乌兰木伦煤矿“矿鸿”操作系统建设与应用

国能神东煤炭乌兰木伦煤矿(简称乌兰木伦煤矿)隶属于国能神东煤炭集团有限公司(简称神东煤炭集团),位于内蒙古自治区鄂尔多斯市东南部,归属内蒙古自治区鄂尔多斯市伊金霍洛旗乌兰木伦镇行政管辖,地处伊金霍洛旗东南部。矿井始建于1988年11月,1992年12月正式投产,井田面积44.1 km2,矿井地质总储量41 204.66万t,主采煤层三层。

浅埋中厚煤层沿空留巷底板变形力学分析及底鼓控制技术

沿空留巷技术对提高煤炭采出率、改善巷道应力环境及保障矿井安全、高效有重要意义。为了解决浅埋煤层沿空留巷底鼓变形的问题,以乌兰木伦煤矿12407和12408综采工作面为工程背景,基于顶板载荷条带分割法引入等效载荷概念,建立沿空留巷底板等效载荷分布模型,进行沿空留巷底板力学分析并计算出巷道底板的最大底鼓量,采用FLAC~(3D)数值计算方法分析沿空留巷底鼓变形主控因素,数值模拟结果显示:巷旁充填体与隔离煤柱的强度差异性导致巷道底板非对称变形,同时在超前高应力和高强度支护的复合作用下,底板成为围岩承载系统中的薄弱环节最终发生破坏,基于上述理论分析、数值模拟及现场工程实践提出浅埋煤层沿空留巷底鼓控制技术。结果表明:沿空留巷严重底鼓主要是由于工作面推进后超前段煤帮塑性区煤体和巷旁支护体处于高应力作用下,致使底板岩层发生高应力剪切破坏和拉伸破坏;通过优化支护方案,防止工作面推进后顶板无法及时垮落造成悬顶,可有效减小留巷底鼓变形,并提出了巷旁充填体迎山角浇筑设计,优化巷旁充填体参数与底板岩层强度匹配等沿空留巷底鼓防治措施,从减小高应力区应力集中、缓解巷道底板卸压变形和提高底板岩层强度3方面控制沿空留巷底鼓量。现场工程实践表明,上述方法对沿空留巷底鼓作用有良好改善,保障了沿空留巷安全,实现矿山无煤柱的安全经济开采。

沿空留巷底鼓滞后规律的分析与研究

以乌兰木伦煤矿12407工作面主运顺槽沿空留巷为研究对象,通过理论分析、数值模拟及现场矿压监测,揭示了在回采过程中,沿空留巷底鼓滞后过程的一般规律。研究表明:沿空留巷两侧载荷的分布不均是导致底鼓的直接原因,工作面后方的沿空留巷底板承载载荷,存在着不断积累和转移的过程,这为底鼓出现滞后过程创造了条件。再者通过对综采面进行数值模拟以及12407工作面现场的矿压监测,发现沿空留巷底鼓滞后过程主要包括2个阶段:滞后凸显阶段和滞后稳定阶段。并得到了各阶段的力学特征,可以确定顶板变化及垂向压力的关注范围一般为初始滞后工作面后方10~25 m的一段较短距离;滞后采空区关注底板变化范围为实际工作面后方的中部;日常巷道的监测维护及矿压监测范围一般为底鼓滞后最大距离之后。该研究规律,可为相似工程的综采面沿空留巷支护设计以及巷道的加强支护区域提供参考。

矿鸿系统显示屏在采煤机上的应用

为了调查分析矿鸿系统在采煤机应用中的效果,确定其在操作界面可靠性和用户体验方面所带来的提升。对矿鸿系统进行了定制化设计,以优化操作界面,使其更加容易上手和操作。随后,评估了矿鸿系统的反应速度和稳定性,验证了设备对采煤机操作效率和生产质量的提高。结果表明,矿鸿系统显示屏为采煤机带来了较大助力,定制化的设计让操作界面得到了深度优化,更容易操作上手,提高了采煤机的操作效率,且矿鸿系统支持远程监控和数据分析,为设备运行和维护提供了便利。矿鸿系统为解决原有系统问题和改善工控屏劣势提供了可行解决方案。进一步推动了煤矿行业的智能化发展。

基于5G驱动的煤矿机电设备安全管理平台研究

针对我国智慧矿山建设初级阶段中信息存储及利用率低、传输过程中容易失真、多源数据融合的智能决策率低及远程控制时效性差等问题,以高速率、低时延和大连接特点的第5代移动通信技术(5th Generation Mobile Communication Technology,5G)极大的促进了多源数据及煤矿智能化开采技术的深度融合,成为了促进煤矿企业升级转型,建设智慧矿山的关键技术。为了降低煤矿机电设备事故发生率,提高煤矿机电设备安全管控智能化水平,基于5G技术的矿山智能安全监控操作系统,分析煤矿机电设备安全管理信息的作用机制,改进煤矿机电设备智慧化管理模型,构建机电设备安全管理预警系统;基于视频分析预警机制对人、机、环的不安全因素进行识别。研究表明:优化后的煤矿机电设备安全管理新模式能够实时对人、机、环信息进行更灵活的处理,及时地消除了机电设备的安全隐患,提高作业过程的安全管理效率,为煤矿机电设备的故障诊断及应急管控提供新的方案。

基于矿鸿系统的梭车监测系统设计

矿鸿梭车监测系统采用国产矿鸿操作系统,自主可控,通过传感器对梭车正系统的电、液等信息进行采集与分析,实时掌握梭车运行状态,指导梭车驾驶人员进行车辆操作;用大屏幕实时显示当前梭车状态,改变传统的梭车“仪表盘”显示方式,直观而快速的显示梭车的运行状态以及异常状况,大大提高了生产安全性;利用矿鸿软总线能力,近场通信,移动终端一靠连,可快速、无拆机进行系统及软件的逻辑维护,大大减少了维护成本;通过长时间的数据存储与积累,对车辆的维护保养、备件计划和升级更新等提供数据依据和可行性分析。

基于矿鸿系统的馈电开关保护装置的开发与设计

为保障矿井系统的稳定运行,馈电开关保护装置应具备较高的灵敏度、较高的准确性等,文章在矿鸿系统的基础上研发了馈电开关的保护装置。利用矿鸿系统实现不同煤矿设备数据接口和数据格式的统一,促使不同系统间的数据顺畅互通和共享,完成煤矿设备超级互联。然后,在矿鸿系统基础上在ARM控制器上设计馈电开关的保护装置。文章提出的基于矿鸿系统的馈电开关保护装置具有反应快、故障率低的特点,可满足实际需求。

基于3DEC的过空巷群采动来压突显特征模拟研究

为研究综采工作面过空巷期间矿压突显问题,以乌兰木伦煤矿12404-1工作面过空巷为工程背景,通过对综采工作面过空巷群的采动来压突显特征模拟分析,在原有主动支护的基础上提出对空巷围岩“锚索补强+泵送支柱”的控顶技术方案,并进行现场实践验证。结果表明:工作面回采推进并逐渐靠近空巷,工作面的超前采动影响对空巷围岩的压力作用逐渐加剧。随推采步距加深,工作面距空巷6 m位置处,煤层顶板完全垮落。随推采步距进一步加深,上覆岩层出现离层裂隙,由于超前支承压力峰值的影响,在煤柱高集中应力作用下煤体处积聚大量弹性应变能,此时对于空巷应采取快速通过的措施。过空巷期间上覆岩层出现卸压松动区,并伴随煤体卸压松动,局部煤体离层破碎,为了避免出现巷道围岩承载失稳,需要强有力的支护作用力以承担工作面采动影响;实践证明过空巷群控顶支护方案能够满足安全高效生产。

矩形巷道围岩应力的分布规律与实例分析

针对大断面矩形巷道围岩应力这一问题,将矩形巷道应力问题简化为无限大弹性平面内的矩形孔问题。对应力在复平面内的一般表达式与边界条件进行保角变换,得到复平面上矩形孔应力分量表达式,通过推导得出了矩形巷道在极坐标系下单位圆的映射函数,进而得出矩形巷道围岩应力的弹性解。通过依照目标巷道的地质环境对解析式不同参数赋值,利用MATHCAD与ORIGN得出了保角变换后巷道的等效轮廓线以及在极坐标下不同宽高比与侧压系数下的径向应力分布规律。通过极坐标系向直角坐标系的转化公式描绘出了在巷道不同位置应力变化趋势。结果表明巷道宽高比宽高比越大,帮部应力越小,顶板应力越大。侧压系数越大,顶板应力峰值越大。