为进一步提高岩巷掘进机械化水平,保证矿井采掘接替平稳,研究了煤矿全自动连续出矸系统,分析了控制系统主要实现功能,然后研究了该系统技术关键,主要包括计算机辅助机械强度设计、液压传动系统的组成以及气压传动。系统实现了出矸高度、矿车位置、装置状态等的自动检测,提高了整个出矸系统的自动化水平,具有较高的社会效益。

随着煤矿的长期开采,各种孤岛煤柱的安全、高采出率回收成为矿井亟待解决的难题。针对朱村矿东一下山保护煤柱回收难题,采用膏体充填法进行回采。分别从工作面液压支架与围岩的相互作用关系及支护强度要求、充填期间“充填体—上覆岩层”支撑结构体系的稳定性和充填体强度要求以及充填率对地表开采沉陷的影响3方面进行了分析研究。通过采用膏体充填开采,工作面巷道围岩稳定,上覆岩层无明显裂隙离层发育,表现为随工作面开采整体缓慢下沉状态;按开采高度2.5 m计算,地表下沉系数为0.137,地表建筑物在Ⅰ级损坏之内。

针对煤矿环境下油缸激光熔覆层腐蚀失效问题,分析井下用水、煤粉浸泡液水、煤质等矿井环境,用金相显微镜研究熔覆层的微观组织,使用SEM图像、EDS能谱、XPS等手段研究熔覆层腐蚀状态及化学元素,探讨了熔覆层在煤矿环境下的腐蚀机理。结果显示,熔覆层和基体冶金结合良好,内部未发现缺陷;组织呈树枝状结晶和椭圆、颗粒形状分布,越靠近基体,枝晶越细小;腐蚀坑深度50~150μm,可达熔覆层厚度的1/4,大小深浅不一;熔覆层化学成分均匀,元素含量满足设计要求,不存在明显的元素偏析;EDS能谱、XPS等测试结果显示腐蚀从熔覆层枝晶间的贫铬区开始,S、Cl等元素参与了腐蚀过程;含有S、Cl等腐蚀介质的煤粉与熔覆层间的点蚀、接触腐蚀等导致熔覆层失效。研究为煤矿环境下油缸的表面处理工艺设计提供了参考。

由于新型液压蓄能式风力发电机组的关键机理、核心部件、工作模式和控制方案均进行了创新设计,现有的监控系统无法直接应用于该类新型风力机。针对新型风力发电机组工作原理和监控需求,以罗克韦尔公司的FactoryTalk View为平台,设计监控系统方案,规划监控系统功能,完成通信配置、数据库构建和监控界面等开发,研发了新型液压蓄能式风力发电机组的监控软件,并应用于600 kW液压蓄能式风力发电试验机组中,实现了对机组实时的远程监控功能。

为了加快巷道掘进速度,缓解矿井采掘失调的局面,研究了煤矿巷道掘锚一体化快速掘进技术,加工设计了掘锚机施工辅助设备,主要为液压顶篷、煤壁落煤阻挡装置及掘锚机进刀路线,基于掘锚机技术特征,研究了掘锚机施工工艺流程和巷道支护工艺优化流程,并进行了工程效果实践分析。研究得出,煤矿巷道掘锚一体化快速掘进技术提升了临时支护的可靠性,实现了煤巷的快速掘进。

煤矿立井提升机液压制动系统控制器为系统中最重要的控制单元。基于提升机液压制动系统,研究了控制器组成和结构,主要有485通信模块、电流采样模块、功率放大模块、A/D转换模块、保护电路模块、电源电路模块和主控电片机模块,对各个模块电路进行了研究,并进行了软件设计。研究使煤矿提升机液压制动系统的实时性和准确性更高。

为了提高煤矿提升机安全性能,研究了煤矿提升机液压制动系统状态监测技术,基于液压制动控制系统结构,分析了液压站和盘式制动闸故障原因,确定了煤矿提升机液压制动系统监测参数,主要为盘式制动闸空动时间、制动盘偏摆、闸瓦间隙及液压站油压、油温和电机电流。并对各参数监测方案进行了设计,给出了相关传感器技术技术参数。研究对减少煤矿立井提升事故具有重要意义。

为了确保液压支架智能化建设,研究了煤矿液压支架形态实时监测技术,根据液压支架概况,分析了液压支架形态监测参数,主要为液压支架顶梁的俯仰角度、液压支架支护高度和液压支架底座的俯仰角度。基于此,设计了液压支架形态监测系统总体结构,主要包括设计形态监测模块、倾角传感器模块和惯性测量单元模块,并研究了这3个模块的硬件部分、软件部分及监控系统的调试。研究为煤矿安全高效的生产提供了技术支撑。

针对液压支架压架过程中立柱控制阀座焊缝出现裂纹的情况进行原因分析,通过静载和液压冲击受力分析、金相和显微硬度分析确定裂纹产生原因,并提出改进措施,重新进行压架试验验证改进效果。研究结果表明,静载荷不足以导致焊缝开裂,在压架试验中,立柱经历高保压—卸载—加压的循环过程,产生高强液压冲击;高强液压冲击经过控制阀座与缸筒的接触缝隙及45°角未熔透处,导致接触缝隙交汇的焊缝根部存在500~1 000μm的裂纹;提出优化控制阀座尺寸、调整液体进入控制阀座的角度和提高焊接质量的改进措施,改进后的立柱经历60 000余次循环加载后没有出现开裂和漏液问题。

大型水泵的拆卸,大多使用行车作为动力,人员对泵体进行敲击,对水泵伤害性极大,拆卸过程因水泵泵体受环境影响,内部零部件腐蚀,拆卸困难,制约作业效率。为了不影响井下安全高效排水,技术人员对水泵拆卸工艺开展了一系列工作,自主研制了水泵拆卸平台、液压棘轮扳手、泵段拆卸装置、泵轴支撑架等,有效地减轻人员作业强度,极大地提高了工作效率。研究为其他大型水泵的检修提供了借鉴。