围绕埋深浅、风氧化带复合顶板、大跨度断面扩切眼等巷道稳定性控制施工技术问题,以及工作面液压支架施工安装难点,荣泰矿综合运用数值模拟、相似模拟、理论分析等技术手段,研究多跨联合钢架结构支护方式、斜切插入、人工+综掘机相结合正向扩帮方式、液压支架滑靴运输工艺和极限控顶距内双绞车协同液压支架就位工艺,形成安全、高效的施工技术方案。井下工作面的实践表明,运用该项技术能在风氧化带复合顶板下安全、快速、高效的完成切眼大断面一次性扩帮成巷,顺利完成液压支架高效安装工作。

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。

为进一步探究厚煤层大采高液压支架的优化设计工作,以正文煤业11105工作面所使用的ZY12000/29/65型两柱掩护式液压支架为研究对象,对该液压支架在大采高煤层下应用效果较差的问题进行优化,设计了一种五连杆两柱掩护式液压支架,并对该支架结构的上前连杆、下前连杆和后连杆3个关键部件的尺寸进行优化调整。从仿真测试结果来看,该液压支架应力值低于材料许用应力,表明支架结构整体稳定,设计基本可行。

掩护梁是液压支架的主要承重部件,为掌握其在使用过程中的结构性能,以杜儿坪矿ZY12000/28/64D型液压支架中的掩护梁为研究对象,利用Solidworks和ANSYS软件,进行掩护梁的有限元仿真模型建立,从其应力变化、结构变形等方面开展掩护梁的结构性能研究,表明ZY12000/28/64D型液压支架掩护梁的底部中间区域、前端左侧铰接耳处出现了较大的应力集中及结构变形现象,为整个结构的薄弱部位,掌握了其结构的变化规律。同时,从结构强度设计、材料属性、热处理等方面,提出了掩护梁的结构优化改进措施。研究对提高掩护梁的结构性能及安全性具有重要参考价值。

针对在现有煤矿井下转运车场及主运输巷道,需要短距离频繁倒运多台料车的问题,介绍了一种CQ新型气动机车,不仅可以替代现有运输设备,弥补技术缺陷,且具备无电力设备参与、无失爆风险,使用地点广泛、适应性强等特点,解决了目前短距离设备推移的问题。

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。

为了研究液压支架用传动介质对矿区水源的影响,测定了煤矿井下现用液压支架用乳化油中含量不低于0.1%的有机组分、无机组分的化学组成及含量。依据《生活饮用水卫生标准》(GB5749-2006)对矿井水、采空区储水及水处理厂的进厂水和出厂水进行了检测,水处理厂的进厂水和出厂水中肉眼可见物及硼的含量超标,有机组分及其它无机组分没有超标。经过指定组分验证试验,未在水样中检出液压支架用乳化油的组分,可能由于相对于数量巨大的矿井水来说,液压支架用乳化油的用量非常有限,或者液压支架用乳化油的组分被煤层吸附或生物降解所致,乳化油未对矿井水造成污染。

为保证综采工作面设备安全高效安装及回撤,针对传统综采工作面搬家倒面工艺存在安全系数低、职工劳动强度大、投入人员多、作业时间长等问题,以永红煤矿3509综采工作面为背景,提出对工作面停采前的支护工艺及支架安装回撤流程及设备进行优化技术方案,现场应用结果分析表明,该方案能将搬家倒面时间减少50%,应用效果显著,为类似条件下综采工作面搬家倒面提供了宝贵经验。

针对陆成煤业使用的MG300型采煤机存在跟踪响应慢、设备运行精度不足的缺点,提出了以电液比例阀为核心部件的调高系统方案。使用ASAMS与AMESim软件对电液比例阀控缸动态性能进行仿真研究,同时加装单向节流阀与单向阻尼器,解决设备下降时的振动,满足开口处小流量的控制要求,增强阀芯工作稳定性。仿真试验结果证明,基于PID控制策略的电液比例调高系统的调高误差在0.07 m以内。现场应用表明,系统运行稳定性较好,降低了维修工作量,节约了生产成本,减少了事故发生率。