王國法院士：煤礦智能化發(fā)展與千米深井厚層開采協(xié)同控制技術

創(chuàng)新點

（1）揭示了千米深井長工作面來壓頻率、來壓峰值和來壓范圍的變化特性，建立了基于彈性獨立支座的液壓支架群組支護力學模型，分析了不同參數液壓支架支護應力場特征，提出將工作面支護應力出現“M”型三峰值作為超長工作面判據。

（2）根據液壓支架在空間和功能的不同屬性，揭示了超長工作面群組分區(qū)協(xié)同控制原理，提出采用基于狀態(tài)誤差和代價函數的液壓支架群組分區(qū)協(xié)同控制方法，即“單架控制→組控制→群控制”三級協(xié)同控制策略，通過單架控制、液壓支架組控制、液壓支架群控制實現深井厚煤層長工作面液壓支架協(xié)同控制。

作者簡介

王國法（1960—），山東文登人，中國工程院院士，煤炭開發(fā)技術與裝備智能化專家，研究員，博士生導師?，F任中國煤炭科工集團煤礦智能化工作委員會主任，煤炭科學研究總院和中煤科工開采研究院有限公司總工程師，煤礦智能化創(chuàng)新聯盟理事長兼技術委員會主任。中國自動化學會智慧礦山專業(yè)委員會主任，全國勞動模范、杰出工程師、孫越崎能源大獎獲得者。獲國家科技進步一等獎１項、二等獎４項、三等獎１項，省部級科技進步獎30余項。

研究方向

煤礦智能化開采技術與裝備

主要成果

王國法院士是我國煤炭高效綜采技術與裝備體系的主要開拓者之一，煤礦智能化的科技領軍者，創(chuàng)新提出了液壓支架與圍巖“強度耦合、剛度耦合、穩(wěn)定性耦合”的“三耦合”原理和設計方法；創(chuàng)立了綜采配套、液壓支架和煤礦智能化系統(tǒng)的理論，設計方法和標準體系；系統(tǒng)的提出了煤礦智能化及分類、分級發(fā)展的理念、發(fā)展目標、技術路徑和標準體系，主持研發(fā)了四種模式的煤礦智能化開采成套技術與裝備，首創(chuàng)了5G+智能化煤礦巨系統(tǒng)頂層架構與應用系統(tǒng)關鍵技術，引領了智能化煤礦發(fā)展，為我國煤炭工業(yè)發(fā)展和科技創(chuàng)新做出了杰出貢獻。

摘要

加長工作面長度是智能高效長壁綜采發(fā)展趨勢,工作面長度加長后礦壓顯現一般會出現明顯變化,工作面圍巖和液壓支架的控制難度加大。采用現場實測和理論計算相結合的方法,針對淮南口孜東煤礦千米深井長工作面開展了長工作面來壓頻率、來壓峰值和來壓范圍的變化特性研究。
研究分析了該礦121304工作面支架受力特性及姿態(tài)變化特點,建立了基于彈性獨立支座的液壓支架群組支護力學模型,發(fā)現了深井超長工作面支護應力特性,理論計算與實測具有較好的一致性,在此基礎上對140502工作面支護參數及控制技術進行了研究。
結果表明:隨著工作面長度增加,綜采工作面支護應力由單峰值逐步轉化為多峰值,并向兩端頭擴展,工作面不同區(qū)域來壓具有明顯的時序性且強度區(qū)別較大等特點。深井圍巖劣化( 低強度頂板) 增大了這種趨勢, 工作面長度300m即出現了超長工作面多峰值的特征。工作面支護應力出現“M”型三峰值可作為超長工作面的判據,合理工作面長度應綜合煤層賦存條件、工作面參數和裝備能力進行確定。
根據液壓支架在空間和功能的不同屬性,結合長工作面不同分區(qū)特點,揭示了超長工作面判據和群組分區(qū)協(xié)同控制原理,提出了一種基于狀態(tài)誤差和代價函數的工作面裝備群組協(xié)同控制方法,制定了“單架控制→組控制→群控制”三級協(xié)同控制策略和實現方法,可有效指導深井厚煤層超長綜采工作面裝備群實現最優(yōu)協(xié)調控制。