「视频讲解」中国矿业大学：程敬义——基于海量矿压监测数据的采场支架与顶板状态智能感知技术

本期推送中国矿业大学程敬义副教授发表于《煤炭学报》第6期的文章。为方便大家深入了解本文内容，《煤炭学报》邀请程敬义副教授通过视频对相关成果进行了详解。

文章信息为：

程敬义,万志军,PENG Syd S,等.基于海量矿压监测数据的采场支架与顶板状态智能感知技术[J].煤炭学报,2020,45(6):2090-2103.

视频解析

创新点

（1）提出了基于工作循环精确识别技术、工作循环分析理论的海量矿压监测数据分析方法，建立了多因次工作循环特征参数指标体系。

（2）揭示了初撑力、安全阀开启特征、割煤及邻架影响、地质等多种因素影响下的单台支架承载特征及支架群组载荷转移及分布规律。

（3）初步实现了工作面顶板来压智能预测、冒顶智能预警、支架支护质量评价与故障智能诊断，形成了基于支架承载特征及支架群载荷转移分布特征的工作面支架与顶板状态智能感知方法。

作者简介

程敬义，男，1985年生，山东东平人，中国矿业大学矿业工程学院采矿工程系副教授，国家留学基金委公派美国西弗吉尼亚大学联合培养博士、深部岩土力学及地下工程国家重点实验室博士后。近年来，主持国家自然科学基金等智能化开采相关课题多项，发表学术论文30余篇，授权发明专利12项，研究成果获省部级科技进步一等奖1项、二等奖4项、三等奖2项。

研究方向

智能化开采，矿山压力与岩层控制，煤矿巷道支护理论与技术

主要成果

致力于开采环境与围岩地质信息智能感知理论与技术、围岩控制理论与技术方面的研究，取得多项创新性成果：提出了海量矿压监测数据智能分析方法，形成了采场支架与顶板状态智能感知技术体系；揭示了各向异性及节（层）理特征对岩石力学性能及渗流特性的影响规律，探索了新型巷道围岩地质信息原位智能感知方法，获得了多项发明专利，为煤矿安全高效生产提供了有力的技术保障。

摘 要

超前感知综采工作面顶板来压并预判冒顶事故、自主评价支护参数的适应性,是提高综采工作面安全高效及智能化水平的基础。围绕综采工作面支架与顶板状态智能感知的核心问题,基于综采工作面电液控制液压支架海量监测数据,开发了综采工作面支架与顶板状态智能感知系统(SSRI)。

结合大数据挖掘及工作循环分析技术,提出了用于支架压力分析的多因次工作循环特征参数;研究了安全阀开启、割煤及邻架移架、地质等多种因素影响下的单台支架承载特征及支架群组载荷转移分布规律。

在深入解读支架阻力及活柱下缩时序曲线所蕴含的支架与围岩相互作用关系的基础上,构建了支架与顶板状态智能感知模型,实现了对顶板来压的预测、冒顶预警、支架适应性及支护质量评价,初步建立了基于海量矿压监测数据的采场支架与顶板状态智能感知技术体系。结果表明:

①额定工作阻力不应作为评价支架承载能力的惟一或主要指标,初撑力、额定工作阻力及安全阀开启特性等参数共同决定了支架的承载特性及承载能力;②充分挖掘分析海量矿压监测数据,可以实现采场顶板灾害智能预警、支护质量评价及故障诊断等研究目标;③对海量监测数据的深入分析与利用是实现综采工作面支架围岩耦合自适应控制、支护参数自适应调整等智能化开采目标的前提与基础。

部分图片

SSRI系统结构框

支架阻力时序曲线

多因次工作循环特征参数

支架初撑降阻量及降阻持续时间频率分布

安全阀开启工作循环支架阻力时序曲线

补连塔矿22306工作面部分安全阀开启特征参数

各工作面实测初撑支护强度频率分布

支架增阻及恒阻阶段的支架增阻量与活柱下缩量关系

割煤及邻架移架影响下支架增阻量与距采煤机前滚筒距离的关系[18-19]

不同条件下的支架初撑后及移架前增阻特征

LW63工作面观测期间时间加权支护强度(TWAD)工作循环平面

LW63工作面顶板石灰岩岩层距煤层距离及其厚度对支架承载的影响[25]

LW63工作面不同顶板条件下TWAD频率分布

工作周期来压特征参数

顶板来压预测原理

工作面来压前、后支架阻力与矿压显现等级变化情况

顶板来压状态演化过程

工作面冒顶预警原理

工作面冒顶预警实例

支架立柱漏液引起的降阻

支架漏液发展过程

支架立柱漏液诊断

初撑力过低工作循环

来源：

程敬义,万志军,PENG Syd S,等.基于海量矿压监测数据的采场支架与顶板状态智能感知技术[J].煤炭学报,2020,45(6):2090-2103.

CHENG Jingyi,WAN Zhijun,PENG Syd S,et al. Technology of intelligent sensing of longwall shield supports status and roof strata based on massive shield pressure monitoring data[J]. Journal of China Coal Society,2020,45(6):2090-2103.

责任编辑：郭晓炜

编辑整理：郭晓炜

审核：常 琛

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