针对我国机械化安全高效开采薄煤层的现状,科学分析了薄煤层矿山地质条件、开采技术、装备制造水平的发展情况,在国内研发了薄煤层无人工作面全自动化刨煤机与采煤机开采配套的支护设备液压支架,充分考虑国产原材料的现状,采用先进设计理念,运用弹塑性理论和有限元受力分析手段,研制项目产品。

解决薄煤层机械化开采问题,把工人从繁重体力劳动和危险环境中解脱出来,根本出路在于机械设备的高度自动化、智能化。从实际应用出发,基于远程监控和记忆截割技术,阐述薄煤层无人工作面采煤机的关键技术及实现方法。

针对某矿薄煤层保护层安全高效开采的需求,提出了对其2号薄煤层进行上保护层无人工作面开采的设计方案;根据2号薄煤层22201首采保护层工作面的实际情况,给出了22201无人工作面的采煤机、液压支架、刮板输送机的配套选型,详细介绍了22201无人工作面自动化控制系统的网络结构及采煤工艺。现场工业性试验结果表明,该方案可自动完成割煤、移架、推刮板输送机和顶板支护等生产流程,实现了薄煤层工作面的自动化开采。

针对目前煤矿井下综采工作面无人化开采的概念、可行性及实现方式等存在争议的现状,提出了综采工作面无人化开采的内涵,并阐明了工作面无人化与工作面智能化、自动化等内在联系与区别;分析了影响无人化开采的技术因素和非技术因素,并提出了无人化开采需经历遥控型无人开采和智能型无人化开采2步走的技术路线。通过在陕西煤业化工集团黄陵矿业有限公司一号煤矿中厚偏薄煤层无人化开采的试验,证明了遥控型无人开采是实现煤矿井下综采工作面无人化开采的有效手段,具有在薄及较薄地质条件较好的工作面推广的应用价值。

基于我国煤炭工业"黄金十年"安全高效开采技术发展成就,阐述了液压支架与围岩刚度耦合、强度耦合、稳定性耦合关系理论的创立与应用;提出了大倾角煤层液压支架"自撑—邻拉—底推—顶挤"的稳定性控制策略及成套技术;解决了薄煤层超大伸缩比立柱、智能化开采技术难题,研发0.6~1.3m复杂薄煤层自动化综采成套技术与装备,实现工作面有人值守无人操作;开发了7m特大采高综采成套装备及大梯度过渡配套技术,实现大采高综采技术新突破;研发了特厚煤层大采高综放开采成套技术与装备,成功实现14~20m特厚煤层安全、高效、高