综采智能化是现阶段煤炭工业发展的核心技术,液压支架作为煤矿综采设备中的核心设备,其智能化发展是必然趋势。介绍了液压支架智能化发展的意义,并阐述了液压支架智能化发展重点集中在姿态控制技术、自动跟机控制技术和工作面自动调直技术3个方面,同时说明了智能化技术是未来煤炭行业发展应用的主流技术,并预测了综采工作面智能化发展方向。

针对王村煤业S1204工作面液压支架在自动跟机中存在推移位置控制精度低、跟机速度慢等问题,通过采用理论分析、试验研究等手段,提出基于BP神经网络预测提前动作距离的精准推移控制算法和安装蓄能器的自动跟机策略。采集支架液压系统状态并控制推移液压缸,液压缸控制精度从40~80 mm提高到20 mm内,控制精度大幅提升,表明采用BP神经网络预测控制算法的有效性。支架移架过程分为降柱、拉架、拉架和升柱切换、升柱四个区间,采用95%预测区间上限的方法,依据进液压力预测拉架动作时间。在支架进液端安装蓄能器后,拉架时间由6.54s降为5.39s,降低1.15s;速度均值由0.147m/s提高到0.177m/s,速度提升20.9%,验证快速跟机控制方法的有效性。

目前针对综采工作面液压支架自动跟机问题的研究集中在基于外部环境变量来控制液压支架动作,在工作面长时间运行中无法保持很好的效果。考虑外部环境的变化最终会反映到液压系统中,提出以液压系统压力特性预测液压支架跟机动作时间。以陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司S1204工作面为工程背景,采用AMESim软件建立了单架液压系统模型和工作面液压系统模型,通过仿真分析得到移架和推溜同时动作时推移液压缸压力、行程等参数的动态变化规律,发现工作面液压支架自动跟机过程中推移液压缸进液口压力与拉架时间呈线性关系,说明可通过进液压力预测跟机动作时间。研发了工作面液压数据采集系统并安装于试验工作面,实时获取液压支架工作过程中推移液压缸进液口压力,并计算出对应的移架时间,得出二者具有强线性相关性,与仿真结果一致。采用...

为了解决液压支架单一固化的自动化控制逻辑难以适应复杂多变的工作面生产场景,及综采工作面复杂场景中液压支架人机交互协作任务需求,采用机器学习的方法对现场进行数据分析与建模,提出液压支架自动化后人工调控策略推荐技术,开发液压支架自动化后人工策略推荐应用系统,并在高河煤矿进行工业性应用。应用表明,液压支架自动化后人工调控决策平台运行效果较好,验证了液压支架自动化后人工调控决策平台的可行性与准确性,降低了工人的劳动强度,提高了综采工作面工作效率。

针对井下综采自动化程度低、综采经济性差的不足,对现有的综采控制系统进行了改造升级,实现了采煤机的自动截割作业和液压支架的跟机自动控制,有效提升了井下综采的效率和安全性。根据实际应用表明,新的自动化控制技术能够将井下作业人员数量降低47%,综采效率提升38.5%,目前已经在多个综采面进行了应用,取得了较好的应用效果。

液压支架精准推移与快速跟机是实现工作面智能化开采的关键技术支撑。为实现智能化开采,将液压支架精准推移等效为煤矿环境下的阀控缸系统精准位置控制;快速跟机则需从跟机工艺、稳压供液、快速移架等方面实现。针对液压支架精准推移技术,指出可借鉴相关领域成熟的阀控缸精准位置控制技术,总结了电液比例阀、高速开关阀、电磁换向阀控缸位置控制技术的研究成果及借鉴到煤矿领域存在的问题,提出可通过研制适合井下环境的大流量高压水基电液比例阀、开发智能优化控制算法2种途径实现液压支架精准推移。针对液压支架快速跟机技术,指出目前液压支架自动跟机因跟机工艺不合理、供液系统不稳定、移架工序不合理等,导致跟机速度慢,且易出现推移不到位、丢架等情况,从优化跟机工艺、稳压供液、快速移架3个方面总结了提高跟机速度相...