王国法院士：煤矿智能化发展与千米深井厚层开采协同控制技术—中国煤炭科技网

创新点

（1）揭示了千米深井长工作面来压频率、来压峰值和来压范围的变化特性，建立了基于弹性独立支座的液压支架群组支护力学模型，分析了不同参数液压支架支护应力场特征，提出将工作面支护应力出现“M”型三峰值作为超长工作面判据。

（2）根据液压支架在空间和功能的不同属性，揭示了超长工作面群组分区协同控制原理，提出采用基于状态误差和代价函数的液压支架群组分区协同控制方法，即“单架控制→组控制→群控制”三级协同控制策略，通过单架控制、液压支架组控制、液压支架群控制实现深井厚煤层长工作面液压支架协同控制。

作者简介

王国法（1960—），山东文登人，中国工程院院士，煤炭开发技术与装备智能化专家，研究员，博士生导师。现任中国煤炭科工集团煤矿智能化工作委员会主任，煤炭科学研究总院和中煤科工开采研究院有限公司总工程师，煤矿智能化创新联盟理事长兼技术委员会主任。中国自动化学会智慧矿山专业委员会主任，全国劳动模范、杰出工程师、孙越崎能源大奖获得者。获国家科技进步一等奖１项、二等奖４项、三等奖１项，省部级科技进步奖30余项。

研究方向

煤矿智能化开采技术与装备

主要成果

王国法院士是我国煤炭高效综采技术与装备体系的主要开拓者之一，煤矿智能化的科技领军者，创新提出了液压支架与围岩“强度耦合、刚度耦合、稳定性耦合”的“三耦合”原理和设计方法；创立了综采配套、液压支架和煤矿智能化系统的理论，设计方法和标准体系；系统的提出了煤矿智能化及分类、分级发展的理念、发展目标、技术路径和标准体系，主持研发了四种模式的煤矿智能化开采成套技术与装备，首创了5G+智能化煤矿巨系统顶层架构与应用系统关键技术，引领了智能化煤矿发展，为我国煤炭工业发展和科技创新做出了杰出贡献。

摘要

加长工作面长度是智能高效长壁综采发展趋势,工作面长度加长后矿压显现一般会出现明显变化,工作面围岩和液压支架的控制难度加大。采用现场实测和理论计算相结合的方法,针对淮南口孜东煤矿千米深井长工作面开展了长工作面来压频率、来压峰值和来压范围的变化特性研究。
研究分析了该矿121304工作面支架受力特性及姿态变化特点,建立了基于弹性独立支座的液压支架群组支护力学模型,发现了深井超长工作面支护应力特性,理论计算与实测具有较好的一致性,在此基础上对140502工作面支护参数及控制技术进行了研究。
结果表明:随着工作面长度增加,综采工作面支护应力由单峰值逐步转化为多峰值,并向两端头扩展,工作面不同区域来压具有明显的时序性且强度区别较大等特点。深井围岩劣化( 低强度顶板) 增大了这种趋势, 工作面长度300m即出现了超长工作面多峰值的特征。工作面支护应力出现“M”型三峰值可作为超长工作面的判据,合理工作面长度应综合煤层赋存条件、工作面参数和装备能力进行确定。
根据液压支架在空间和功能的不同属性,结合长工作面不同分区特点,揭示了超长工作面判据和群组分区协同控制原理,提出了一种基于状态误差和代价函数的工作面装备群组协同控制方法,制定了“单架控制→组控制→群控制”三级协同控制策略和实现方法,可有效指导深井厚煤层超长综采工作面装备群实现最优协调控制。