为解决大倾角工作面在截煤过程中出现煤矸滚落造成人身伤害事故的问题,通过采取有效防范措施,在采煤机和液压支架上安装红外线传感器收发装置,实现采煤机与支架之间的相对位置准确定位,从而按照设定程序判断采煤机与支架的运行状态所处阶段,将采集信号回传给监测中心,自动控制液压千斤顶伸缩防护挡矸板,完成对操作人员的防护。经效果验证,有效减少了工伤事故,节省了工伤费用支出,取得了显著效果。

采用力学分析的方法,从大倾角液压支架失稳机理出发,探讨了大倾角情况下液压支架在工作面推进过程中临界失稳角的计算方法,总结了支架2种失稳形式,模拟了支架受偏载情况下各部位受力情况及位移。研究结果表明:大倾角综采工作面液压支架主要失稳形式为倾倒和下滑失稳,当煤层倾角大于支架失稳临界角时,液压支架存在失稳风险;对顶梁施加1.1倍偏载额定工作阻力载荷后,液压支架顶梁应力最大处可达148.02MPa,顶梁变形量为7.44mm。基于此建立大倾角液压支架智能监测调控系统模型,设计了以侧护板和平衡千斤顶为主动件的智能监测调控系统模型,实现对液压支架的智能调控,达到发现和预防液压支架失稳的目的。

针对大倾角厚煤层采用综放开采因工作面倾角大、地质条件复杂,回采中工作面长度变化大、综放支架稳定性控制难问题,通过合理的工作面设备配套技术,选用四象限大倾角采煤机和有防滑措施的刮板输送机,采用大功率单点驱动、简易机尾的刮板输送机,提高了对工作面长度变化大而频繁增减液压支架的便利性。通过优化设计支架顶梁宽度、双侧可同时伸缩侧护板、底调结构及支架自动控制方法和四连杆优化等提高支架对大倾角工作面的适应性,为大倾角综放开采提供了保障。

针对山西晋能控股集团晋圣矿业投资有限公司三沟鑫都煤业ZF12000/23/35H型液压支架在大倾角工作面应用时易发生下滑、倾倒等安全事故,分别对该液压支架防倒防滑装置顶梁和底座进行了结构设计,配合刮板输送机前后溜,形成完整的适合大倾角工作面支护的防倒防滑装置。主要对大倾角工作面液压支架防倒防滑装置的改进进行了研究。

为进一步提升综采工作面的生产效率和安全性,保证液压支架与工作面地质、煤层条件相匹配,以1042综采工作面为研究对象,通过理论计算与数值模拟相结合的方式完成工作面普通液压支架和端头液压支架的选型,并制定有效的矿压观测方案对液压支架的稳定性和适应性进行评价,取得理想成果。