綜采放頂煤液壓支架智能控制技術(shù)研究.pdf

1、論文以大唐龍王溝煤礦大采高綜放智能化項目為工程依托，從分析大采高綜放工作面液壓支架與圍巖頂煤耦合關(guān)系入手，應用隨機散體介質(zhì)流理論研究解析放頂煤工藝過程，提出綜采放頂煤液壓支架智能化放煤控制方法，對綜放液壓支架自適應控制系統(tǒng)進行研究，實現(xiàn)對支架的工作姿態(tài)、受力狀態(tài)、支護質(zhì)量和放煤工況等實時監(jiān)測和智能耦合控制目標。
　　根據(jù)大唐龍王溝煤礦工作面煤層賦存條件，設計研制了ZFY18800/28/53D型兩柱掩護式放頂煤液壓支架，以本支架為

2、模型，分析解析大采高放頂煤液壓支架―圍巖頂煤耦合關(guān)系，建立兩柱大采高放頂煤液壓支架與圍巖頂煤的智能耦合模型，根據(jù)本液壓支架在工作過程中常出現(xiàn)的姿態(tài)，推導出兩柱放頂煤液壓支架姿態(tài)調(diào)整算法公式，該算法可以準確的測算出液壓支架在不同姿態(tài)下合力作用點的位置，解決了大采高放頂煤液壓支架合力作用點位置始終難以確定的難題，液壓支架支護質(zhì)量智能監(jiān)控和電液控制系統(tǒng)以該算法為基礎，通過智能感知、智能決策和電液執(zhí)行過程，實現(xiàn)液壓支架姿態(tài)的自動調(diào)整，為放頂煤液

3、壓支架實現(xiàn)智能化控制奠定基礎。
　　以放礦學理論為基礎，結(jié)合綜采放頂煤實際過程，采用隨機介質(zhì)放礦理論進行研究放頂煤過程，分別在采放比為1：1、1：2與1：3和放煤步距兩刀一放的條件下對單輪順序放煤、單輪間隔放煤、多輪順序放煤、多輪間隔放煤和分段多窗口多輪放煤5種不同放煤方式進行數(shù)值模擬，確定在合理的采放比、放煤步距條件下的最佳放煤方式，實現(xiàn)高回收率、低含矸率的高效放煤目標。
　　提出兩種自動化智能化放煤控制方式：一種方法是通

4、過總結(jié)長期綜放實踐經(jīng)驗，制定了放頂煤時序控制與人工干預協(xié)調(diào)控制的自動化放煤控制機制，通過液壓支架電液控制系統(tǒng)實現(xiàn)自動化放煤，這是一種實用高效的綜放控制方法。針對放煤過程中出現(xiàn)過放狀況和欠放問題，提出了基于果蠅優(yōu)化算法和RBF混合算子的放頂煤時間預測方法。采用徑向神經(jīng)網(wǎng)絡建立以開采深度、煤層強度、頂煤節(jié)理裂隙、夾矸層厚度等因素作為輸入，以散體流動參數(shù)1122?,?,?,?,?,?為輸出的神經(jīng)網(wǎng)絡模型，為提高神經(jīng)網(wǎng)絡的預測精度，采用果蠅優(yōu)化

5、算法對網(wǎng)絡中的Spread進行優(yōu)化；將煤塊視為連續(xù)流動的隨機介質(zhì)，應用隨機介質(zhì)放礦理論，通過斜壁邊界散體移動概率密度方程，建立以神經(jīng)網(wǎng)絡預測輸出的散體流動參數(shù)為變量的放頂煤時間預測模型，最后通過實驗對模型預測精度進行驗證，該算法實現(xiàn)放頂煤時間變化的自適應，為綜放液壓支架實現(xiàn)放煤過程的智能化決策奠定了基礎。
　　另一種方法是通過在支架尾梁上安裝振動信號傳感器，監(jiān)測頂煤冒放過程，識別煤巖，智能決策放頂煤控制機制，通過液壓支架電液控制系

6、統(tǒng)實現(xiàn)智能化放頂煤，對此方法進行了井下試驗研究，但仍需在實際放煤過程不斷的發(fā)展完善。
　　研發(fā)了液壓支架支護質(zhì)量綜合監(jiān)測保障系統(tǒng)，與支架電液控制系統(tǒng)集成，形成綜放液壓支架自適應控制系統(tǒng)，液壓支架支護質(zhì)量綜合監(jiān)測保障系統(tǒng)通過液壓支架姿態(tài)無線微功耗自供電實時監(jiān)測、液壓支架受力狀態(tài)無線微功耗自供電實時監(jiān)測、液壓支架支護質(zhì)量實時監(jiān)測與預警、液壓支架支護質(zhì)量綜合保障信息四部分實現(xiàn)了對液壓支架綜合支護質(zhì)量的智能監(jiān)測，該系統(tǒng)經(jīng)過現(xiàn)場試驗及大量實