining of LTC with light hydraulic supports. Some relevant technical problems of the caving technology and the future of this series of supports are analyzed in this paper with several new opinions.

ZF14000/25/38D型液压支架液压系统设计研究

通过对某煤矿3203综放工作面液压支架设备配套情况分析,针对工作面低位放顶煤液压支架运动情况,设计了ZF14000/25/38D型电液控放顶煤液压支架液压系统。从液压支架使用情况分析,针对不同执行元件的动作,对液压回路进行设计,为放顶煤开采提供安全保证。

松软煤层工作面片帮分析及防治技术研究

以5102采煤工作面为研究对象,对煤壁片帮的内在及外在因素展开了详细的分析,并制定了一系列防治措施,以增强松软煤壁自身的承载能力和降低顶板下沉对煤壁的影响。通过“超前大范围注水+局部注浆”的方式可以提高松软煤体的强度,采用ZF 2600/17/26型液压支架不仅能够增强顶板管理效果,还能够减少顶板下沉量,给煤壁提供一定的支护作用力。工程应用后,5102采煤工作面后续回采期间片帮发生率明显降低,实现了松软煤层片帮的有效防治。

基于压缩感知的液压支架声源定位识别方法

针对当前液压支架放煤过程中落煤时间和落煤量监测主要依赖于人工观察、自动化程度不高的问题,提出了一种基于声源定位的落煤状态识别方法,通过声源的识别与定位得到当前落煤的液压支架位置与落煤状态。设计了基于STM32的声音传感器阵列的数据采集系统。针对传统算法识别宽带信号和多声源定位困难的问题,采用基于压缩感知的多声源宽带定位算法,通过对信号进行分解得到不同频带的定位结果。仿真结果表明,该方法能准确识别170台液压支架落煤声源位置,在信噪比(SNR)为-5 dB时双声源识别率达到98%。

特厚煤层综放面超前支护液压支架设计及应用

为了降低特厚煤层综放工作面巷道超前段单体柱支护风险,简化支护工艺,提高作业效率,基于不连沟煤矿特厚煤层地质赋存与综放开采工艺特点,开展了特厚综放工作面巷道超前支护液压支架选型设计,并进行了现场工业性试验。现场试验结果表明,应用ZQL2×6500/27/50D型端头超前液压支架过程中,巷道超前段顶板最大下沉量为127 mm,两帮最大移近量为466 mm,工作面液压支架最大工作阻力为46 MPa,巷道超前段顶板和两帮变形得到了有效控制。现场试验取得了较好的效果,可为特厚煤层综放工作面超前液压支架支护技术提供参考。

综放工作面架间溜煤板装置的研制与应用

铺龙湾煤业回采方法为放顶煤开采,在工作面正常生产期间,移架后产生大量架间浮煤,主要是由支架架间间隙掉落下煤块形成的浮煤。针对此问题,研制出一种能将支架架间间隙掉落下的煤通过U型溜煤板进行收集、最后溜入刮板输送机的装置。实际生产应用表明,95%的架间煤通过该装置落入了刮板输送机内,且不影响机组的割煤,大大减轻了工人的劳动轻度,提高了劳动效率。

大倾角煤层长壁综采顶板冒落形态与支架稳态控制

为研究大倾角煤层走向长壁综采工作面采空区顶板冒落形态与支架稳态控制,通过理论分析、试验研究与现场观测,在厘定走向长壁综采工作面初次来压与周期来压矿压显现规律基础之上,分析耦合效应下的顶板冒落形态的演化机理和支架失稳的典型分区特征。结果表明:沿倾斜自下而上顶板冒落呈非对称的向斜与背斜形态,且冒落与断裂岩块的堆积密实程度逐渐减小,直至采空区上部形成空穴;沿走向采空区下部顶板冒落呈谷峰相间(锯齿)状态;倾向中上部支架受向背斜冒落顶板影响,支架与围岩呈非均匀接触,是支架最易倾倒的部分,且倒架后中上部支架两立柱工作阻力差异最为明显。针对现用支架不具“带压移架”功能,采用“少降快拉”移架的稳态控制方法并指导现场拉架操作,获得良好的支架稳态控制效果,确保了大倾角煤层走向长壁综采工作面的安全高效生产。

大采高放顶煤液压支架设计

根据华阳集团二矿81201工作面煤层地质条件,完成了大采高放顶煤工作面中部液压支架及过渡液压支架主要技术参数及结构设计,实现了高产高效,为华阳集团大采高放顶煤开采技术的发展提供了宝贵经验。

复杂坚硬岩层特厚煤层综放开采工作面液压支架适应性研究

针对15 m以上特厚煤层综放开采扰动强烈、矿压显现明显、液压支架工作阻力难以确定的问题。以大同矿区特厚煤层千万吨矿井为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场实测的方法,建立了特厚煤层综放开采“近场悬臂结构+远场砌体结构”覆岩系统模型,确定了该条件下液压支架工作阻力确定方法,揭示了控制远场砌体结构的中高位坚硬岩层结构失稳是液压支架工作阻力异常的关键原因。建立了基于FLAC的液压支架工作状态和支护阻力数值模拟分析方法,对比分析了中高位坚硬岩层处理前后,大同矿区特厚煤层开采四柱式液压支架的适应性,并采用液压支架工作阻力实测数据对其进行了验证。实测结果表明:中高位坚硬岩层压裂处理后,来压期间液压支架整体平均工作阻力可降低约15%,增强了现用支架的适用性。研究成果提出了一种液压支架适应性分析方法,可为支架选型、设计提供参考。

国能神东煤炭集团重大科技创新成果与实践

国能神东煤炭集团有限责任公司(以下简称“神东公司”)是国家能源集团的骨干煤炭生产企业,在煤炭安全高效开采、国产高端装备制造、智能化矿井建设、安全管理模式创新与绿色低碳创新等方面取得了显著成就,引领了全国煤炭企业的科技创新,在综采采高、矿井人均工效、矿井长周期安全管理与亿吨矿区管控中心建设等方面创造了多个世界第一。系统介绍了神东公司在科技管理、创新平台、协同创新、人才队伍、知识产权、标准体系与科技成果等方面的进展,总结了神东公司创新驱动体系及螺旋加速上升的科技创新通道。在采掘技术创新与实践方面,梳理了一次采全高综采采高从6.3 m逐步提高到8.8 m的技术突破,介绍了浅埋坚硬特厚煤层上分层综采下分层综放的采煤工艺,梳理了薄煤层等高开采关键装备、技术及面临的技术问题,分析了短壁机械化全部垮落法的技术适应性及无煤柱开采方法的技术实践;介绍了快速智能掘进成套系统及掘锚一体化关键技术,提高了掘进效率,解决了“采掘失衡”的矛盾。在国产高端装备研发与应用方面,介绍了神东公司在世界首个8.8 m超大采高综采工作面装备配套方面取得的突破性成果,分析了国内首套纯水液压支架面临的技术难点与创新途径,解析了6 000 m可伸缩单点驱动带式输送机在整机降阻、张紧控制与智能变频驱动等技术方面的突破,总结了研发世界首套双百吨重载搬运车突破技术障碍的经验,列举了把新能源矿用电动车应用到井下所实现的技术创新。在智能化矿井建设方面,针对采煤工作面智能化面临智能割煤、跟机拉架方面的问题,总结了神东公司在采煤工作面智能化建设过程中实现的技术革新;梳理了智能化选煤厂“从无到有”的拓荒之旅;研究了我国首个国产煤矿井下操作系统——矿鸿的关键技术核心与推广应用价值;解析了我国首个亿吨矿区数字化集中管控平台建设使用的集成技术,介绍了13种井下智能机器人创新与实践。在安全管理技术与实践方面,创建了“135”工作法安全风险管控管理体系,实现了千万吨矿井超长的安全生产周期;搭建了神东公司矿压控制体系与矿压动态高效预警智能云平台,形成了神东矿区特有的矿压控制技术体系;介绍了水、火和瓦斯灾害防治技术体系,保障了神东公司安全管理体系的建设。在绿色生态建设方面,介绍了神东公司在煤炭绿色发展和技术创新中的成就,阐述了在开展生态矿井、绿色矿山与清洁煤炭方面的技术实践,在贯彻黄河流域生态保护和高质量发展重大国家战略方面,介绍了神东先行示范区。通过对神东公司科技创新体系和创新成果的总结,探讨了煤矿未来科技发展思路,明确了其在科技创新体系与重大科技攻关方面的发展方向。

冲击倾向性综放工作面三机配套研究

针对冲击倾向性综放工作面三机配套问题,采用理论分析计算和现场实测的研究方法,对小庄煤矿冲击倾向性40309综放工作面三机配套问题展开研究。研究结果表明:动静载叠加超过临界载荷是冲击矿压产生的主要原因,根据防冲和三机能力适配原则,确定了三机选型。

综采工作面开采方案与回采工艺的选择

为解决综采工作面煤层开采时所面临的矿压现象剧烈、顶板管理困难、单产率低等问题,以实践生产为例,在对其地质、煤层以及顶底板条件分析的基础上,对开采方案进行优选;同时,参照103#和105#工作面开采经验对102#综采工作面煤层的回采工艺进行设计;最后,从社会和经济效益两方面验证了开采方案和回采工艺的应用效果。

煤矿井下单一巷道放顶煤综采技术方案研究

为了解决煤矿井下单一厚煤层开采时通风条件差、回采率低的不足的问题,提出了一种新的井下单一巷道放顶煤综采技术方法。先沿着煤层边界设置一条采区上山,然后再掘进出一条回采巷道,随着开采的进行在巷道顶板侧维护一条回风巷,然后控制液压支架逐步推移,连续作业形成完整的综采生产系统。根据实际应用表明,新的综采技术能够将回采率提升到88.4%,极大的改善了开采时的通风条件,具有极大的应用推广价值。

放顶煤支架尾梁护帮板的研究与应用

放顶煤液压支架是实现放顶煤的关键,它是以高压液体作为动力由液压元件和金属构件组成的支护和控制顶板的设备,能实现支撑、推移输送机、移架和放顶煤等一整套工序,具有支护性能好、强度高、移架速度快、安全可靠等优点。为了保障安全生产,作者研究了“放顶煤尾梁护帮板”机构,作为液压支架和后部刮板机及传动部的挡墙和辅助支护机构,为安全生产和绿色开采提供保障。

付家焉煤业提高综放工作面采出率的工程实践

以付家焉煤业10#煤层开采为工程实例,采用理论分析、数值模拟等方法对放顶煤采煤法在初采、末采阶段矿压显现特征进行详细探讨;为提高煤炭资源回收率,拟定实施“初采阶段解除支护、末采阶段水力压裂”等技术手段;在10106综放工作面进行现场试验,应用表明,采用解除支护工艺后,初采阶段可多回收煤炭资源5071.5 t,采用水力压裂工艺后,末采阶段可多回收煤炭资源15939 t,总计可多回收煤炭资源21010.5 t。

特厚坚硬煤层超大采高综放开采支架-围岩结构耦合关系

针对榆神矿区坚硬特厚煤层综放开采所面临的顶煤悬顶距长、冒放性差、采出率低和采放不协调等问题,探讨了机采割煤高度6.0 m以上的超大采高综放开采可行性和必要性,分析超大采高综放开采支架-围岩耦合关系,在支架-围岩强度、刚度和稳定性耦合的基础上,提出超大采高综放开采支架-围岩结构耦合理论。从液压支架与围岩相互作用机理角度,阐释了支架-围岩支护系统“小结构”初次耦合主动支撑和“大结构”二次耦合被动承载概念和理论,分析了围岩“大、小结构”耦合对工作面围岩支护效果和适应性的影响,指出综采放顶煤液压支架结构设计除需满足“小结构”支护系统适应“大结构”周期性破断失稳形成的强动载矿压外,还需考虑液压支架结构(特别是放煤机构结构)对顶煤冒放运移规律和支架载荷演化过程的影响,通过支架结构与顶煤冒放结构耦合实现顶煤顺利放出,提高顶煤采出率。采用理论分析、相似模拟、数值模拟和现场调研等研究方法,分析了坚硬顶煤冒落和放出结构以及冒放过程的成拱机理,讨论了液压支架结构高度对矿山压力显现强度、顶煤冒放结构和资源采出率的影响,研究了放煤机构结构对顶煤成拱结构的影响,以及放煤机构结构对顶煤的二次破碎作用,提出了强力放煤机构结构改进和优化策略,并对破煤机理和效果进行探讨,以期为相似坚硬特厚煤层综放开采支架-围岩耦合提拱理论指导和借鉴。

两柱大采高强力放顶煤支架的特点与创新发展

介绍了放顶煤液压支架的现状和发展趋势,通过与四柱放顶煤液压支架进行对比分析,认为两柱式放顶煤液压支架前端支顶力大,控制煤壁片帮和架前冒顶能力强;顶梁位态调整幅度大,适应外载变化和自身调节能力强;易于实现自动化控制;同等宽度支架可达到的工作阻力低。阐述了两柱放顶煤支架近几年创新发展的新成果:提高两柱式放顶煤液压支架的极限工作阻力;开发自动化放煤系统;提升钢板性能,降低液压支架质量;认为两柱式大采高强力放顶煤支架将成为大采高自动化综放工作面的首选架型。

特厚煤层智能安全高效两柱放顶煤液压支架关键技术研究

为解决我国西部矿区顶板坚硬、强矿压条件下20 m以上特厚煤层开采缺乏成套技术与装备的难题,提出了特厚煤层大采高综放顶板控制技术和回采工艺,研制了ZFY18000/28/53D型两柱式超强力大采高放顶煤液压支架,基于支架位姿检测装置开发了特厚煤层自动化放煤控制系统,配套1 m大截深采煤机和大运量刮板输送机,形成千万吨级智能化综放工作面成套技术装备。在龙王沟煤矿18~28 m特厚煤层开展工业性试验,产量达到4万t/d,回收率达到88%以上,为西部矿区特厚煤层安全高效开采提供了有效解决方案。

基于Pro/E和ANSYS的液压支架掩护梁有限元分析

在顶梁单侧加载工况下,分析了液压支架掩护梁的受力情况,利用Pro/E建立了掩护梁的三维模型,通过IGES中间文件将模型导入ANSYS中,建立了掩护梁的有限元力学模型。通过ANSYS分析计算,得到了掩护梁的应力和位移分布。计算结果可用于修正设计,提高掩护梁结构的可靠性,为液压支架部件的结构优化打下了基础。