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智能放煤技术在某矿综放工作面的研究与应用

煤炭技术 2022年第2期41卷 58-60页

作者：刘军锋高亮亮尹春雷北京天玛智控科技股份有限公司北京100013

运用高精度姿态传感器实现了对放顶煤支架后部尾梁姿态的精准控制,实践表明:尾梁姿态控制角度误差最大值0.4°,插板行程姿态控制误差最大值5 mm,满足放煤自动化对后部尾梁的姿态控制。通过采用人机智能融合记忆放煤+远程监测控制的生产... 详细信息

运用高精度姿态传感器实现了对放顶煤支架后部尾梁姿态的精准控制,实践表明:尾梁姿态控制角度误差最大值0.4°,插板行程姿态控制误差最大值5 mm,满足放煤自动化对后部尾梁的姿态控制。通过采用人机智能融合记忆放煤+远程监测控制的生产模式,实现了放顶煤工作面放煤的完全自动化,工作面全队人数累计减少25人,减幅25%,达到了矿井减员提效的目的。

关键词：智能放煤精准位姿控制智能记忆放煤采放协同

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基于模糊深度Q网络的放煤智能决策方法

工矿自动化 2023年第4期49卷 78-85页

作者：杨艺王圣文崔科飞费树岷河南理工大学电气工程与自动化学院河南焦作454003 河南理工大学河南煤矿装备智能检测与控制重点实验室河南焦作454003 郑州煤矿机械集团股份有限公司河南郑州450000 郑州煤机液压电控有限公司河南郑州450013 东南大学自动化学院江苏南京210096

在综放工作面放煤过程中,由于煤尘和降尘水雾对工作人员视线的影响,人工控制放煤存在过放、欠放问题。针对该问题,将液压支架尾梁看作智能体,把放煤过程抽象为马尔可夫最优决策,利用深度Q网络(DQN)对放煤口动作进行决策。然而DQN算法中... 详细信息

在综放工作面放煤过程中,由于煤尘和降尘水雾对工作人员视线的影响,人工控制放煤存在过放、欠放问题。针对该问题,将液压支架尾梁看作智能体,把放煤过程抽象为马尔可夫最优决策,利用深度Q网络(DQN)对放煤口动作进行决策。然而DQN算法中存在过估计问题,因此提出了一种模糊深度Q网络(FDQN)算法,并应用于放煤智能决策。利用放煤过程中煤层状态的模糊特征构建模糊控制系统,以煤层状态中的煤炭数量和煤矸比例作为模糊控制系统的输入,并将模糊控制系统的输出动作代替DQN算法采用max操作选取目标网络输出Q值的动作,从而提高智能体的在线学习速率和增加放煤动作奖赏值。搭建综放工作面放煤模型,对分别基于DQN算法、双深度Q网络(DDQN)算法、FDQN算法的放煤工艺进行三维数值仿真,结果表明:FDQN算法的收敛速度最快,相对于DQN算法提高了31.6%,增加了智能体的在线学习速率;综合煤矸分界线直线度、尾梁上方余煤和放出体中的矸石数量3个方面,基于FDQN算法的放煤效果最好;基于FDQN算法的采出率最高、含矸率最低,相比基于DQN算法、DDQN算法的采出率分别提高了2.8%,0.7%,含矸率分别降低了2.1%,13.2%。基于FDQN算法的放煤智能决策方法可根据煤层赋存状态对液压支架尾梁动作进行调整,较好地解决了放煤过程中的过放、欠放问题。

关键词：综放工作面智能放煤深度强化学习模糊深度Q网络模糊控制马尔可夫

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厚煤层智能放煤工艺及精准控制关键技术研究

煤炭工程 2020年第9期52卷 1-6页

作者：张学亮刘清郎瑞峰邵斌吴少伟北京天地玛珂电液控制系统有限公司北京100013 中煤华晋集团有限公司王家岭煤矿山西运城043000

基于智能放煤工艺原理和智能放煤工艺流程分析,指出智能放煤工艺的关键是煤矸识别,并阐述了基于振动信号检测、音视频检测、灰分在线检测的智能放煤工艺原理。介绍了通过在支架前部安装UWB透地雷达测量顶煤厚度作为放煤量的基准,采用基... 详细信息

基于智能放煤工艺原理和智能放煤工艺流程分析,指出智能放煤工艺的关键是煤矸识别,并阐述了基于振动信号检测、音视频检测、灰分在线检测的智能放煤工艺原理。介绍了通过在支架前部安装UWB透地雷达测量顶煤厚度作为放煤量的基准,采用基于振动加速度传感器的煤矸识别方式进行煤矸识别,以9.5~10.5kHz范围作为矸石放落有效信号为终止放煤基准,通过在综放支架尾梁和插板油缸安装磁致伸缩行程传感器实现对放煤机构动作精准控制。在王家岭煤矿12309工作面综放开采的现场应用证明:采用该智能放煤工艺顶煤采出率达到91%,煤炭含矸率达到20%,与人工放煤"见矸关窗"方式相比分别提高3%、降低3%。总体采放效率提升约20%。

关键词：厚煤层综放开采智能放煤精准控制技术

同忻煤矿特厚煤层智能放煤关键技术研究与应用

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煤矿机械 2020年第1期41卷 149-151页

作者：阎东慧刘俊峰大同煤矿集团有限责任公司山西大同037003 天地科技股份有限公司北京100013 煤炭科学研究总院开采设计研究院北京100013

通过分析矸石从采空区混入煤流、从掩护梁混入煤流和直接进入刮板输送机3种不同路径的特点,设计了高可靠性传感器;提出了区别于人工放煤的智能放煤工艺,在尾梁和插板千斤顶中安设行程传感器,实现了顶煤冒放的精准控制,提高了放煤控制系... 详细信息

通过分析矸石从采空区混入煤流、从掩护梁混入煤流和直接进入刮板输送机3种不同路径的特点,设计了高可靠性传感器;提出了区别于人工放煤的智能放煤工艺,在尾梁和插板千斤顶中安设行程传感器,实现了顶煤冒放的精准控制,提高了放煤控制系统的实用性和可靠性。

关键词：智能放煤多信息集成传感器煤矸识别回采工艺

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基于记忆放煤时序控制的智能放煤模式研究

煤矿机电 2015年第2期36卷 1-5页

作者：马英天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

针对我国综采放顶煤工作面放煤操作的难题,以回采率高、含矸少为原则控制放煤量,采用记忆放煤时序控制模式,嵌入智能决策机制,实现放煤动作的科学连续。放煤顺序采用分段多窗口多轮放工艺,根据煤层可放难易程度设置放煤窗口开放时间,控... 详细信息

针对我国综采放顶煤工作面放煤操作的难题,以回采率高、含矸少为原则控制放煤量,采用记忆放煤时序控制模式,嵌入智能决策机制,实现放煤动作的科学连续。放煤顺序采用分段多窗口多轮放工艺,根据煤层可放难易程度设置放煤窗口开放时间,控制打开放煤窗口的数量,通过人工干预控制,检验放煤效果。系统记忆放煤参数,作为后续工作面大规模放顶煤液压支架分段多窗口多轮放煤控制的样本,当工作面煤层厚度和条件发生变化时,采用神经网络自适应模式可调整放煤参数,实现智能放煤。

关键词：放顶煤记忆放煤时序控制自适应智能放煤

基于小波包多尺度模糊熵和加权KL散度的煤岩智能识别

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工矿自动化 2023年第4期49卷 92-98页

作者：李一鸣北京信息科技大学机电工程学院北京100192 北京信息科技大学现代测控技术教育部重点实验室北京100192

垮落煤岩智能识别是智能放煤的前提,通过垮落煤岩实时精准识别可避免人工放煤造成的顶煤“欠放”或“过放”问题。现有煤岩识别方法大多通过数据降维处理获得垮落煤岩特征向量,通过构建识别模型进行煤岩识别,但数据降维、模型建立和训... 详细信息

垮落煤岩智能识别是智能放煤的前提,通过垮落煤岩实时精准识别可避免人工放煤造成的顶煤“欠放”或“过放”问题。现有煤岩识别方法大多通过数据降维处理获得垮落煤岩特征向量,通过构建识别模型进行煤岩识别,但数据降维、模型建立和训练均需较长时间,一定程度上影响了连续综放开采效率。针对该问题,提出了一种基于小波包多尺度模糊熵和加权KL散度的煤岩智能识别方法。对不同工况(顶煤垮落、岩石垮落、大块顶煤垮落)下垮落煤岩冲击液压支架后尾梁的振动信号进行小波包分解,得到一系列频带;对各频带的序列进行粗粒化,计算各频带多个尺度粗粒化向量的模糊熵,即小波包多尺度模糊熵,将其作为特征向量;以小波包分解后各频带能量与振动信号总能量的比值作为加权KL散度的权重,比较待测未知样本与不同工况下样本特征向量的加权KL散度,实现垮落煤岩的实时精准识别。实验结果表明:基于小波包多尺度模糊熵和加权KL散度的方法可有效识别垮落煤岩类别,而基于多尺度模糊熵和KL散度的方法、基于小波包模糊熵和KL散度的方法识别效果不佳;将小波包多尺度模糊熵作为特征向量时,BP神经网络识别准确率达95%,进一步验证了小波包多尺度模糊熵可作为表征垮落煤岩的特征向量;整个煤岩识别过程耗时为1.063 9 s,基本满足垮落煤岩智能识别实时性需求,大大降低了对连续综放开采效率的影响,综合性能优于同类煤岩识别方法。

关键词：智能放煤煤岩智能识别小波包分解多尺度模糊熵加权KL散度

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我国综放开采40年及展望

煤炭学报 2023年第1期48卷 83-99页

作者：王家臣中国矿业大学(北京)能源与矿业学院北京100083 放顶煤开采煤炭行业工程研究中心北京100083

我国应用和创新发展综放开采技术40 a来,取得了巨大成功和重大科技创新,实现了厚煤层一次采全高和高产高效低成本开采,综放开采技术已经成为我国开采厚煤层的主要方法,也是我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。在综放开采技术发展过程... 详细信息

我国应用和创新发展综放开采技术40 a来,取得了巨大成功和重大科技创新,实现了厚煤层一次采全高和高产高效低成本开采,综放开采技术已经成为我国开采厚煤层的主要方法,也是我国在世界煤炭开采行业的标志性技术。在综放开采技术发展过程中,先后试验了高位放煤、中位放煤、低位放煤,最终形成了我国的低位放煤综放开采技术。支架结构形式从早期的四柱支架发展到今天四柱与两柱并存的局面,对于智能开采工作面两柱支架更具优势。我国的综放开采技术可以分为2个阶段。在前20 a的探索和推广应用阶段,针对我国煤层条件,充分发挥了综放开采的技术优势,形成了高产高效综放开采模式、“三软”厚煤层综放开采模式、“两硬”厚煤层综放开采模式、急倾斜厚煤层综放开采模式等。在最近20 a的技术创新和输出阶段,我国创造性地开发了特厚煤层大采高综放开采技术、急倾斜厚煤层综放开采技术等,在智能化开采与智能放煤技术等方面取得了突破性进展,实现了综放开采技术从引进到输出的飞跃式发展。我国已经形成了一批专注综放开采技术研究的科技队伍,无论是综放开采的理论成果,还是技术成果都遥遥领先于世界其他国家。综放开采技术的进一步发展需要集中到综放工作面的全面智能化开采、智能放煤技术开发,提高工作面端头顶煤采出率技术,开发基于采动岩层运动的保水开采、绿色开采和减灾开采等技术,建立覆岩运动的统一场理论,研究综放开采低碳技术路径。

关键词：综放开采发展历程大采高综放智能开采智能放煤

液压支架放煤机构安全过煤临界准则及放煤口精准控制方法研究

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煤炭科学技术 2023年第9期51卷 251-260页

作者：李东辉李东印王伸黄志增刘清张学亮郑立军张旭和朱时廷河南理工大学能源科学与工程学院河南焦作454003 煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心河南焦作454003 天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013 北京天玛智控科技股份有限公司北京100020 河南焦煤能源有限公司古汉山矿河南焦作454350 郑州煤矿机械集团股份有限公司河南郑州450000 晋能控股煤业集团同忻煤矿山西有限公司山西大同037199

综采放顶煤技术已成为我国特厚煤层高产高效开采的主流方式,放煤机构的精准控制是实现放顶煤开采自动化与智能化的重要基础,掌握放煤机构的空间运动规律是实现对其精准控制的前提。液压支架放煤机构的即时形态受支架支撑高度、支架姿态... 详细信息

综采放顶煤技术已成为我国特厚煤层高产高效开采的主流方式,放煤机构的精准控制是实现放顶煤开采自动化与智能化的重要基础,掌握放煤机构的空间运动规律是实现对其精准控制的前提。液压支架放煤机构的即时形态受支架支撑高度、支架姿态、插板伸出长度、后部刮板机相对位置共同控制,对放煤机构安全过煤高度和放煤口开口度有重要影响。以ZF15000/27.5/42型支架为研究对象,采用有限元分析软件ABAQUS建立了三维四柱式放顶煤液压支架多体动力学仿真模型,分别采用Hinge,Translator连接器模拟支架各铰接点的旋转行为及支架立柱、插板的伸缩行为。以支架支撑高度H、尾梁摆动角度α、插板伸出长度l为控制变量,开展了三因素多状态数值模拟试验,研究了掩护梁–尾梁铰接点、插板末端的空间运动规律,运用Levenberg-Marquardt拟合迭代法得出了放煤机构安全过煤临界准则,建立了插板末端坐标、放煤口开口度与H、α、l的标定关系数据库。推荐了用于感知与控制放煤机构姿态的传感器类型及安装位置,推导了基于行程传感器的尾梁角度计算方法,提出了放煤口开口度精准控制方法。通过现场验证对比放煤机构开口度计算值与现场放煤口实测值,得出两者相对误差符合现场精度要求。该控制方法为智能决策与控制系统(软件)研发提供了理论支持,在现场得到成功应用。

关键词：液压支架放煤机构智能放煤放煤口开口度临界准则精准控制

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千万吨矿井群综放智能化开采设备关键技术

煤炭科学技术 2015年第8期43卷 97-101页

作者：庞义辉刘新华马英天地科技股份有限公司开采设计事业部北京100013

为了提高千万吨矿井群智能化开采水平及综合协调管理水平,以同煤集团千万吨矿井群开采实践为基础,明确了千万吨矿井群的定义,研究了基于电液控制系统的综放工作面记忆割煤、自动跟机移架、智能放煤技术,分析了基于云计算技术的千万吨矿... 详细信息

为了提高千万吨矿井群智能化开采水平及综合协调管理水平,以同煤集团千万吨矿井群开采实践为基础,明确了千万吨矿井群的定义,研究了基于电液控制系统的综放工作面记忆割煤、自动跟机移架、智能放煤技术,分析了基于云计算技术的千万吨矿井群综放智能化开采系统,编制了千万吨矿井群装备系列型谱。研究结果表明:采煤机记忆截割、支架自动跟机移架、智能放煤技术是实现综放工作面智能化开采的基础。云计算技术较好地解决了千万吨矿井群综放智能化开采系统存在的数据量大、处理复杂等问题。通过编制千万吨矿井群装备系列型谱,可以实现矿井群之间设备的统一管理与调配,大幅提高了设备的使用效率。

关键词：千万吨矿井群采煤机记忆截割支架自动跟机移架智能放煤装备系列型谱