为了研究采空区内瓦斯运移规律及浓度分布情况,利用Gambit软件建立采空区瓦斯流场三维网格,采用Fluent数值模拟软件对义煤集团新安煤矿14211沿空留巷综放工作面的瓦斯流场进行数值模拟,分析了上隅角瓦斯抽放的效果及其对采空区瓦斯分布的影响特征,得到了采空区沿工作面走向、倾向和竖向3个不同方向上瓦斯浓度的分布规律。研究表明,上隅角采空区用13 kPa的负压进行铺管抽放,采空区内最高瓦斯浓度下降了50%,可以有效解决上隅角瓦斯超限问题;由于瓦斯上浮,在采空区高度方向上存在高瓦斯区域,有必要采取高抽措施。

综采机械化推进速度快,容易使综采支架顶部、上隅角等处瓦斯超限,综放采空区冒落空间大、遗煤多、漏风量较小,也容易造成采空区遗煤自燃.综采支架的存在,影响工作面向采空区漏风.因此利用Fluent软件,对存在与不存在综采支架两种情况下采空区漏风流场进行了数值模拟.结果表明,没有综采支架和有综采支架情况下采空区的漏风量、漏风风速分布和自燃三带的位置和宽度有很大差别.有综采支架时,工作面向采空区的漏风量较小,致使采空区的风流速度很小,自燃带靠近工作面.为了得到接近实际采空区的风流流动规律,解算采空区流场时需要考虑综采支架的影响.

为得到U型综采工作面采空区的流场分布,根据11124工作面实际情况建立了采空区二维物理模型,利用FLUENT软件及自适应网格加密技术对所建模型进行数值模拟研究。模拟得到的工作面风速分布与实测数据基本吻合,从而验证了数值模拟结果的合理性。研究表明:工作面向采空区漏风主要发生0~20 m范围内,漏入采空区的风量在此区域内有部分返回工作面,而大部分漏风量在工作面倾向140~160 m返回工作面;采空区风速等值线在倾向方向上并不对称;在采空区走向方向,漏风风速呈逐渐减小趋势。

为解决智能化综采工作面关键技术难题之一的开采设备协同控制问题，提出了基于数据驱动的综采装备仿人智能协同控制模型，重点研究了大数据背景下智能综采装备的协同控制知识自学习、开采行为自决策、分布协同自运行等关键技术理论与方法。具体包括：从数据应用的角度分析了智能综采系统的数据特点，阐明了智能综采的三大数据化特征：泛在感知(数据获取)、信息融合(数据挖掘)、智能控制(数据决策)；构建了面向经验操作员决策过程表征的综采装备协同控制框架；提出了基于扩展有限状态机的综采装备运行状态演化方法和基于多标记决策信息系统的综采装备运动行为模式学习方法，来实现数据驱动下智能综采装备行为决策知识的获取；提出了面向经典采煤工艺过程的综采装备行为模态类的决策知识划分方法和基于CBR与RBR融合的决策行为混合推理方法，来实现智能综采装备动作行为的自主决策；探讨了人工控制模式下综采装备驾驶员控制策略的表征方法，发展了具有自学习、自决策、工况自适应的综采“三机”仿人智能协同控制方法；给出了基于平行系统理论的平行综采技术逻辑，为综采装备协同控制的研究提供方法。所提综采装备协同控制系统为大数据背景下的综采生产系统的协同控制提

断层是影响软岩巷道快速掘进的重要因素之一,制定合理、有效、针对性强的技术措施是安全、高效过断层的前提。对顾北煤矿南翼Y型通风轨道斜巷岩巷综掘机过断层的施工情况、支护形式和施工工艺进行了详细的介绍,为类似的巷道施工积累了丰富的经验。

断层是影响采煤工作面实现正常回采的一个重要因素。为解决1152综放工作面所遇落差为3.6m正断层的快速过断层问题,经深入研究分析,在该工作面运输巷预掘爆破巷,然后对巷道两帮坚硬岩石进行打眼、松动爆破,提前对影响工作面推进范围内的岩石进行处理。现场实践表明,消除了坚硬底板岩石对工作面正常推进的影响,实现了综放工作面快速过断层。

为了合理确定大采高综采工作面覆岩"两带"高度,采用微震监测技术探测顶板覆岩破断特征,从走向和倾向两个方面来分析微震事件分布规律,从而确定了大采高综采面"两带"的高度:垮落带高度约20m,裂缝带高度约45m。研究认为基于微震监测的大采高综采面覆岩"两带"探测方法可行,很好地解决了覆岩破坏实测难题。

应用FLUENT软件建立了综放面采空区瓦斯渗流的三维数值模型,通过数值模拟对比分析了没有瓦斯抽采和有瓦斯尾巷抽排两种情况下的综放面采空区及其上覆岩层内的瓦斯渗流分布规律,通过现场验证,分析了瓦斯尾巷在实际应用中的效果,模拟结果和实际效果较吻合,使工作面达到了安全生产的要求。

西安煤矿机械有限公司自主研发的电牵引采煤机MG900/2210-WD在陕北和冀中能源矿井使用过程中,发现滚筒与前梁干涉问题。通过分析和总结,为解决大采高工作面采煤机与液压支架前梁干涉和漏顶问题提出了科学的理论依据。

基于瓦斯运移基础理论,采用单元法把工作面沿倾向分为若干单元,现场实测了N2105采煤工作面每个单元的瓦斯浓度、风量、断面面积等参数。通过对N2105采煤工作面实测数据分析,确定了采空区、煤壁及落煤瓦斯涌出量在整个单元体所占比例。从工作面每个单元瓦斯浓度实测结果发现,沿走向从煤壁至采空区,瓦斯呈现"马鞍"形分布;而沿采煤工作面倾向上,瓦斯浓度呈增大趋势。