基于差分非平稳Transformer的液压支架立柱压力预测

液压支架立柱压力预测是回采工艺决策的重要依据,也是确保围岩稳定的基础信息之一。然而,液压支架立柱压力虽然具有一定的规律性,却无法用简单的数学模型进行预测;且在回采过程中,支架不接顶、顶板破碎、传感器检测误差等带来大量的随机噪声,使得压力数据劣化为非平稳时间序列,给压力的预测带来的很大的困难。本文在Transformer基础上,提出一种差分非平稳Transformer模型,在Transformer的编码器和解码器中分别引入差分归一化和反归一化操作,以提升序列的平稳性。同时,在Transformer中采用去平稳注意力机制,计算序列元素之间的关联关系,以增强模型的预测能力。在真实的煤矿支架立柱数据集上的对比实验表明,本文提出的差分非平稳Transformer的预测效果达到0.674,表现明显优于LSTM、Transformer和非平稳Transformer模型。

基于模型迁移和SVM的煤矿电网单相接地电容电流预测方法

针对智慧化矿山背景下煤矿电网单相接地电容电流预测精度低和智能预测实现困难的问题,提出了一种单相接地电容电流智能预测方法。采用模型迁移思想扩充矿用橡套软电缆的电容电流样本数据,以解决智能预测中电容电流数据不完备的问题;基于Sobol’敏感性方法分析了影响单相接地电容电流的关键因素及其各因素的交互关系,确定智能预测模型输入特征量;在此基础上,通过基于稀疏技术的支持向量机建立煤矿电网单相接地电容电流智能预测模型,并引入鲸鱼算法优化预测模型超参数,克服了电容电流数据样本容量小的不足。采用厂家测试数据及多家煤矿电网现场实测数据进行试验,结果表明:电缆绝缘层外径和绝缘层内径是影响单相接地电容电流的关键因素;所提方法预测煤矿电网单相接地电容电流的平均误差为2.26%,相较于现有预测方法,误差分别下降了34.19%,24.91%和7.40%。该方法实现了煤矿电网单相接地电容电流的准确预测,并为其智能化预测提供了新思路。

基于MATLAB大采高液压支架稳定性仿真研究

针对液压支架存在失稳等重大安全隐患,以某型大采高液压支架为研究对象,对支架前倾、后仰、侧翻、滑移4种失稳进行分析,运用MATLAB仿真的方法对不同采高、底座宽度、极限倾角、煤层倾角、加载载荷下的支架重心高度等进行仿真分析和研究。研究结果表明:随着支架极限倾角的增加,支架重心高度呈现逐渐减小的趋势;随着支架底座宽度增加,支架重心高度呈现逐渐增加的趋势;随着采高高度的增加,最大、最小煤层倾角呈现逐渐减小的趋势;随着支架底座宽度增加,最大、最小煤层倾角呈现逐渐增加的趋势;随着加载载荷增加,煤层倾角呈现逐渐减小的趋势。该研究为液压支架稳定性、安全可靠性提高等方面提供理论基础。

深地煤炭资源安全高效智能化开采关键技术与实践

深地煤炭资源地质赋存复杂,智能化开采是深地资源安全、高效、绿色发展的必由之路。智能化开采成套技术与装备能否适应千米深井复杂地质环境、控制围岩稳定并驱动装备跟随煤层自动推进是影响煤炭安全高效开采、减少作业人员、降低劳动强度的关键。山东能源集团聚焦千米深井智能化开采围岩控制理论,提出了以强度耦合、刚度耦合和稳定性耦合为核心的支架-围岩智能耦合关系,并形成与之相适应的智能耦合控制逻辑;为突破超大采高智能综采开采工艺及超高煤壁围岩控制技术瓶颈,提出了超大采高液压支架工作阻力“双因素控制法”,发明了三滚筒采煤机及其配套开采方法,研制了与超大采高智能综采相匹配的液压支架及配套系统;针对超大采高综放开采智能化放煤理论与围岩控制难题,提出超大采高综放支架-围岩耦合协调采放空间控制方法,创新了超大采高综放“马鞍形”开采工艺,研制了7 m超大采高智能综放开采液压支架及配套系统;研发了无反复支撑、快速循环自移的单元式超前支架,解决了回采巷道超前支护距离长、支护技术与装备适应性差的问题;开发了基于惯导和精准地质模型的智能采煤控制系统,解决了深部矿井工作面设备智能控制及困扰连续生产的难题;搭建了千米深井智能化开采综合管控平台,实现了千米深井重大灾害多源异构数据融合与管控。上述核心技术在山东能源集团赵楼煤矿7302工作面、东滩煤矿3308工作面等多个工作面进行了智能化开采示范建设,取得了良好的应用效果,所获成果整体推动了我国深地煤炭资源安全高效智能化开采水平,可以为类似矿井智能化工作面建设提供理论与技术借鉴。

基于数字孪生的液压支架群跟机工艺虚拟调试方法

针对物理综采工作面“三机”跟机自动化工艺参数调试周期长,费用成本高,以及工作环境搭建困难等问题,基于数字孪生技术,研究了液压支架群跟机行为工艺虚拟调试关键技术。首先基于现代建模技术构建了1∶1构综采“三机”孪生体,利用虚拟现实引擎对综采“三机”运动单元进行了虚拟重构和虚拟仿真;然后基于现代设计理论,依据“三机”协同原则实现了跟机自动化过程中的不同参数配置,建立了采煤工艺的支架行为工艺决策模型和支运装备直线度协同控制模型,并在虚拟场景中对决策模型进行预演;最后利用TCP协议建立了虚实交互通道,通过半实物仿真试验对决策模型进行了验证。结果表明:虚拟场景在执行采煤工艺时可对物理工作面场景进行精准复现,通过支架群行为决策模型可提前对液压支架工艺行为进行决策规划,通过反向控制试验可对支架控制器进行实时虚实交互,有望克服井下调试环境阻碍,对综采“三机”电液控程序的合理制定与修正提供参考价值。

煤矿智能化液压支架控制系统研究

煤矿智能化开采是煤炭行业未来发展的重要方向。智能化开采的关键技术之一是智能化液压支架控制,其主要作用是实现煤矿井下集控、地面远控,保障煤矿自动化生产。重点分析了智能化液压支架控制系统的配置,主要包括液压支架电液控制系统、工作面视频监控系统、工作面人员定位系统、工作面自动找直系统、工作面智能化集中控制系统等。可以为煤矿智能化提供一定的技术参考。

薄煤层工作面“三机”设备选型及布置

为进一步提升煤矿极近距离煤层的开采效率和安全性,降低煤炭开采成本,以某14号煤层为研究对象,结合相关理论计算公式对液压支架、采煤机以及刮板输送机的核心指标进行核算并完成设备的确定;对所选型的综采设备在现场进行布置并对工程实践应用效果进行评估。

煤矿液压支架搬运车液压系统故障诊断方法

煤矿液压支架搬运车液压系统在运行过程中容易出现故障,若处理不及时,会对煤矿开采工程的安全建设造成严重影响。针对这一问题,提出了一种新的液压系统故障诊断方法。根据液压支架搬运车液压系统的工作原理,建立液压系统故障诊断数学模型;提取液压系统故障时域信号特征,获取故障样本均值与方差;分析液压支架搬运车运行状态与运行模式,对液压系统故障进行全方位诊断。通过实验分析,该方法能够在短时间内快速完成故障诊断,且诊断结果的准确率在95.27%以上,可行性较高。

煤矿掘进设备发展及改进研究

掘进设备对煤矿安全生产具有十分重要的意义。随着科技的发展,中国煤矿有必要进一步优化改进掘进设备,使其最大程度地发挥自身优势和作用,为企业带来更好的经济效益。主要分析了煤矿掘进设备的发展现状及设备改进原则,详细阐述了掘进设备的改进方向,并指出了未来掘进设备的发展趋势。

煤矿液压支架在不同工况下的结构性能研究

以煤矿液压支架立柱为例,介绍了1种高可靠性大缸径立柱结构设计。该结构设计主要包括缸体结构、缸口结构以及底阀结构3部分,为验证大缸径立柱结构设计的有效性,分别采用了有限元分析法和工程应用分析法对其进行综合分析,最终确认大缸径立柱结构具有较高的可行性和应用价值。

综采工作面支架快速回撤新工艺的设计与应用

永红煤矿综采工作面以往采用的传统支架回撤工艺存在使用绞车多、劳动人数多、工作强度大、工效低、安全性差等问题,严重影响支架回撤效率和安全。针对性设计以液压支架调移装置、单轨吊机车为回撤设备的快速回撤新工艺,在3401综采工作面进行实践应用。结果表明,采用支架快速回撤新工艺仅用20 d安全高效完成138架支架的拆、装、运及收口任务,对比以往支架回撤时间提前6 d,回撤费用节约4.4×10^(5)元,在保障生产安全的前提下提升了经济效益。

基于电液比例技术的采煤机调高控制的优化设计及模拟

针对采煤机滚筒调高采用定量泵-换向阀,存在调节精确度、性能低等,优化设计采用电液比例采煤机调高液压系统,首先仿真分析开闭环PID调高控制,其能够实现滚筒轨迹的精确跟踪,且闭环PID控制特性明显优于开环控制;并在上述闭环PID调高控制基础上,仿真分析扰负载、过负载影响,结果表明:该调高系统可实现对干扰负载的忽略、过负载滚筒高度的自动调节。

煤矿双巷连掘工作面智能化锚杆钻车研究与应用

基于现有四臂顶锚杆钻车、六臂帮锚杆顶锚索钻车,对其进行智能化升级改造,研制智能化四臂顶锚杆钻车、智能化六臂帮锚杆顶锚索钻车,并在双巷连掘示范工作面开展试验应用。结果表明:2种钻车实现了顶/帮锚杆、顶锚索支护钻孔施工的电液智能化控制,在局部少量人工辅助下完成顶/帮锚杆支护钻孔、锚固全流程自动化施工,起到了减员、提效作用,为煤炭行业智能化转型提供技术支撑和有益参考。

推移偏差补偿下的煤层倾斜综采面液压支架控制方法设计

倾斜综采面液压支架控制参数由二自由度的液压支架运动学模型求解得到,容易受到液压支架支护效率和摩擦系数、掩护梁外载荷、作用位置、立柱千斤顶倾角、水平千斤顶倾角等因素影响,同时,不可直接测量的内部状态变量影响力扩大,产生推移偏差,控制效果和效率不佳。提出推移偏差补偿下的煤层倾斜综采面液压支架控制方法。通过建立液压支架底座笛卡尔坐标系并分析液压支架的初始状态变量和位姿偏移情况,可以确定控制参考线的位置。通过状态方程和观测方程来描述液压支架在控制参考线上的位姿状态,分析液压支架的最优推移距离,计算轨迹预测的推移距离补偿量。利用最大熵卡尔曼滤波方法,根据增益矩阵和推移距离误差协方差矩阵,通过推移距离补偿量补偿控制误差,从而实现高精度控制。实验结果表明,支架位姿控制信号与实际位姿控制信号的波动程度相似度较高,稳定性较好,液压支架控制时间在89.5~95.1 ms之间,保证经过补偿后的液压支架控制精度更高,控制响应快,效率高,适合于实际应用。

煤矿综采工作面作业人员定位与液压支架的协同控制方法研究

为进一步提高煤矿综采面作业安全性,以智能化工作为切入点,提出了一套煤矿综采面作业人员定位与液压支架系统控制系统;通过设计人员精准定位系统、划分采煤工作面控制区、设计系统对接等方面,最终构建出智能化、自动化的煤矿综采面工作系统。协同控制系统在大柳塔煤矿的模拟应用表明:系统安全性强、稳定性高,可有效保障煤矿综采面作业人员的生命安全。

电液控液压支架故障统计、分析及合理化建议

通过调查和分析在煤矿电液控液压支架使用过程中出现的故障情况,总结出这些故障的产生原因。提出一些有效的解决方案和建议,以便进一步提高煤矿的安全性和生产效率。

煤矿中液压支架的安装及运维探讨

以一煤矿ZY6800-24-50D型液压支架为例,介绍一种煤矿液压支架的安装与运维方法。其中,液压支架安装时,先设计出安装参数,再选择最佳的安装方法;液压支架维护时,不仅要注重日常检查,还要做好安全阀保护,定期进行润滑、防振、防腐处理,使液压支架处于最佳状态,防止液压支架出现各种问题而影响煤矿其他井下作业活动的进行。

基于有限元和理论力学的支架顶梁开裂机理研究

针对ZY10500-11-22D支架在实际工程应用中顶梁部分出现的问题,对该支架进行理论力学计算。损坏位置为加强板与主肋交界处。通过力学计算与数值模拟得出,顶梁在该处的损坏与受弯无关,为受扭导致。通过把相邻主肋增高15 mm,将支架的使用寿命从15 000次提升至30 000次,为支架在极端情况下受损机理分析及结构优化提供理论支撑。

煤矿液压支架的支护可靠性分析及研究

为分析煤矿液压支架的支护可靠性,提出一种基于故障树与故障模式影响分析(FMEA)方法。该方法主要分为两个阶段,第一阶段主要是通过故障树分析法建立液压支架支护故障树,并对其进行布尔运算,获取最小割集;第二阶段主要是通过故障模式影响分析法,获取液压支架支护风险性系数。测试结果表明,该方法具有一定的可行性,可用于煤矿液压支架的支护可靠性分析。

煤矿液压支架顶梁强度分析与优化设计研究

针对ZY29000/45/100D型液压支架出现顶梁破坏的问题,借助有限元仿真分析方法,开展了顶梁强度分析,结果表明,顶梁垫块侧柱窝上方横筋板上靠近顶梁盖板位置存在明显的应力集中,其他位置也有不同程度的应力集中,是其出现破坏问题的主要原因。采用增大顶梁筋板的厚度、贴板与斜搭肋板结合方法对横梁进行的改进,仿真验证结果表明,顶梁应力集中问题得到了改善,最大应力数值降低了近43.6%,安全性数达到了1.06,改进效果显著。