综采工作面智能化是煤矿智能化的关键环节,液压支架状态感知与分析是综采工作面智能化的前提和智能控制的基础。液压支架压力和位姿是液压支架能够直接监测的关键状态数据,二者进行融合分析是液压支架智能控制和智能执行的依据。以液压支架压力和位姿为研究对象,介绍了智能化综采工作面状态感知架构。从液压支架受力和上覆岩层矿压2个角度总结了液压支架压力感知与分析技术现状,指出目前基于大数据的矿压分析尚未应用、工作面矿压与巷道压力数据未实现同步测量、未实现整个采场的全面数据分析、对超前液压支架的关注度不够。阐述了液压支架位姿感知原理和方法,总结了现有液压支架位姿分析方法。分析了液压支架压力-位姿融合分析的必要性,总结了现有的液压支架压力-位姿融合分析方法。展望了综采工作面液压支架状态感知与分...

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...

采煤是煤矿生产的核心环节,经过近年来煤矿装备高端化发展,尤其是智能化建设的大力推进,我国采煤工作面开采技术快速发展,液压支架自动跟机移架、采煤机记忆截割、工作面视频监控、综采自动化集中控制、智能化集成供液等技术在条件较好的工作面广泛应用,初步实现了工作面智能化开采。然而,与国外先进开采水平相比,在开采效能方面尚存较大差距。由于采煤机(进口)割煤速度快,液压支架跟机速度慢,导致存在丢架现象。

基于液压支架工作阻力监测数据对综采工作面矿压进行预测,是实现工作面顶板周期来压超前预警的有效手段,对于动态改善支架适应性和优化围岩支护质量具有重要意义。然而,地下采场环境特殊,液压支架所处工作面位置不同耦合围岩变工况复杂开采条件易造成支架工作阻力数据时序分布差异化,同时生产过程存在非线性和不确定性等特点,严重影响数据驱动模型的预测精度。因此,针对综采工作面液压支架支护过程中耦合变工况影响支架工作阻力数据分布导致的预测模型失准的问题,提出一种基于流形正则域适应函数链接预测误差集成算法的综采工作面矿压预测方法。该方法首先采用流形正则域适应算法寻找特征映射矩阵,将源域和目标域数据的特征信息统一映射至公共空间,以保持耦合变工况下源域和目标域数据几何结构分布一致性;然后基于函数链接...

回顾《煤炭科学技术》杂志推动和见证中国煤炭开采技术及装备50年发展与创新实践的发展概况,阐述从煤矿机械化到煤矿智能化的创新历程并重点分析采煤机装备技术研发支撑煤炭开发工艺变革,综述煤矿装备智能化迭代发展并提出煤矿装备智能化发展思路。煤炭开采技术历经炮采、普通机械化开采、综合机械化开采、智能化开采4次重大技术变革,实现了煤炭生产力的巨大进步。采煤机装备研发支撑煤炭开发工艺变革,液压支架支护理论、设计方法、支架架型结构和制造技术的创新支撑实现我国液压支架产品由低端到高端的突破;采煤机制造工艺、机型适应性和监控系统等短板技术攻坚取得重大进展,采高0.8~9.0 m全系列采煤机满足我国煤矿高效生产要求,智能化水平不断提升;大运量长运距工作面刮板输送机关键技术不断突破,450 m超长工作面大运量刮板输...

复杂条件煤层地质条件参数变化数量多、参数变化范围大,其智能化开采是当前迫切需要解决的难题。分析了我国不同区域煤矿的主要地质条件特征及面临的问题,指出相较于综合机械化采煤,智能化开采对地质保障度的要求更高。地质条件越复杂,控制系统就越需要更精准的感知、更快速的分析与决策、更高的数据传输速率。以两淮地区“三软”煤层开采为例,探讨了其在智能化开采过程中面临的问题:煤壁频繁片帮、刮板输送机上窜下滑、相邻支架错位及咬合不紧密、护帮板不整齐、支架扎底、超前巷道变形,指出围岩(顶底板、煤壁)条件、煤层走向/倾向角度、矿压及超前巷道稳定性是影响工作面正常连续开采的5个因素。为解决上述5个因素条件参数变化带来的问题,需要从围岩参数感知、趋势分析、精细化控制、动力系统适应、自适应决策等方面研发出...

针对工作面液压支架姿态传统接触式测量方法存在的传感器数量多、故障率高、解算误差大、可视性差等问题,建立了一种基于支架运动机理的液压支架姿态视觉测量模型,提出了一种基于深度视觉原理的液压支架支撑高度与顶梁姿态角测量方法,并搭建了测量系统。该测量方法通过在液压支架顶梁上布设RGB-D相机,利用深度视觉技术获取液压支架底座彩色信息和深度信息并实现二者数据流的同步,通过ORB算法和FLANN算法实现底座特征点的快速提取与匹配,基于空间3D-3D的ICP模型估计相邻时刻相机位姿变化,结合液压支架姿态视觉测量模型设计姿态解算算法完成支撑高度和顶梁姿态角参数解算。测量实验结果表明:该方法液压支架姿态参数解算速度快,稳定性好,实现了液压支架内部姿态的非接触实时性监测,同时该姿态解算算法可保证液压支架支撑高度测量绝对...

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...

液动力计算模型是液压阀建模和特性分析的基础和前提,液压支架用换向阀流道复杂,其液动力的分析计算与常规液压阀不同,且这种复杂流道下的液动力大小不易通过试验测试得到,计算模型也无法得到较好的验证。为解决这个问题,建立了液压支架用换向阀的复杂流道模型,利用2个控制体将流道划分为两部分,采用理论计算与流场仿真的方法分别研究阀口处和阀芯折弯流道处的液动力,并根据流场分布特征对传统液动力计算公式进行修正,得到了相应的修正系数;而在液动力的验证方法上,不采用传统的直接测试法,而是分别将修正前和修正后的液动力计算公式应用到液压支架用1000L/min的换向阀数学建模中,通过对比2种情况下换向阀动态特性的仿真结果与试验结果,间接验证液动力修正模型的准确性,避免了直接测试法在应对复杂流道问题时的不足。2种情况下的...