深部复杂工作面围岩-支架动态耦合关系及智能调控策略
任怀伟1
巩师鑫1
刘凯2
韩哲1
张帅1
1.中煤科工开采研究院有限公司,北京 100013;煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 1000132.煤炭科学研究总院 开采研究分院,北京 100013
摘要：深部复杂条件煤层开采地应力高,围岩变形破坏严重,走向和倾向倾角起伏变化大.工作面不同位置的围岩压力、空间形态差异显著,支护技术条件复杂.现有工作面支护装备多为单一、固定功能参数设计,对围岩动态变化的适应能力不足,难以满足复杂条件煤层智能化开采需求.以淮南矿区某示范煤矿千米深井厚煤层超长工作面为例,提出了工作面围岩-支架力耦合(大小、方向和作用点)分析和空间态势、位移耦合分析方法,揭示深部超长工作面覆岩分区破断、压力动态迁移时空演化特征及规律,构建了基于深度学习神经网络的"压力-位姿"融合预测模型,提前预测和判断工作面围岩和装备的力位状态;基于非参数聚类算法提出了液压支架工作阻力和位姿分区准则,建立了不同分区的支护和位姿控制方法;研发了复杂条件工作面"三测两控一平台"智能分析决策系统,实现围岩状态、装备压力和空间信息的综合感知及决策控制,大幅提升装备适应煤层条件渐变或突变扰动的能力.示范工作面应用结果表明:系统有效提升复杂条件工作面支护装备的适应性和灵活性.在采用超长工作面布置,采高范围5.0～6.2 m、倾向平均倾角 14°、走向最大倾角 17°条件下,平均每天割煤 5 刀,开采速度提升38.29%.示范应用 3个月,推进 210.2 m,采煤总量近 60 万t,实现了淮南地区深部"三软"煤层大采高安全高效开采.本研究提出了适应深部复杂煤层特征的智能化开采方法,为深部煤炭资源的安全高效开采提供了技术支撑.
关键词：千米深井智能开采液压支架群组数据分析分区协同
分类号：TD355(矿山压力与支护)
资助基金：国家自然科学基金(52274207)国家自然科学基金(51874174)国家自然科学基金(51834006)
论文发表日期：2026-02-28
在线出版日期：2026-03-10（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：15( 187-201 )
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