针对寺河二号井薄煤层工作面开采效率低下、设备故障率高等诸多问题,在充分调研薄煤层赋存条件与现有采煤装备基础上,进行薄煤层综采工作面智能化开采关键技术研发,实现采煤机记忆截割、液压支架红外定位、液压支架多方位信号采集与多网融合功能。

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。

针对煤矿综采工作面围岩动态特性复杂、支护控制效果较差以及无法实现自适应控制等问题,本文基于变论域模糊控制理论设计了综采工作面围岩支护自适应控制装置,利用围岩强度、刚度和稳定性进行耦合,实现了在工作面移动过程中随围岩作用动态变化,实时调节液压支架的结构和参数特征。经现场测试后得出,当液压支架受到的外部载荷大于自身设定的压力值时,控制系统能够自动打开安全阀以实现压力开启适配现场的实际压力值,压力可以自动调节,并且响应耗时仅为2.85 s,控制误差小于4.2%,始终处于稳定支护状态,验证了方案设计的合理性。

提出了采用插装阀的液压支架的液压系统的设计思想和方案 ,分析了其工作原理和性能。

不规则采煤工作面边采边撤时,由于巷道底板起伏较大,支架的拆装环节复杂,工作量大,起吊和装封车是安全管理中最薄弱、最难控制的。本文通过“天轨+地轨”的两种运输模式,即顶板气动单轨吊配合无极绳绞车实现支架的快速拆解和装封车,在采煤工作面边采边撤期间得到了成功的运用,破解了不规则工作面边采边撤的技术难题。

为提高综采工作面搬家倒面速度,减少设备占用率,更好地保障采掘工作的顺利接替,研究了采煤工作面的快速回撤及高效安装的一体化施工技术。介绍了回撤前的应做的主要准备工作,分析了主要采煤设备的回撤工序及运输工作,并提出了新工作面采煤机、液压支架以及刮板输送机等主要设备的快速安装方法。通过采用回撤及安装一体化施工技术,有效缩短了采煤工作面回撤及新工作面的安装时间,提高了设备利用率,实现了快速搬家倒面。

目前,在矿井安全生产中,大部分的综放工作面都采用了液压支架支护技术,它能使支护效果更好,而且具有较强的稳定性。随着支护技术的不断革新,超前支护技术不断优化,从木支柱支护、单体液压支柱配合棚梁支护、超前液压支架支护,目前使用最广泛的是超前液压支架支护。但超前液压支架支护也存在一定缺点,如:体型庞大不便维护、搬家倒面困难等问题。为此,目前出现了一种注浆锚索超前支护技术,该技术具备支护强度高、维护简单等优点,力求使工作面的安全稳定运行得到进一步的提高,提高了矿井的经济效益,提高了作业人员的生命安全。

针对综采工作面回撤三角区支护方式、支护设备,通过对三角区液压支架架型及围岩适应性研究,确定掩护支架组的结构形式。为了满足综采工作面液压支架回撤端头顶板机械化支护及回撤作业工艺要求,对三角区支架组与其他设备空间位置配套合理性、三角区支架组结构参数及结构布置等方面进行研究,设计了回撤三角区掩护支架组,代替传统的井字形木垛和原木点柱联合支护方式。

基于传统综采工作面在搬家准备时采煤机安装难度大、安装效率低、安全系数低等技术难题,晋华宫矿准备区通过技术研究,对采煤机传统安装工艺进行优化,提出了采煤机与液压支架同步安装的快速安装工艺。通过实际应用效果来看,采煤机安装工艺优化后安装周期缩短了1.5 d,保证了采煤机安装施工安全,取得显著应用成效。

煤矿智能化建设是实现煤炭资源安全高效绿色开发的必由之路,也是我国煤炭工业高质量发展的战略任务.以尔林兔矿智能化综采工作面建设为例,因地制宜,因矿施策,对标内蒙古智能化建设评分办法,对采煤系统、支护系统、运输系统和综合保障系统进行了智能化建设设计,重点对采煤系统的建设方案进行阐述,最终实现了尔林兔矿工作面的安全、高效、绿色开采,该研究可为其他煤矿智能化综采工作面建设提供一定借鉴.