西山煤电屯兰矿结合实际情况设计研究了智能化工作面系统,系统由多个子系统构成,每个子系统能够实现对应环节的智能化控制。智能化工作面的实施可以对采煤设备的工艺参数进行自动调节,对设备进行自动诊断和报警,显著提升了煤矿企业的采煤技术水平,保障了煤矿井下人员的安全,为煤矿企业创造了良好的经济效益。

针对邢台矿综采工作面巷道超前使用单体支柱支护方式落后的现状,根据邢台矿地质条件,研制了端头及超前支护液压支架组。端头及巷道超前液压支架组采用迈步分体式结构,端头液压支架与综采工作面刮板输送机和顺槽转载机配套使用,随着工作面向前推移,能够推移转载机和刮板输送机,做到相互交替移架和及时支护,实现工作面连续生产,增加煤炭资源回收率,提高推进速度及生产效率。通过工业性试验,该端头及超前支护支架在邢台矿25306工作面很好地控制了运输顺槽出口20 m范围内的围岩变形,端头支架和运输转载机协调推进,为职工和顺槽设备提供了安全作业空间。

矿用液压支架立柱中缸缸筒在保证采煤过程的安全性方面发挥着重要的作用,因此力学性能要求较高,通过热处理可以显著改善其力学性能。以27SiMn钢管为例,制定了淬火+回火的热处理调质工艺路线,对缸筒制作材料开展热处理研究。实验结果表明,通过制定的热处理工艺处理后,缸筒材料的硬度和拉伸强度值均满足要求,使用过程稳定性良好。

巷道超前支护液压支架顶梁对于煤矿生产安全有重要影响。以辛置煤矿ZT 2×3200/18/35型超前支护液压支架为例,介绍了液压支架顶梁结构形式的选择和设计,并通过有限元方法对顶梁开展了静力学分析和模态分析,验证了顶梁结构的可靠性和安全性.

液压支架是综采工作面的重要机械设备,液压支架的可靠性对煤矿安全生产非常重要。以ZY6400/21/45型液压支架为例,以液压支架最大应力为优化目标,以平均无故障运行时间为可靠性指标,对受力最大的掩护梁主要结构钢板厚度进行优化设计,得到了最优钢板厚度。实践表明,优化设计后的液压支架可靠性显著提升,保证了煤矿的生产安全。

液压支架是采煤工作面内重要的支护设备。以霍州煤电辛置煤矿ZY10000/26/55型液压支架掩护梁为研究对象,介绍了掩护梁的结构及主要功能,采用SolidWorks三维绘图软件和ANASYS Workbench 16.0仿真分析软件完成了掩护梁的建模与分析,发现前端盖板位置存在应力集中问题,具有安全隐患。通过增加掩护梁前端盖板厚度的方法进行优化,当前端盖板的厚度为28 mm时,应力集中现象得到改善,提高了液压支架的安全性。

液压支架是大型机械化开采系统中必不可少的保护设施,关系到整个工作面的人员设备安全。然而井下环境的复杂性和特殊性对液压支架的使用寿命和性能造成严重威胁,特别是立柱作为重要控力部件,常因为表面腐蚀发生漏液现象,影响液压支架使用效能,制约生产进度。目前,表面防护膜技术已被广泛应用在立柱、千斤顶等的井下环境防护。本文分析了立柱材料表面腐蚀机理,并针对较为广泛应用的3种技术进行了分析,总结了井下环境防护膜应具备的综合性能,提出了潜在的表面薄膜防护技术开发的可能性。

顶梁是液压支架中的关键部件,保障其结构强度至关重要。结合挖金湾煤矿ZY12000型矿用液压支架顶梁的结构特点,开展了顶梁在不同工况条件下的结构性能研究,分析顶梁结构的变形规律。研究表明,顶梁与尾梁铰接连接处为结构的薄弱部位,提出了顶梁结构的优化改进措施,为开展顶梁的进一步优化改进提供了参考。

我国煤炭开采地质条件比较复杂,顶板隐患相对较高。为了保障顶板支护液压支架的可靠性,设计了一套液压支架压力监测系统,分析论述了系统的方案、功能、软硬件等。实践表明,该系统采用ARM处理器,应用无线通讯技术设计,解决了井下空间狭小,铺线不便的难题,数据传输准确,为煤矿预防井下顶板事故提供了重要的数据支撑。

为了解决我国低渗透煤层瓦斯抽排难的问题,本文以镇城底矿22213工作面为研究背景,利用数值模拟与现场实践相结合的方法对低渗透煤层水力压裂增透技术进行研究,发现随着水力压裂注液压力的增加,岩石裂缝扩展速度越快且扩展的长度越长,随着岩石弹性模量的增加,在注液压力一定时,岩石压裂裂缝的扩展长度越短。同时通过现场实践验证发现,经过水力压裂后低渗透煤层的瓦斯抽排效果明显较佳,验证了水力压裂对低渗透煤层增透技术的可行性,为矿井低渗透煤层瓦斯抽采提供一定的参考。