Computer-Aided Rapid Variant Design System for Hydraulic Support

The paper gives a detail analysis on the necessity of rapid hydraulic support design, and presents a computer-aided rapid variant design system for hydraulic support. The system integrates the type selection and embodiment design of hydraulic support. Case-based reasoning and rule-based reasoning are the main reasoning methods. Several crucial problems are discussed.

基于加权实例推理的缓倾斜综采工作面液压支架选型研究

为实现地质构造简单的缓倾斜综采工作面液压支架智能化选型,提出了一种基于加权实例推理的液压支架选型方法。首先,建立了液压支架选型实例库;其次,采用粗糙集理论和序关系分析法进行权重构造;另外,将液压支架的条件属性分为3种类型计算相似度;最后通过匹配实例选型。以某煤矿选型方案为例,并以50组液压支架的属性数据进行验证。结果表明,该方法的准确率为88%,能够为液压支架的智能化选型提供较好的参考依据。

改进YOLOv5s的采煤机滚筒与支架护帮板干涉状态智能识别

针对综采工作面液压支架护帮板处于未收回异常状态导致采煤机滚筒与护帮板干涉问题,提出一种改进YOLOv5s的采煤机滚筒与液压支架护帮板干涉状态智能识别方法。运用课题组前期提出的基于边界约束和非线性上下文正则化的去雾去尘方法对视频图像进行清晰化处理,提高综采工作面监控视频图像质量;对YOLOv5s模型进行改进,通过将YOLOv5s主干网络中的普通卷积Conv替换为分类效果更佳的Ghost卷积,减少了模型的参数数量,提高了模型识别速度,同时引入坐标注意力机制,提高了模型对护帮板和滚筒特征提取能力,从而提高模型识别精确率。运用软非极大值抑制算法(Soft-NMS)的锚框筛选方法,减少因护帮板重叠而发生漏检问题。针对采煤机滚筒与液压支架护帮板干涉状态判定问题,提出液压支架护帮板与采煤机滚筒锚框重合度的判定方法。运用本文改进YOLOv5s模型与YOLOv5s、YOLOv3-tiny模型进行对比分析,结果表明:本文方法与原模型相比的识别精确率提高了约8.1%,GFLOPs降低1.86倍;mAP@.5达到97.2%、平均识别速度为检测时间为5.9 ms。运用本文方法对煤矿实际综采工作面采煤机滚筒与液压支架护帮板视频图像进行干涉状态识别试验验证,结果表明:对采煤机滚筒与液压支架护帮板干涉状态识别准确率为96%。

ZY4200/12/28新型结构液压支架研究

针对普通结构液压支架使用过程中存在的拆装困难、维修不便和使用安全等问题,设计了一种新结构液压支架,采用了创新的顶梁结构形式、管路敷设方式和底座立柱压板结构。实践表明,该结构能够适应矿井复杂环境,具有操作方便、维护性好、安全性高等特点。

液压支架底座立柱压板定位方法及应用

针对液压支架底座立柱压板安装空间小,其定位单耳挡块需要单独焊接,整体工艺性复杂的问题,提出了一种液压支架底座立柱压板的定位方法。通过取消单耳挡块的焊接,用柱窝处的开槽横肋板替代单耳挡块,并与定位销共同实现对立柱压板的有效定位。经过实际应用,该结构在保证不降低底座焊接强度的同时,大幅降低了立柱压板的安装难度和底座焊接工艺性的复杂程度,对于底座的生产和装配具有重要的借鉴意义。

ZF3700/16/26型液压支架底座静力学分析及优化研究

以ZF3700/16/26型液压支架为研究对象,结合液压支架底座结构特点,通过ANSYS软件构建液压支架底座有限元模型,并以此为基础开展有限元分析,根据有限元分析结果提出液压支架底座优化设计方案。最后,将优化设计方案应用于工程实践,确认优化设计方案的应用价值。

偏载工况下ZT4000型板式液压支架静力学分析

为进一步探究板式液压支架在偏载工况下运行中可能存在的不利因素,以ZY4000型板式液压支架为研究对象,对其建立三维模型,并应用ANSYS有限元分析软件对其进行静力学分析,通过仿真分析明确其应力值偏高部位。而后根据仿真分析结果,提出较具针对性的优化改进措施,在优化改进后的测试结果中显示,应力值偏高的问题得到了有效改善,表明该次静力学分析与优化工作取得了初步进展,可为后续的液压支架优化提供一定的参考借鉴。

矿用液压支架底座受力分析及结构改进

以ZY7800-15/30D型液压支架为研究对象,并借助Ansys有限元软件对其进行了不同工况下的受力分析,得出造成应力集中的根本原因。通过增加过桥钢板的厚度,削减侧板和肋条的厚度,对液压支架底座结构进行了优化设计,使其最大受力下降近60%,达到了预期效果。通过对液压支架底座结构的改进,取得了较好的效果,使液压支架的使用寿命增加了50%以上,为矿井的安全生产提供了保障。

矿用液压支架底座强度分析与优化分析

基于充填采煤液压支架底座基本结构,介绍了一种底座结构优化方案。通过Pro/E和ANSYS软件构建仿真模型,获取强度仿真分析结果,并由此对充填采煤液压支架底座结构进行优化调整,进而获取底座结构优化方案。将底座结构优化方案应用于工程实践,检验底座结果优化方案可行性和应用价值。最终确认该底座结果优化方案具有较强可行性。

ZF3700/16/26型液压支架底座的有限元分析及优化研究

利用SolidWorks和ANSYS Workbench软件建立泰山隆安煤业ZF3700/16/26型液压支架底座的有限元模型,通过分析发现最大应力和最大位移变形分别为515 MPa和4.14 mm,对应的安全系数只有1.07,存在安全隐患。针对这一问题,以过桥宽度、柱窝高度和耳板厚度为优化对象,开展优化改进工作,优化后的最大应力和最大位移变形分别降低29.4%和21.01%,安全系数提升至1.51。将优化后的底座应用到泰山隆安煤业工程实践中,经6个月时间的现场应用,达到了预期效果,使用寿命预计可延长15%左右,可以为企业创造良好的安全效益和经济效益。

液压支架护帮板焊接变形分析及其控制研究

为了确保液压支架焊接结构件的力学性能达到最佳状态,符合高强度、安全可靠性的要求,以矿用液压支架护帮板焊接变形工艺为主要研究对象,焊接工艺技术虽然可以焊缝可以合理地提高护帮板的钢性指标,但由于受热不均匀,可能会出现收缩变形、弯曲变形、角变形等变形问题,因此,着重讨论液压支架护帮板焊接变形分析及其控制研究,以供在解决生产护帮板过程中的问题时作为参考。

ZF3700/16/26型液压支架底座优化分析

以ZF3700/16/26型液压支架为研究对象,介绍一种适用于液压支架底座优化的优化设计。具体研究中采用仿真分析方法对液压支架底座实施静力学仿真分析,结合仿真分析结果介绍液压支架底座优化设计。为验证液压支架底座优化设计的应用效果,将优化设计应用于工程实践,对比优化前后底座质量、性能变化,最终确认液压支架底座优化设计可有效实现降低成本的优化目的。

液压支架顶梁结构偏载工况下的静力学分析及结构优化

以ZY29000/45/100D型液压支架的顶梁结构为研究对象,基于有限元方法对顶梁偏载工况下的静力学情况进行分析。结果发现,顶梁结构出现了明显的应力和变形集中现象,特别是多个位置应力较大,应力最大值达到了966 MPa,超过了材料的屈服极限690 MPa,是导致顶梁容易出现断裂、变形的原因。通过增加筋板厚度并设置斜向加强筋的方式对顶梁进行结构优化,提升其强度和刚度。结果使得相同工况下其应力最大值和变形最大值分别降低了41.9%和26.76%。通过一年时间的实践应用,发现优化后的顶梁结构达到了预期效果。

不同支护高度作用下液压支架底座比压分布研究

大采高全采技术是厚煤层的开采效率显著提升的关键途径之一。在该过程中,大采高液压支架扮演着至关重要的角色,可确保开采作业的安全与稳定。值得注意的是,液压支架在作业时,其支护高度的调整会直接影响底座承受的比压状况,进而影响整体开采作业的稳定性和效率。因此,合理调整液压支架的支护高度是实现高效、安全厚煤层开采的重要技术环节。采用有限元仿真的形式分析不同支护高度下的底座比压,结果表明,支护高度为最大工作高度时的底座比压最小,且在偏载载荷下的偏载效应最小,因此,应尽量使液压支架在最大支护高度下作业。

液压支架底座体装配中的常见问题研究

液压支架作为煤矿的主要安全防护设备,对确保安全生产、提高煤炭产量起着至关重要的作用。近年来,液压支架朝着大型化方向发展,给装配合架和运输造成一定困难。大型液压支架装配通常采用按照顶梁体、底座体进行分体组装,运到矿下井后再合架的方法。其中,底座体装配方法效率低下,且存在较大安全隐患。基于此,文章通过梳理大型液压支架底座体的装配工艺,探讨底座体装配过程中存在的问题,并分析问题的原因,最后提出解决方案。此解决方案在实际应用中取得了较好的效果,达到了提高装配效率、消除安全隐患的目的,具有较大的推广应用价值。

综采面液压支架快速推移过程控制分析

针对王村煤业S1204工作面液压支架在自动跟机中存在推移位置控制精度低、跟机速度慢等问题,通过采用理论分析、试验研究等手段,提出基于BP神经网络预测提前动作距离的精准推移控制算法和安装蓄能器的自动跟机策略。采集支架液压系统状态并控制推移液压缸,液压缸控制精度从40~80 mm提高到20 mm内,控制精度大幅提升,表明采用BP神经网络预测控制算法的有效性。支架移架过程分为降柱、拉架、拉架和升柱切换、升柱四个区间,采用95%预测区间上限的方法,依据进液压力预测拉架动作时间。在支架进液端安装蓄能器后,拉架时间由6.54s降为5.39s,降低1.15s;速度均值由0.147m/s提高到0.177m/s,速度提升20.9%,验证快速跟机控制方法的有效性。

基于LSTM-TCN的综采工作面顶板压力预测

顶板压力预测大多都使用1台液压支架的压力数据,缺乏相邻支架的压力相关性,基于相邻多台液压支架信息融合的LSTM-TCN模型预测一支架下一时刻的压力值。实验结果表明,该模型相比LSTM和TCN单支架预测模型,RMSE压力误差分别减小了12.3%和13.4%,MAE压力误差减小了10.3%和26.6%。

浅埋厚松散层薄基岩综采工作面开采覆岩切落体结构分析及应用

浅埋厚松散层薄基岩综采工作面开采覆岩破断失稳诱发的强压显现问题日益凸显,已对矿井安全及高效生产带来严重威胁。为此,以神东矿区22614工作面为工程背景,采用现场监测、相似试验与力学建模相结合的研究方法,分析其强矿压显现特征,揭示采动覆岩破断失稳诱因,构建覆岩破断结构力学模型,核定工作面液压支架工作阻力,并开展现场实例应用。结果表明:现场监测的工作面开采顶板平均破断步距为11.2 m,液压支架平均工作阻力为8450.1 kN,最大工作阻力为11857 kN;相似试验中,工作面开采老顶呈短悬臂岩梁剪切破断,断裂面贯通地表,覆岩滞后煤壁整体切落,平均垮落步距为12.5 m;通过建立浅埋厚松散层薄基岩综采工作面覆岩切落体结构平面力学模型,提出了覆岩切落体结构失稳判据,指明不稳定系数与覆岩切落角和液压支架承载力间的正相关关系;并给定了工作面液压支架工作阻力计算公式,算出了液压支架平均承载力为8364.22kN,与现场监测结果具有较好的一致性。该结果可为我国浅埋厚松散层薄基岩综采工作面支架选型和顶板控制提供重要的理论依据。

综采工作面三机数字孪生及协同建模方法

针对现有煤矿设备数字孪生建模方法主要侧重对单一设备进行建模,缺少三机耦合协同关系分析的问题,提出了综采工作面三机数字孪生及协同建模方法。采用智能体建模方法构建包含感知单元、控制单元和执行单元的采煤机、液压支架、刮板输送机智能体模型,依据三维建模流程构建对应的可视化模型,以智能体模型驱动三维模型运动,二者结合构成三机数字孪生模型;采用离散事件建模方法构建涵盖三机数字孪生模型交互过程的协同工艺模型,按照时序梳理三机开采工艺,形成三机协同工艺时序表。数字孪生模型用于描述综采三机的状态与行为,进行个体层面的仿真计算;协同工艺模型用于表征数字孪生模型之间的时序动作转换,实现对三机协同过程整体的推演。采煤机数字孪生模型的摇臂升降仿真实验结果表明,与真实设备测量数据对比,模型误差小,摇臂倾角平均误差为2.3°;液压支架数字孪生模型的连续升柱动作仿真实验结果表明,模型与真实设备的一致性好,与真实设备测量数据对比,角度平均误差为0.14°,行程平均误差为6.3 mm;结合煤矿实际生产日志对构建的三机协同模型进行虚实仿真实验,结果表明,所构建的综采工作面三机数字孪生模型与真实设备实现了相互映射,仿真结果与真实记录接近,三机协同模型可以较为准确地反映协同开采过程。综采工作面三机数字孪生及协同建模方法为综采设备及其协同关系的数字孪生建模提供了新思路。

液压支架底座柱窝接触模型及有限元分析

当顶板煤层对液压支架来压时,顶板压力通过立柱传递到底座柱窝,易造成底座柱窝破裂、损坏。针对这类问题,分析了液压支架整体的受力情况,基于赫兹接触模型推导了立柱缸底、底座柱窝接触面的最大接触应力公式,得到了柱窝接触应力、接触半径分别与压力的变化关系。建立了液压支架底座模型,经过有限元仿真计算,得到了液压支架底座柱窝应力云图,得到了在立柱不同受压情况下底座柱窝的最大应力值,为液压支架底座柱窝的结构优化设计提供一定的理论依据。