大采高开采方法是目前国内外煤矿厚煤层井工安全高效开采中需要着力解决的重大技术问题。以陕煤黄陵二号煤矿418大采高工作面为例,针对其深部、围岩特性、平均煤厚6 m的特点,利用岩层控制理论、煤岩层力学特性、数值模拟等手段综合分析,通过数值计算得出支架顶梁及护帮板受力最大,其次为支架各连接构件,提出支架选型依据,采用验证、Analysis反验证等方法,确定支护方式和设备型号,最终确定支架为掩护式液压支架,型号为ZY12000/28/63D。该支架能够满足开采期间的工作阻力、周期来压、支撑力等生产需求。

随着智能矿山建设加速推进,各大型煤矿开始采集存储生产数据,建立企业级生产数据仓库,分析挖掘数据价值,实现数据要素驱动企业发展。神东煤炭集团早在2018年就建立了生产数据仓库,首先对所属13矿14井的所有支架电液控数据进行了采集和存储,其中就包括支架推移油缸行程传感器数据,亟需通过业务分析和算法研究,利用已采集的生产数据实现推进进尺数据的自动记录和管理。本文利用综采工作面所有支架的推移油缸行程数据,通过业务深度分析,进行了系列数据处理,结合统计学原理,计算出某综采面整体推进距离,算法精度高、适用性广。该技术研究最终形成了一套计算支架推进距离的完整算法体系。

由于彬长集团所属矿井下水质条件较差,液压支架销轴及其安装孔腐蚀严重,致使销轴拆卸难度大,工人劳动强度高,为液压支架大修拆解工作带来困难,严重制约了整体的维修进度。因此针对液压支架销轴拆卸工艺进行多次研究改进,从最早的人工手动撞击销轴或者推动游锤撞击游锤杆拉动销轴进行拆卸到后来的自制机械冲击锤撞击销轴或者配合游锤杆进行拉销进行拆卸,再到研制液压拔销器进行销轴拆卸,很好地解决了液压支架销轴拆卸困难的问题。对销轴拆卸工艺方法研究过程中所采用过的几种工艺方法进行对比分析总结,为以后液压支架销轴拆解工艺进一步优化提供参考依据。

矿井环境复杂,粉尘颗粒、有害气体和潮湿等作业环境会对机械设备造成不同程度的腐蚀,同时因开采强度和开采深度的不断增加,引发的煤层硫化氢气体会加速损坏液压支架立柱及千斤顶的使用寿命。基于矿用液压支架千斤顶活塞杆在井下复杂的工况下出现不同程度的锈蚀、斑坑等表面局部缺陷,为有效解决活塞杆镀层损伤问题,提高部件复用率,黄陵矿业机电总厂通过对比分析,引进了一种先进的增材技术,即激光熔覆再制造技术,重点介绍了该技术的加工原理、修复工艺及特点等。实践表明,该技术显著提高了千斤顶表面的硬度、耐腐蚀性及耐磨性等性能,能够大幅延长液压支架千斤顶的服役寿命,保障矿井安全生产。

煤矿生产需要消耗大量的水资源,对矿井当地的水生态环境影响巨大,并且煤矿排出的污水会再次污染环境,使得地企关系紧张且难以协调。钻孔作业是保证煤矿安全生产的重要工作之一,同样需要大量的水资源作为钻进液,目前尚无办法可重复利用。为了节约水资源、降低生产成本、改善作业环境,文章通过研究与设计了一套钻孔施工水复用系统,该系统通过特殊设备将钻孔作业产生的污水收集和过滤,然后采用气动注浆泵将水再次注入钻进系统,实现了水资源的重复利用。系统结构简单可靠,体积小巧,以气动注浆泵为动力源,可在大淋水高瓦斯场合安全使用,达到了本质安全,为煤矿钻孔施工生产污水的复用提供了新思路。

为改变传统自动风门需要人工开启、车辆行走空间有限、存在较大不安全隐患的现状。从矿井风门设置原因及要求出发，阐述了矿井风门的分类和自动风门的组成，并对气动、电动平衡、电动推拉风门运行操作方式进行了详尽说明;接着对气动、电动平衡、电动推拉风门在施工方式、施工时长和承受压差几方面进行优缺点对比，得出合适的使用条件。综合分析后，大柳塔煤矿采用的新型自动风门，在减少工作人员和降低生产成本等方面得到改善，且随着矿井水平延伸，开始向深部开采，自动风门的作用效果就会更加明显。

为了解决瓦斯抽采钻孔围岩次生裂隙漏风而引起抽采后期瓦斯浓度急剧降低的难题,现场实测了钻孔周边煤岩裂隙及其尺度的分布特征,提出了裂隙封堵的颗粒级配黏液封堵材料制备方法。通过优选固相颗粒,同时以羧甲基纤维素钠为主料,以聚丙烯酸钠、明胶等为辅料制备了内掺级配颗粒的封堵黏液,测定了新型封堵材料的黏度、保水率、膨胀性等特性参数,并在现场进行了应用验证。结果表明,该新型内掺级配颗粒的黏液封孔材料稳定性好、黏性适中易注浆、膨胀率大,且与煤壁润湿接触性好。现场应用显示,相较于水泥基封孔材料可将钻孔平均瓦斯抽采浓度提高近40%。以此为基础,探讨了级配黏液对裂隙的封堵机理主要在于颗粒的桥堵堆积、支撑作用、膨胀堵塞及黏液滞留效应。

基于黄陵二号煤矿的井下特殊环境,为有效解决液压支架因腐蚀与磨损等问题对矿井生产安全带来的隐患,利用激光熔覆技术对液压支架(材料以27SiMn钢为主)蚀损表面进行修复,修复材料为铁基合金粉末。利用配有能谱仪(EDS)的扫描电子显微镜(SEM)对铁基合金熔覆层的显微组织进行分析测试;显微硬度仪对铁基合金复合熔覆层的硬度进行分析评估;中性盐雾试验对修复涂层的耐腐蚀性进行测试。结果发现,激光熔覆制备铁基合金修复层具有较好的微观组织,Cr等微合金化元素含量较高,层间界面结合良好;熔覆层硬度(527.4±20 HV_(0.1))较基体(261.2±20 HV_(0.1))得到大幅提升;在经过长时间盐雾腐蚀后,熔覆层表面仅出现一个锈点,说明熔覆层具有很好的耐腐蚀性能,能够大幅提高液压支柱的服役寿命,保障井下安全生产。

液压支架的载荷、位姿等数据信息是对顶板灾害进行预测、预警的重要依据。基于液压支架位姿-载荷变化的工作面顶板灾害监测信息特征参数,结合杨伙盘煤矿30112工作面液压支架载荷实测数据,采用数据特征分解方法,有效提取了液压支架载荷数据的趋势项与循环周期项,选用多种算法对液压支架载荷监测数据进行数据建模分析,较好地实现了对液压支架载荷的单点预测及一个支护循环周期的载荷预测。研究结果表明,不同数据模型对液压支架载荷的单点预测效果较好,而SARIMA模型对液压支架一个支护循环周期的载荷预测效果较ARIMA模型更好。研究成果可以为综采工作面顶板灾害预测预警提供技术参考,具有一定的工程实用价值。

介绍了黄陵二号煤矿第一套600万t大采高综采配套设备SGZ-1200／3×855型运输机阀控调速型液力偶合器的使用情况，以及出现问题后的解决方案和使用效果，为黄陵二号煤矿第二套大采高设备的配置、管理提供了可靠的理论依据和现场管理经验。