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基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法 被引量:1
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作者 张帆 邵光耀 +1 位作者 李昱翰 李玉雪 《工矿自动化》 CSCD 北大核心 2024年第6期23-29,45,共8页
受深部开采冲击地压等地质灾害扰动的影响,存在矿井超前支护系统自感知能力差、智能抗冲自适应能力弱、缺乏决策控制能力等问题。针对上述问题,提出了一种基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法。通过多源传... 受深部开采冲击地压等地质灾害扰动的影响,存在矿井超前支护系统自感知能力差、智能抗冲自适应能力弱、缺乏决策控制能力等问题。针对上述问题,提出了一种基于数字孪生和深度强化学习的矿井超前液压支架自适应抗冲支护方法。通过多源传感器感知巷道环境和超前液压支架支护状态,在虚拟世界中创建物理实体的数字孪生模型,其中物理模型精确展现超前液压支架的结构特征和细节,控制模型实现超前液压支架的自适应控制,机理模型实现对超前液压支架自适应支护的逻辑描述和机理解释,数据模型存储超前液压支架实体运行数据和孪生数据,仿真模型完成超前液压支架立柱仿真以实现超前液压支架与数字孪生模型虚实交互。根据基于深度Q网络(DQN)的超前液压支架自适应抗冲决策算法,对仿真环境中巷道抗冲支护进行智能决策,并依据决策结果对物理实体和数字孪生模型下达调控指令,实现超前液压支架智能控制。实验结果表明:立柱位移与压力变化一致,说明超前液压支架立柱仿真模型设计合理,从而验证了数字孪生模型的准确性;基于DQN的矿井超前液压支架自适应抗冲决策算法可通过调节液压支架控制器PID参数,自适应调控立柱压力,提升巷道安全等级,实现超前液压支架自适应抗冲支护。 展开更多
关键词 矿井智能抗冲 超前液压支架 自适应支护 数字孪生 深度强化学习 深度Q网络 DQN
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顺槽大采高超前液压支架液压控制系统设计与仿真分析
2
作者 顾建新 《科学技术创新》 2024年第7期145-148,共4页
为满足顺槽大采高超前液压支架的自动化控制的需求,本文结合顺槽支护时超前液压支架的电控及手动控制需求,围绕这两方面需求针对性设计对应控制回路,然后依次构建了各回路的仿真分析模型,再运用AMESim液压仿真软件展开仿真分析,结合仿... 为满足顺槽大采高超前液压支架的自动化控制的需求,本文结合顺槽支护时超前液压支架的电控及手动控制需求,围绕这两方面需求针对性设计对应控制回路,然后依次构建了各回路的仿真分析模型,再运用AMESim液压仿真软件展开仿真分析,结合仿真结果分析各回路的位移变化情况并针对性调整回路,仿真结果证实,液压控制系统设计方案能够实现煤矿顺槽的自动支护,可以保证煤炭开采过程的安全。 展开更多
关键词 顺槽支护 超前液压支架 液压控制系统
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煤矿大采高超前液压支架关键部件强度及应用效果分析
3
作者 默青 《机械管理开发》 2024年第5期52-54,共3页
基于煤矿顺槽围岩控制机理,介绍了一种大采高超前液压支架结构设计。为验证此结构设计的可行性,先采用仿真分析方法进行有限元仿真分析,初步确认结构设计有效性后,将大采高超前液压支架结构设计应用于工程实践,进一步检验结构设计应用... 基于煤矿顺槽围岩控制机理,介绍了一种大采高超前液压支架结构设计。为验证此结构设计的可行性,先采用仿真分析方法进行有限元仿真分析,初步确认结构设计有效性后,将大采高超前液压支架结构设计应用于工程实践,进一步检验结构设计应用价值。最终综合确认大采高超前液压支架结构设计具有较强可行性。 展开更多
关键词 大采高 超前液压支架 有限元仿真分析
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基于信息融合技术的超前液压支架姿态感知方法及实验验证 被引量:3
4
作者 张坤 孙政贤 +8 位作者 刘亚 李玉霞 杜明超 马英 魏训涛 徐亚军 王鑫 余铜柱 丁超 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2023年第S01期345-356,共12页
超前耦合支护系统空间姿态动态监测方法融合了众多的先进感知传感器,而单一感知传感器间相对独立,无法融合由于复杂扰动变化引起的超前液压支架组的空间姿态动态信息和相对位置信息反馈。采用多传感器系统协同作业的原理,结合超前液压... 超前耦合支护系统空间姿态动态监测方法融合了众多的先进感知传感器,而单一感知传感器间相对独立,无法融合由于复杂扰动变化引起的超前液压支架组的空间姿态动态信息和相对位置信息反馈。采用多传感器系统协同作业的原理,结合超前液压支架组相对位置调整、移架和顶底板变形引起的2种典型空间姿态变化情况,提出一种基于信息融合技术的超前液压支架组姿态感知方法。采用超声波测距传感器测量超前液压支架组与巷帮相对位置动态信息,将小于安全距离进行位置调整过程中所引发的超前液压支架组空间姿态变化视为航向角度的动态变化,实现超前液压支架组位置调整、移架过程的空间姿态感知。采用九轴姿态传感器感知支架顶梁、底座和连杆机构的姿态动态变化信息,利用卡尔曼滤波算法融合单个姿态传感器各轴姿态数据,抑制测量过程中噪声的影响,利用自适应加权融合算法将所有姿态传感器具有相同变化趋势的同轴数据进行融合,实现对超前液压支架组空间姿态数据的动态融合感知。最后使用超前液压支架组空间姿态感知实验台对所提出的超前液压支架组空间姿态感知方法进行实验验证分析。实验结果表明:横滚角融合结果最大误差为0.0243°,最小误差为0.0016°,平均绝对误差为0.0048°,偏航角融合结果最大误差为0.0276°,最小误差为0.0012°,平均绝对误差为0.0047°,验证了所提出的姿态感知方法的准确性。 展开更多
关键词 超前液压支架 姿态感知 信息融合 自适应加权算法 实验验证
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深井综放面沿空顺槽超前液压支架选型研究 被引量:45
5
作者 刘金海 姜福兴 +2 位作者 孙广京 卢诗祥 张德飞 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2012年第11期2232-2239,共8页
支架选型是应用顺槽超前液压支架支护技术的关键。以新巨龙矿井1302工作面沿空顺槽超前液压支架选型为工程背景,分析沿空面侧向岩层结构与首采面的差异及综放面沿空顺槽支架–围岩关系。基于力矩平衡关系,建立确定沿空顺槽超前支护强度... 支架选型是应用顺槽超前液压支架支护技术的关键。以新巨龙矿井1302工作面沿空顺槽超前液压支架选型为工程背景,分析沿空面侧向岩层结构与首采面的差异及综放面沿空顺槽支架–围岩关系。基于力矩平衡关系,建立确定沿空顺槽超前支护强度的力学模型,提出以岩层回转角为控制对象的观点;采用基本顶位态方程对沿空顺槽围岩变形进行预计,运用弹性力学理论计算煤柱及沿空顺槽实体帮的承载力,并以不发生"挤架"为原则,推导出基本顶的临界回转角为2.7°,沿空顺槽超前支护的临界强度为0.50 MPa,从而选择型号为ZTC30000/25/50的液压支架。最后,应用沿空顺槽表面位移观测结果,验证所选支架的合理性。研究结果对沿空顺槽超前支护强度的确定及支架选型具有参考意义。 展开更多
关键词 采矿工程 综放面 沿空顺槽 超前液压支架 选型 变形预计
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超前液压支架与围岩耦合支护系统及其适应性研究 被引量:64
6
作者 王国法 牛艳奇 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第9期19-25,共7页
为解决工作面采动应力影响范围内动压巷道的支护难题,采用数值模拟和现场监测相结合的研究手段,分析采动应力影响范围和分布规律,得出了东滩煤矿深部综放工作面沿空巷道超前支承压力影响范围宽为45-68 m;榆神矿区坚硬完整围岩大断面巷... 为解决工作面采动应力影响范围内动压巷道的支护难题,采用数值模拟和现场监测相结合的研究手段,分析采动应力影响范围和分布规律,得出了东滩煤矿深部综放工作面沿空巷道超前支承压力影响范围宽为45-68 m;榆神矿区坚硬完整围岩大断面巷道超前影响距离为20-30 m,相对剧烈影响段在20 m内。提出"低初撑、高工阻"非等强耦合支护理念和超前支护设计原理,并采取凹凸型顶梁结构、增大移架步距、带压擦顶移架、交替迈步自移、增设调架机构等措施,使超前加强支护系统与锚网索支护系统相匹配,实现超前支护系统与围岩强度耦合、结构耦合以及稳定性耦合,增强系统适应性,达到协同支护的目的。同时,研制出适应不同开采技术条件、不同开采方式的一系列超前液压支架,并在多个矿区推广应用,取得了良好使用效果。 展开更多
关键词 采动应力 动压巷道 超前液压支架 支护系统 围岩耦合
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基于NSGA-Ⅱ算法的超前液压支架多目标优化设计 被引量:6
7
作者 牛艳奇 刘伟 张德生 《机械强度》 CAS CSCD 北大核心 2015年第3期450-455,共6页
针对超前液压支架连杆断裂问题,在相同外载荷下以超前支架连杆受力绝对值之和、长度之和最小为目标函数,建立了多目标优化模型。采用NSGA-Ⅱ算法求解优化模型,使用模糊集合理论的方法选择最优解,并在Matlab环境下编制成可视化计算程序,... 针对超前液压支架连杆断裂问题,在相同外载荷下以超前支架连杆受力绝对值之和、长度之和最小为目标函数,建立了多目标优化模型。采用NSGA-Ⅱ算法求解优化模型,使用模糊集合理论的方法选择最优解,并在Matlab环境下编制成可视化计算程序,应用此程序优化ZTC16044/27/50超前液压支架参数,优化后连杆长度之和下降17.28mm,最大受力减小349.12 k N。ZTC16044/27/50在红柳林煤矿连续运行中未出现连杆断裂事故,为提高超前液压支架综合性能提供了有效途径。 展开更多
关键词 超前液压支架 四连杆机构 多目标优化设计 NSGA-Ⅱ
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综采工作面巷道超前液压支架选型设计及展望 被引量:38
8
作者 郭继圣 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2016年第11期30-35,共6页
针对我国巷道超前液压支架支护技术存在设计标准缺失、对顶板反复支撑、运输巷道配套复杂等技术难题,采用理论分析、数值模拟等方法对巷道超前段支护参数、架型设计、配套方式等进行分析。研究结果表明:由于巷道超前段受重复采动及锚杆... 针对我国巷道超前液压支架支护技术存在设计标准缺失、对顶板反复支撑、运输巷道配套复杂等技术难题,采用理论分析、数值模拟等方法对巷道超前段支护参数、架型设计、配套方式等进行分析。研究结果表明:由于巷道超前段受重复采动及锚杆、锚索支护的影响,可以采用现场实测与数值模拟相结合的方法确定合理的巷道超前支护距离与支护强度。基于不同的巷道断面尺寸及支护要求,一般选择四连杆式或伸缩杆式超前液压支架,前者具有抗弯、抗扭性强的优点,适用于大断面巷道,而后者则具有结构简单、质量轻等优点,更适用于小断面巷道。巷道超前液压支架是大型巷道超前支护的主要发展方向,但仍然存在对顶板反复支撑破坏、配套空间狭窄等技术难题。 展开更多
关键词 巷道超前支护 超前液压支架 架型结构 设备配套
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基于虚拟样机的自移式超前液压支架的开发 被引量:1
9
作者 李霞 王永安 《液压与气动》 北大核心 2006年第5期36-38,共3页
针对传统液压支架开发模式存在的弊端,论文提出应用虚拟样机(VP)技术开发自移式超前液压支架。论文介绍了自移式超前液压支架VP系统的内部结构,阐述了子系统的功能与实现方式,探讨了子系统与ADAMS内核的集成方式,实现了基于VP技术的自... 针对传统液压支架开发模式存在的弊端,论文提出应用虚拟样机(VP)技术开发自移式超前液压支架。论文介绍了自移式超前液压支架VP系统的内部结构,阐述了子系统的功能与实现方式,探讨了子系统与ADAMS内核的集成方式,实现了基于VP技术的自移式超前液压支架的开发。 展开更多
关键词 虚拟样机 自移式超前液压支架 子系统 ADAMS
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整体顶梁式运输顺槽超前液压支架研究 被引量:1
10
作者 王鹏 朱庆波 鲍鹏飞 《内蒙古煤炭经济》 2020年第22期171-172,共2页
本文针对开采矿区的实际情况,设计了一款整体顶梁式运输顺槽超前液压支架,介绍了该支架的结构特点、工艺参数、工作原理,经过实践证明,该支架具有顶板适应性强、支护强度高等特点,提高了综采工作面的作业效率和安全性。
关键词 超前液压支架 整体顶梁 综采
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综采工作面巷道超前液压支架关键结构参数优化设计 被引量:9
11
作者 张金虎 《煤矿机械》 北大核心 2020年第7期4-6,共3页
为提高综采工作面超前支护的品质,采用现场实测和数值模拟相结合的方法对巷道超前段支护参数、架型结构等进行分析。基于"低初撑、高工阻"、非等强耦合支护策略,设计凹凸形机构、大缸径推移千斤顶等结构,实现超前液压支架被... 为提高综采工作面超前支护的品质,采用现场实测和数值模拟相结合的方法对巷道超前段支护参数、架型结构等进行分析。基于"低初撑、高工阻"、非等强耦合支护策略,设计凹凸形机构、大缸径推移千斤顶等结构,实现超前液压支架被动支护与锚杆等主动支护系统协调匹配。开发的超前液压支架在多个矿区推广应用并取得了良好效果。 展开更多
关键词 巷道超前支护 超前液压支架 关键结构 优化设计
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基于5G的超前液压支架姿态检测技术研究 被引量:4
12
作者 张建 丁建宽 +2 位作者 李让 王慧 王鑫 《煤矿机械》 2022年第7期39-41,共3页
随着煤矿智能化的快速发展,为适应煤矿智能化发展需要,设计一种基于5G通信的超前液压支架姿态检测系统,采用分布式边缘检测系统,以矿用5G通信技术为基础,以矿用5G基站、矿用交换机、服务器等通信设备为传输平台,实现超前液压支架位姿的... 随着煤矿智能化的快速发展,为适应煤矿智能化发展需要,设计一种基于5G通信的超前液压支架姿态检测系统,采用分布式边缘检测系统,以矿用5G通信技术为基础,以矿用5G基站、矿用交换机、服务器等通信设备为传输平台,实现超前液压支架位姿的实时检测以及调整,大幅度提高了超前支护效率。 展开更多
关键词 煤矿智能化 5G通信 超前液压支架 姿态检测 位姿调整
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防冲击超前液压支架的研究与应用 被引量:1
13
作者 韩华栋 《煤矿机械》 2021年第1期123-124,共2页
针对煤矿综采工作面冲击地压造成的事故,设计一种防冲击超前液压支架,解决由于支护效果差导致的帮鼓、底鼓及顶板下沉等问题。该支架对顶板、底板的适应性较强,且对顶板岩层的破坏较小。
关键词 防冲击 超前液压支架 辅助推移 抬底装置 旋转联接头
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工作面顺槽超前液压支架的研制及应用 被引量:24
14
作者 罗文 《煤炭工程》 北大核心 2009年第11期98-99,共2页
文章论述了即能满足工作面超前支护,又能实现取消普通超前单体支护的一种新型工作面巷道超前液压支架的原理、结构、技术特征和使用效果,为今后综采工作面巷道超前支护机械化提供一种新思路。
关键词 超前液压支架 超前支护 应用
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大采高四连杆超前液压支架的研制与应用 被引量:7
15
作者 张佃斌 郭玉峰 《煤炭技术》 CAS 北大核心 2009年第12期22-23,共2页
目前我国绝大多数煤矿大采高综采工作面两巷维护仍然使用木棚做顶梁、单体支柱等传统的支护方式,这种支护方式支护强度低,安全可靠性差,工人劳动强度大。针对上述问题提出了采用四连杆超前液压支架的支护技术。介绍了四连杆超前液压支... 目前我国绝大多数煤矿大采高综采工作面两巷维护仍然使用木棚做顶梁、单体支柱等传统的支护方式,这种支护方式支护强度低,安全可靠性差,工人劳动强度大。针对上述问题提出了采用四连杆超前液压支架的支护技术。介绍了四连杆超前液压支架在大采高综采工作面两巷的选型设计,实际应用也表明该项技术支护效果、经济效益良好。 展开更多
关键词 大采高 四连杆超前液压支架 煤矿
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单元型巷道超前液压支架的研制 被引量:6
16
作者 周海龙 《煤矿机械》 北大核心 2020年第11期54-55,共2页
针对传统大型超前液压支架存在的重量大、支护安全性差以及移动缓慢、笨拙等问题,研制了一种单元型巷道超前液压支架,该支架具有重量轻、移动迅速、稳定性高、通风效果好、支护能力强、支撑面积大等特点,可以有效保证支护的安全性,提高... 针对传统大型超前液压支架存在的重量大、支护安全性差以及移动缓慢、笨拙等问题,研制了一种单元型巷道超前液压支架,该支架具有重量轻、移动迅速、稳定性高、通风效果好、支护能力强、支撑面积大等特点,可以有效保证支护的安全性,提高支护效率,降低支护成本,实现了煤矿的高产高效,具有良好的社会和经济效益。 展开更多
关键词 巷道支护 超前支架 支护技术 单元型超前液压支架
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沿空巷道循环前移超前液压支架的研究 被引量:3
17
作者 赵峰 冯川 +1 位作者 李娜 张士波 《煤矿机械》 2016年第8期99-100,共2页
在充分总结国内外顺槽支护实践经验的基础上,结合沿空掘巷顺槽巷道的矿压分布特点,针对沿空掘巷顺槽巷道支护强度高、顶板破碎严重等关键及薄弱环节,设计了一套能够适应工作面沿空掘巷轨道顺槽支护生产条件的超前支护液压支架,避免对顶... 在充分总结国内外顺槽支护实践经验的基础上,结合沿空掘巷顺槽巷道的矿压分布特点,针对沿空掘巷顺槽巷道支护强度高、顶板破碎严重等关键及薄弱环节,设计了一套能够适应工作面沿空掘巷轨道顺槽支护生产条件的超前支护液压支架,避免对顶板的反复支撑,改善了轨道顺槽的支护问题。 展开更多
关键词 循环前移 超前液压支架 反复支撑 沿空巷道
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小纪汗煤矿超前液压支架的选型计算及应用 被引量:2
18
作者 何光辉 方三来 王立志 《煤矿机械》 北大核心 2020年第7期137-139,共3页
目前,国内煤矿井下综采工作面巷道多采用多排单体支柱加高强度工字钢棚梁进行超前支护,巷道两帮无法进行维护,支护效果不理想,工人劳动强度大,成本高,回柱危险性大,并且严重影响人员通行。随着机械化程度和采煤产量的快速提高,急需改变... 目前,国内煤矿井下综采工作面巷道多采用多排单体支柱加高强度工字钢棚梁进行超前支护,巷道两帮无法进行维护,支护效果不理想,工人劳动强度大,成本高,回柱危险性大,并且严重影响人员通行。随着机械化程度和采煤产量的快速提高,急需改变目前的支护方式,所以巷道超前支架的研究显得尤为重要。小纪汗煤矿开采煤层深度超过400 m,开采煤层厚度较大,顶板压力显现明显;底板岩性强度较低,局部易产生底鼓现象。针对此现象,特对巷道超前液压支架进行选型计算,并介绍应用效果。 展开更多
关键词 超前支护 超前液压支架 煤矿 选型
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基于Terzaghi理论的综采面超前液压支架静力学分析 被引量:2
19
作者 傅继龙 《煤矿机械》 北大核心 2020年第6期72-74,共3页
为研究在巷道围岩垮落这类危险工况下的超前液压支架支护性能,基于Terzaghi理论计算围岩应力,并推导出超前液压支架最大支护强度,采用Pro/E构建了超前液压支架的三维实体模型,利用ANSYS软件对超前液压支架顶梁施加围岩压力并进行静力学... 为研究在巷道围岩垮落这类危险工况下的超前液压支架支护性能,基于Terzaghi理论计算围岩应力,并推导出超前液压支架最大支护强度,采用Pro/E构建了超前液压支架的三维实体模型,利用ANSYS软件对超前液压支架顶梁施加围岩压力并进行静力学分析,仿真结果表明:超前液压支架的顶梁、底座、前后立柱的最大应力值分别为392 MPa、17 MPa、104 MPa和154 MPa,均远小于超前液压支架主要材料Q690的屈服强度,说明超前液压支架支护性能满足在这种危险工况下的使用条件。 展开更多
关键词 超前液压支架 非等强支护 静力学分析
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基于5G的超前液压支架智能导航技术研究 被引量:4
20
作者 王利欣 《煤矿机械》 2022年第8期210-212,共3页
随着煤矿开采智能化的高质量发展,井下开采装备的智能化以及无人化对实现煤矿智能化至关重要。传统超前液压支架导航依靠数据传输线连接各传感器进行数据传输与融合计算,存在着数据传输慢、导航精度低等问题。为了提高数据传输速度以及... 随着煤矿开采智能化的高质量发展,井下开采装备的智能化以及无人化对实现煤矿智能化至关重要。传统超前液压支架导航依靠数据传输线连接各传感器进行数据传输与融合计算,存在着数据传输慢、导航精度低等问题。为了提高数据传输速度以及导航精度,设计了一种基于5G通信的超前液压支架智能导航系统。依赖于日益成熟的5G通信技术与传感器间的软硬件结合,采用分布式控制系统,以5G通信技术为基础,5G基站、交换机、服务器等通信设备为传输平台,形成视觉与毫米波雷达的多源信息融合,实现超前液压支架智能导航,大幅度提高了超前支护效率,为超前液压支架的自主导航提供新的解决方案。 展开更多
关键词 5G通信 超前液压支架 智能导航 煤矿智能化
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