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作者：任怀伟;巩师鑫;刘凯;韩哲;张帅;
单位：中煤科工开采研究院有限公司;煤炭科学研究总院开采研究分院;
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
基金资助：国家自然科学基金面上资助项目(52274207,51874174);国家自然科学基金重点资助项目(51834006)
