矿压预测是实现综采工作面智能化的重要组成部分,具有广阔的应用场景。液压支架载荷是综采工作面覆岩运动的直接体现,其载荷峰值循环末阻力是判断顶板来压,开展煤矿顶板、水、火灾害防控的关键指标。本研究以预测循环末阻力的变化对矿压显现规律进行表征,形成一套基于区域化的支架数据质量优化方法,时空融合的顶板压力预测模型构建,以及多尺度部署的方法体系。实验结果表明结合了注意力机制的Conv1d+Bi-LSTM时空模型有效提取了液压支架的工况矩阵的特征信息,针对不同情况的数据优化方法提升了模型的预测精度,模型具有良好的鲁棒性与泛化性,可实现矿压的精确预测。多尺度的部署方法实现了模型灵活部署对实际预测有着重要意义。

煤层顶板岩层破断角的大小是影响顶板垮落形态和矿山压力的重要参数。为分析屯兰矿煤层开采时顶板压力大小,合理选用液压支架,在12509工作面辅助运输巷布置了3个观测站对煤层顶板岩层的破断角进行了探查,最终测的煤层顶板以上10~20 m和10~30 m的基岩破断角平均值分别为68.9°和63.9°,为计算工作面顶板压力大小和液压支架选型提供了依据。

为研究厚煤层综放开采时矿山压力显现规律,选择合适的液压支架类型,以某矿31201工作面为背景,采用理论分析、FLAC^(3D)数值模拟等方法,研究不同采高条件下工作面矿山压力显现规律,分析煤壁塑性区变化特征,选择合适的液压支架进行适应性验证。结果表明:开采高度对工作面前方超前支承压力变化规律影响较小,但是对煤壁塑性区范围影响较大,采高小于3.5 m时,煤壁塑性区范围较小,采高大于3.5 m时,煤壁出现较大范围塑性区;根据放顶煤开采条件,分析支撑高度、支护强度、工作阻力大小,确定了选择ZFY18000/25/39D液压支架具有合理性。

文章以和瑞煤矿3503工作面安全初采为工程背景,采用数值模拟和工程实践的方法对本工作面切眼处切缝强制放顶方法进行研究。模拟结果表明,工作面推进50 m、100 m、150 m时,强制放顶后工作面前方垂直应力峰值较正常开采工作面分别减小了30.1%、11.2%、21%,明显减小了工作面处的应力集中程度。现场液压支架监测结果表明:中部支架的工作阻力较大,其最大工作阻力为3 720 kN,小于该型支架的额定工作阻力。

发现和掌握矿山压力的显现和规律,是综采工作面安全高效生产的重要内容,文中结合一矿使用顶板在线监测系统,实现对采煤工作面的支架工作阻力的实时监测,保证回采工作面顶板控制的可靠性和安全性.