煤矿千米深井智能开采关键技术研究与应用

作     者：任怀伟 巩师鑫 刘新华 吕益 文治国 刘万财 张帅 REN Huaiwei;GONG Shixin;LIU Xinhua;LYU Yi;WEN Zhiguo;LIU Wancai;ZHANG Shuai

作者机构：中煤科工开采研究院有限公司科创中心北京100013 煤炭科学研究总院开采研究分院北京100013 中煤新集能源股份有限公司口孜东煤矿安徽淮南232170 

出 版 物：《煤炭科学技术》 (Coal Science and Technology)

年 卷 期：2021年第49卷第4期

页      面：149-158页

核心收录：

学科分类：081901[工学-采矿工程] 0819[工学-矿业工程] 08[工学] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2017YFC0603005) 国家自然科学基金重点资助项目(51834006) 国家自然科学基金面上资助项目(518741774) 中国煤炭科工集团科技专项重点资助项目(2019-TD-ZD001) 

主　　题：千米深井 智能开采 位姿状态监测 大数据分析 分析决策 

摘      要：千米深井复杂条件煤层智能化开采是当前煤矿技术发展迫切需要解决的难题。以中煤新集口孜东煤矿140502工作面地质条件为基础,针对该工作面俯采倾角变化大、矿压显现剧烈、顶板煤壁破碎所致的采场围岩稳定控制难、液压支护系统适应性降低等问题,研究了千米深井复杂条件工作面智能化开采关键技术,为复杂难采煤层开采提供了技术与装备支撑。研发了基于LORA的工作面液压支架(围岩)状态监测系统,同时获取立柱压力和支架姿态数据。提出了基于大数据分析的矿压分析预测方法,采用FLPEM和ARMA两种算法组合预测提升精度和效率,采用数据分布域适应迁移算法解决了支护过程中时变工况导致预测模型失准的问题,模型预测精度达到92%以上。研发了基于Unity 3D的工作面三维仿真与运行态势分析决策系统,支撑复杂条件下的围岩控制和煤层跟随截割控制的智能决策。现场试验表明:工作面在试验期开采高度达到6.5 m,在14°~17°俯采、顶板相对破碎、煤层硬度1.6的条件下,月产达到31.5万t。设备可靠性和适应性较之前该矿使用设备明显提升,工作面安全性大幅改善,实现了千米深井三软煤层的安全高效开采。