摘要：为解决坚硬难垮落顶板治理、瓦斯抽采增透等安全高效开采技术面临的核心装备支撑不足难题,研究了一套煤矿井下智能压裂泵系统。该系统攻克了泄液回收大流量压力控制技术、压裂过程变频压力实时调节技术以及智能控制和监测技术等关键难题。研究阀芯硬密封副技术、可靠性开启技术、瞬态大流量流道和容腔设计及泄液回收技术和压力检测及泄压技术为一体的泄液回收大流量压力控制技术,研制了最大流量1000 L/min、额定压力40 MPa的大流量泄液回收压力控制阀,实现大流量工况下压力精确控制和泄液回收功能。压裂过程变频压力实时调节技术是以坐封、起裂及压裂过程的压力需求函数,通过控制器、传感器、变频泵站及电控流量阀组成的控制闭环,实现了3~40 MPa大压力范围的压裂压力精确控制。智能控制和监测技术攻克了低压自动坐封、压力自动跟随起裂和压裂自动识别等核心技术难题。在榆林大梁湾煤矿、陕煤集团孟村煤矿和华晋集团沙曲一矿进行了井下超长孔复合压裂关键技术的实施验证,完成了坚硬岩层顶板水力压裂治理的工业性试验,现场试验得出:煤层起裂时间范围在4~15 min,起裂压力范围在15~21 MPa,压裂后维持压力在12~16 MPa,单次注水量范围在1.3~5.5 m^(3)。应用表明,该系统能够满足超长距离坚硬难垮落顶板的弱化及治理对水力压力装备的要求。

摘要：针对CMM2-12型矿用锚杆钻车钻孔过程中缺少监控情况,在已有的技术基础上,通过对钻孔监控系统进行硬件选型和软件开发设计了一套可视化锚杆钻车钻孔监控系统,最后经仿真模拟运行后,监控系统能够实时监控钻孔运行状态。本次设计有利于提高钻具的安全性能,降低操作人员的工作强度,提高钻孔质量,进而提升钻孔工作效率。

摘要：针对履带式煤矿巡检机器人在井下自动行走过程中与实际轨迹偏差大且易受外部环境干扰等问题,通过分析履带式煤矿巡检机器人的运动学和误差模型,设计了基于模型预测控制(MPC)的轨迹跟踪控制器。仿真结果表明,与传统PID控制器相比,所提出的控制系统具有更好的实时性和有效性,提高了轨迹跟踪精度和纠偏调节能力,保证了机器人能够准确快速地到达预定位置。从而有利于提升煤矿巡检机器人的工作效率,推进煤矿智能开采水平。

摘要：为研究逆断层影响区域煤体在采动路径下的力学特征,以新春煤矿1503回采工作面为研究对象,建立逆断层区域采动煤体应力分析模型,计算得出随着工作面与逆断层距离减小,工作面前方采动煤体应力集中程度逐渐增加的变化特征,并采用KBJ-60Ⅲ-1型回采支架工作阻力连续记录仪记录工作阻力,验证了理论计算的结果;基于采动煤体应力变化规律开展煤体力学特征试验,设计3种应力加载方案模拟与逆断层不同距离采动煤体的应力变化,得出煤体力学特征与距逆断层的距离有关,距离逆断层越近,煤体偏应力峰值和应变相对越大,与距离逆断层5m的M1煤样相比,距离逆断层65 m的M3煤样偏应力峰值和轴向应变分别上升了40.74%和26.73%;通过能量分析方法得出与逆断层不同距离的采动煤体裂隙发育特征不同,距离逆断层越近,采动煤体内部存储的弹性相对最高,也消耗更多的能量用于煤体破坏和裂隙扩展。

摘要：为了预防控制煤粉制备系统中细煤粉的泄漏危险和爆炸事故的发生,搭建了细水雾发生测试系统,测试了不同工作压力下,1种实心锥形喷嘴喷出的水雾的喷射雾化角、流量、粒径等特征参数。结果表明:随着喷雾压力的增加,水雾流量呈线性增加,粒径逐渐减小;当压力为2.0 MPa时,水流分散成粒径足够小的细水雾,流量为19.62 L/min,细水雾中值粒径为146.3μm。基于细水雾降尘、灭火抑爆机理,设计了抑尘抑爆系统,对煤粉制备系统不同区域的水雾供给流量、喷头数量进行了计算,研究了喷头的安装布置方式,为煤粉制备系统的安全运行提供了可靠保障。

摘要：针对目前矿用带式输送机在实际运行中出现故障不能及时预防,易造成事故频发的问题,设计和开发了一套集检测和自动报警功能为一体的输送机监控系统。该系统以西门子S7-200 Smart PLC作为下位机实现数据采集和执行控制功能,MCGS触(昆仑通态组态软件系统)摸屏作为可视化监控界面。经人机交互界面的功能仿真测试结果表明,本系统监控效果明显,符合工程设计要求。本设计在降低带式输送机故障发生概率、提高安全性、可靠性等方面都具有较好的实践意义和应用参考价值。

摘要：针对金鸡滩煤矿坚硬厚煤层赋存条件,提出了8.2 m超大采高一次采全厚开采方法,分析了超大采高工作面液压支架与围岩的强度、刚度、稳定性耦合关系及控制方法,研制了ZY21000/38/82D型超大采高液压支架及新结构。基于液压支架与围岩耦合作用关系,采用理论分析与数值模拟方法研究了超大采高液压支架合理工作阻力确定的"双因素"控制法;通过建立脆性坚硬厚煤层煤壁片帮的"拉裂-滑移"力学模型,得出了控制煤壁片帮发生滑移失稳的液压支架临界护帮力;分析了销轴铰接间隙对超大采高液压支架稳定性的影响及控制方法。通过创新研制大缸径抗冲击双伸缩立柱、三级协动护帮装置等新结构,保证了超大采高液压支架与围岩系统的稳定性控制。

摘要：针对屈服强度500 MPa以上矿用锚杆杆体容易出现断裂失效的问题,采用化学成分分析、力学性能测试、扫描电镜及金相显微等综合试验手段对两种破断强力锚杆进行了分析,结合锚杆的实际受力特征及断裂失效分析学理论,从微细观机制初步揭示了杆体破断原因。结果显示材质及加工缺陷等内在属性是断裂的内因,工作环境、应力腐蚀及复杂受力状态是外因,锚杆的韧性则决定了断裂的类型和断口形态。并相应提出了减少杆体破断几率的综合方法,包括改善受力状态、全长锚固、优化外形、防腐蚀处理等。

摘要：针对目前冲击矿压巷道锚杆支护存在变形量大、锚杆易破断的问题,在实验室对HRB400,HRB600和CRM600三种锚杆杆体材料进行了常规力学性能试验和冲击载荷下力学性能试验。试验结果表明,CRM600锚杆材料不仅能够满足常规巷道支护的要求,在冲击载荷作用下表现出优越的瞬时延伸性能和吸能能力。在瞬时冲击载荷作用下,CRM600锚杆材料总变形量为HRB600锚杆材料的7.9倍,为HRB400锚杆材料的1.5倍;冲击全过程总吸收能量为HRB600锚杆材料的4.2倍,为HRB400锚杆材料的2.1倍。CRM600锚杆在冲击矿压巷道支护井下工业性试验中克服了锚杆破断的问题,巷道变形得到有效控制。

摘要：为了研究截齿布置对纵轴式截割头破岩载荷规律的影响,在建立截割头破岩载荷数学模型的基础上,对3个不同截齿布置参数的截割头破岩载荷进行了仿真,得到了载荷波动曲线及其相关统计量.仿真结果表明载荷存在2个频率的波动:低频波动由螺旋线头数及其包角决定,波动频率等于螺旋线头数与截割头转频的乘积;较高频率的波动由截齿的不连续性引起,波动频率以截割头转频为基频,其大小与截齿周向间隔角有关;同等条件下,随着截齿周向间隔角θi的增加,载荷Ra,Rb,Rc,Mc的峰值和平均值依次增加,但其均方差和波动性系数依次减小.根据仿真结果总结出载荷波动频率的理论计算公式,这对纵轴式截割头的设计研究具有重要的理论指导意义.