摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：为解决综采工作面端头及两巷超前区域顶板支护工作自动化程度低、劳动强度大的难题,基于2110综采工作面的具体生产条件,分析其目前端头及超前支护面临的难题,设计了ZYC6500/15/30型横式超前液压支架,并对支架的组成结构、工作流程及相关参数进行细化设计,经现场实践应用,证明设计的超前液压支架与工作面端头液压支架以及其他综采设备匹配性较好,实现了自动化作业,工人的劳动强度得到降低、作业安全系数得到提升,技术经济及安全效益显著。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。

摘要：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。