煤矿智能化开采新进展

　２０２１年

１月

ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ

ｊ􀆰ｃｎｋｉ􀆰ｃｓｔ􀆰２０２１􀆰０１􀆰００１

煤炭科学技术

Ｖｏｌ􀆰４９　Ｎｏ􀆰１　　Ｊａｎ．２０２１　

王国法，徐亚军，张金虎，等．煤矿智能化开采新进展［Ｊ］．煤炭科学技术，２０２１，４９（１）：１－１０􀆰ｄｏｉ：１０􀆰１３１９９／ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＸＵＹａｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇｈｕ，ｅｔａｌ．Ｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｉｎｃｏａｌｍｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｃｏａｌ

移动扫码阅读

ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２１，４９（１）：１－１０􀆰ｄｏｉ：１０􀆰１３１９９／ｊ􀆰ｃｎｋｉ􀆰ｃｓｔ􀆰２０２１􀆰０１􀆰００１

煤矿智能化开采新进展

３．山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛　２６６０００；４．辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新　１２３０００）

（１．中煤科工开采研究院有限公司，北京　１０００１３；２．煤炭科学研究总院开采设计研究分院，北京　１０００１３；

王国法１，２，徐亚军１，２，张金虎１，２，张　坤３，马　英１，２，陈洪月４

摘　要：智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。经过多年发展，我国智能化开采形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作，大采高煤层人－机－环智能耦合高效综采，综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤，复杂条件智能化＋机械化４种智能化开采模式。为了解决工作面综机装备智能决策难题，研发了工作面智能协同控制系统，实现采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞，基于煤流量智能感知的采煤机、液压支架、刮板输送机等综采装备的协同联动，工作面综采装备与端头和超前支架的联动控制。上述研究成果在陕北侏罗纪１．１ｍ硬煤薄煤层、金鸡滩煤矿８ｍ超大采高综采、金鸡滩煤矿９ｍ以上硬煤特厚煤层综放开采进行应用，效果显著，实现了陕北侏罗纪１．１ｍ硬煤薄煤层高效智能化无人开采，８ｍ超大采高工作面人－机－环智能耦合高效综采，９ｍ以硬煤上特厚煤层超大采高智能化综放开采。

关键词：智能化煤矿；液压支架；薄煤层；大采高；综放工作面；硬煤

中图分类号：ＴＤ６７　　　文献标志码：Ａ　　　文章编号：０２５３－２３３６（２０２１）０１－０００１－１０

ＷＡＮＧＧｕｏｆａ１，２，ＸＵＹａｊｕｎ１，２，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇｈｕ１，２，ＺＨＡＮＧＫｕｎ３，ＭＡＹｉｎｇ１，２，ＣＨＥＮＨｏｎｇｙｕｅ４

Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ　１２３０００，Ｃｈｉｎａ）

Ｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｉｎｃｏａｌｍｉｎｅｓ

（１．ＣＣＣＴＥＧＣｏａｌＭｉｎｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＭｉｎｉｎｇＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ　１０００１３，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ　２６６０００，Ｃｈｉｎａ；４．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ

ｏｐｍｅｎｔ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｉｎＣｈｉｎａｈａｓｆｏｒｍｅｄｆｏｕｒｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｍｏｄｅｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｕｎｍａｎｎｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｎａｎｄｍｅｄｉｕｍ－ｔｈｉｃｋｉｎｇｍｏｄｅｏｆｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇｆｏｒｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｗｏｒｋ⁃ｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｍａｎｕａｌｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｔｏａｓｓｉｓｔｃｏａｌｃａｖｉｎｇｉｎｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ，ａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ＋ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎ⁃ｃｏａｌｓｅａｍｓ，ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ－ｌｏｏｐｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｕｐｌｉｎｇｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｉｎｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔｃｏａｌｓｅａｍ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｃｏｒｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ａｆｔｅｒｙｅａｒｓｏｆｄｅｖｅｌ⁃

ｉｎｇｆａｃｅ，ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ（ＩＣＣＳ）ｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｈａｓｂｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｅｌｆ－ａｄａｐｔｉｖｅｃｏａｌｃｕｔ⁃ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｆｌｏｗ，ｌｉｎｋａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｅｎｄａｎｄａｄｖａｎｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔａｔｗｏｒｋ⁃

ｔｉｎｇａｎｄｓｅｌｆ－ｓｅｎｓｉｎｇａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｏｆｓｈｅａｒｅｒ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｏｗｅｒｓｕｐｐｏｒｔ，ｓｃｒａｐｅｒｃｏｎｖｅｙｏｒａｎｄｏｔｈｅｒｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｏｆｔｈｅＪｉｎｊｉｔａｎＣｏａｌＭｉｎｅｗｉｔｈａｎｕｌｔｒａ－ｌａｒｇｅｃｕｔｔｉｎｇｈｅｉｇｈｔｏｆ８ｍａｎｄｔｈｅｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇ

ｉｎｇｆａｃｅ．Ｔｈｅａｂｏｖｅ－ｍｅｎｔｉｏｎｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅＪｕｒａｓｓｉｃ１．１ｍｈａｒｄｃｏａｌｔｈｉｎｓｅａｍｏｆＮｏｒｔｈｅｅｒｎＳｈａａｎｘｉ，ｔｈｅｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｕｎｍａｎｎｅｄｍｉｎｉｎｇｉｎｔｈｅＪｕｒａｓｓｉｃ１．１ｍｈａｒｄｃｏａｌｔｈｉｎｓｅａｍｏｆｎｏｒｔｈｅｒｎＳｈａａｎｘｉ，ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ－ｌｏｏｐｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｕ⁃ｉｎｇｗｉｔｈｕｌｔｒａ－ｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔｆｏｒｈａｒｄｃｏａｌａｎｄｅｘｔｒａ－ｔｈｉｃｋｓｅａｍｏｖｅｒ９ｍ．

ｍｉｎｉｎｇｉｎｔｈｅＪｉｎｊｉｔａｎＣｏａｌＭｉｎｅｏｆ９ｍｏｒｍｏｒｅｈａｒｄｃｏａｌａｎｄｅｘｔｒａ－ｔｈｉｃｋｓｅａｍｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｗｅｒｅｒｅｍａｒｋａｂｌｅ．Ｉｔｈａｓｒｅａｌｉｚｅｄｈｉｇｈ－ｅｆｆｉ⁃

ｐｌｉｎｇｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｗｉｔｈ８ｍｓｕｐｅｒｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔ，ａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇｍｉｎ⁃ｈａｒｄｃｏａｌ

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏａｌｍｉｎｅ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔ；ｔｈｉｎｃｏａｌｓｅａｍ；ｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔ；ｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ；

收稿日期：２０２０－１２－２２；责任编辑：赵　瑞

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５２０７４１５５，５１９７４１５９）；国家重点研发计划资助项目（２０１７ＹＦＣ０８０４３０５）；天地科技创新创业资金专项资助

项目（ＫＪ－２０２１－ＫＣＭＳ－０１）

作者简介：王国法（１９６０—），男，山东文登人，中国工程院院士，研究员，博士生导师。Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｇｕｏｆａ＠ｔｄｋｃｓｊ．ｃｏｍ

１

２０２１年第１期

煤炭科学技术

第４９卷

０　引　　言

建成国内首个自动化工作面以来［１］，经过２０ａ发

自２０００年铁法煤业集团小青矿引进刨煤机组

１　工作面智能化协同控制系统研发新进展

能感知、智能决策和智能控制３个智能化要素［５－６］。与之相对应，为了解决相关智能化要素，我国智能化开采初级阶段的发展也经历了３个发展时期。２０１４视化远程干预的初步智能化开采［７－８］，主要解决基年黄陵矿实现了基于采煤机记忆截割、综采装备可

智能化开采的特点是工作面系统和装备具有智

３个发展阶段，形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作，大采高煤层人－机－环智能耦合高效综采，综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤，复杂条件智能化＋机械化４种智能化开采模式［２］。为了加快煤矿智能化建设，２０２０年２月，国家发展改革委、国家能源局、应急管理部、国家煤矿安全监察局、工业和信息化部、财政部等八部委出台了《关于加快煤矿智能化发展的指导意见》，明确指出智能化是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑，制定了煤矿智能化发展的原则、目标、任务和保障措施。笔者带领团队起草了《智能化煤矿（井工）分类、分级技术条件与评价》和《智能化采煤工作面分类、分级技术条件与评价》２项标准［３－４］，制定了智能化煤矿和智能化工作面分类评价标准与分级评价方法，指导煤矿因地制宜地进行智能化建设。受其影响，近年来工作面智能化开采技术与装备发展迅速，在硬煤薄煤层智能化综采、超大采高工作面人－机－环智能耦合高效综采、硬煤特厚煤层超大采高智能化综放开采方面成果显著。笔者将介绍上述相关智能化开采技术与装备的最新进展与成效。

展，我国工作面智能化开采经历了跟跑、并跑、领跑

于视频信息的智能感知问题。２０１６年兖矿集团转龙湾煤矿采用ＬＡＳＣ惯性导航装置实现工作面设备２０１８年，笔者带领团队在陕西煤业化工集团张家峁煤矿和陕西延长石油集团巴拉素煤矿分别进行生产矿井智能化改造和新建矿井智能化煤矿顶层设缺失问题。

计［１０］，通过建设矿井智能管控平台来解决智能决策自动找直，主要解决工作面设备智能控制问题［９］。

目前智能化开采３要素中，智能感知发展相对充分，智能控制也有一定程度发展，而智能决策发展则相对滞后。考虑到基于神经网络的深度学习机理仍不清晰，现阶段切实可行的方法是基于工作面采、支、运设备智能感知信息，研究综采设备数据协同与共享交换机制，研发工作面智能化协同控制系统，研究割煤、运煤、移架协同联动机制，实现采煤机、液压支架、刮板输送机协同联动、自动运行，达到智能决策效果（图１）。

图１　协同联动控制系统示意［４］

１．１　采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞

Ｆｉｇ．１　Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｌｉｎｋａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ

识别技术的不足，解决采煤机滚筒自动调高、自主感知防碰撞难题，实现智能开采过程综采设备自适应协同控制。

煤层地质条件的全面感知是智能化开采的基础，通过对工作面地质信息的预先感知来弥补煤岩２

王国法等：煤矿智能化开采新进展２０２１年第１期

工作面数字模型构建如图２所示，利用地质雷达、智能微动、瞬态面波、电磁波ＣＴ层析成像等精细物探手段和红外扫描构建初始工作面地质数字模型，将模型数据与井下地理信息系统（ＧＩＳ）工作面三维实体模型结合形成工作面精细地质数字模型。利用工作面轨道巡检机器人红外扫描、激光扫描和视频图像数据进行实时修正，通过多信息融合，构建全息数字化工作面三维地质模型，实现工作面开采条件预先感知。进而构建相对透明的开采环境，利用动态地质数据修正采

煤机记忆截割模板，实时调整滚筒截割高度与截割路径，实现采煤机自适应记忆割煤。在此基础上，通过红外感知、高清视频图像自动捕捉，结合工作面设备精确定位系统，自动提取采煤机位置信息，实时分析采煤机滚筒到液压支架顶梁前端的安全距离，自动调整滚筒高度，修正记忆截割模板，解决采煤机自主感知防碰撞难题，实现采煤机自主避让液压支架。通过上述措施实现工作面智能截割以及采煤机与液压支架的协同联动。

图２　工作面数字模型构建示意［２］

１．２　基于煤流量智能感知的协同联动

Ｆｉｇ．２　Ｄｉｇｉｔａｌｍｏｄｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ

运行速度，自动调整液压支架跟机移架方式与移架速度，形成基于主输送带、前（后）部刮板输送机煤流监测的智能决策机制，实现液压支架、采煤机和前后部刮板输送机等综采设备的协调联动、智能运行。上述系统开始在大同塔山矿进行试验。１．３　工作面综机装备与超前支架协同联动

基于工作面视频图像和各类传感器监测数据，实时获取工作面推进度、超前支架与工作面装备间相对空间位置信息，结合视频监测信息，实时修正超前支架位置信息，精确控制超前支架行走位移，实现超前支架与工作面装备协同推进。

为了解决超前支架智能行走难题，在超前支架的顶梁前端和侧面、底座两侧设置超声波传感器，以感知超前支架到两侧巷帮的距离（图５）。在顶梁、掩护梁、前连杆、底座上布置双轴倾角传感器，以感知超前支架姿态，实时获取超前支架压力、倾角、航偏角、位移和支撑高度等关键参数，利用位姿检测系ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型的超前支架纠偏控制系统，实现超前统以感知超前支架的支护状态（图６）。基于

如图３所示，目前采煤机、刮板输送机、液压支架、工作面视频与远程控制都进行了一定程度的智能化开发，具有智能感知和自动控制功能，由于缺乏协同联动机制，各系统之间相互，不能协同联动，工作面巷道监控中心只起监控作用，没有智能决策功能，决策都是由操作人员完成。

Ｆｉｇ．３　Ｓｉｎｇｌｅｍａｃｈｉｎｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ

图３　综采工作面单机控制示意

［４］

为此研发了基于煤流量智能感知的智能化协同控制系统（图４），基于工作面煤量智能监测装置，智能感知前（后）刮板输送机、带式输送机煤流量，结合刮板输送机功率、转矩实时监测信息，自动调整采煤机割煤速度，通过变频调速智能控制刮板输送机

支架行走状态的智能感知与控制。该装置在黄陵一号矿进行了井下工业性试验（图７），实现超前支架无人调整智能移架。

３

２０２１年第１期

煤炭科学技术

第４９卷

图４　基于煤流识别的协调运行机制［４］

Ｆｉｇ．４　Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｂａｓｅｄｏｎｃｏａｌｑｕａｎｔｉｔｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ

图５　超前支架传感器布置示意Ｆｉｇ．５　Ｓｅｎｓｏｒｌａｙｏｕｔｏｆａｄｖａｎｃｅｓｕｐｐｏｒｔ

图６　位姿检测系统主界面

４

Ｆｉｇ．６　Ｍａｉｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｐｏｓｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ

王国法等：煤矿智能化开采新进展２０２１年第１期

陕北侏罗纪硬煤薄煤层位于张家峁煤矿４－３煤层，埋深１７０．３６ｍ，煤厚１．００～１．３６ｍ，平均煤厚１．１ｍ，煤层倾角１°～２°，普氏系数ｆ＝２～３，地质构造极

为简单，顶板以浅灰色厚层状中～细粒长石砂岩为主，次为粉砂岩、泥岩；底板为泥岩、粉砂岩；煤层瓦斯含量低，水文地质条件简单。由于采高小、煤层硬度高，现有综采机组与配套模式不能满足安全高效的要求，必须要研发新的机型与设备配套模式。

由液压支架与围岩刚度耦合公式可知［１４］，液压

图７　超前支架井下试验现场

　Ｆｉｇ．７　Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｔｅｓｔｏｆａｄｖａｎｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔ

难题　为了解决目前超前支架反复支撑破坏巷道顶板，研发了基于螺旋推进器的全向移动式超前支架（图８ａ）。该型支架结构简单、操作方便，只需改变左右螺旋推进器的旋向和转速即可实现超前支架的前进、后退、侧向平移和旋转的全方位行走［１１］

该支架在阳煤集团新元矿３１００４工作面回风巷进行

。

井下工业性试验（图８ｂ），效果良好。

图８　超前支架试验现场Ｆｉｇ．８　Ｔｅｓｔｏｆａｄｖａｎｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔ

２　陕北侏罗纪１．１ｍ硬煤薄煤层高效智能

化无人开采

工作面难度大　　薄煤层作业空间狭小，综采设备尺寸与功率的矛盾突出，开采作业困难，工人进出

，智能化无人开采是实现薄煤层安全高效开采的唯一途径ＭＧ２００。进入新世纪以来７１０－ＷＤ、ＭＧ２／４５６－ＷＤ、×２００ＭＧ２，／８９０×笔者带领团队先后研制了－１２５ＡＷＤ／５５６薄煤层综采机组－ＷＤ、ＭＧ２×１６０，并

／在兖矿集团济宁二号煤矿、淮南矿业集团潘三矿与朱集东矿、峰峰黄沙矿推广应用［１２－１３］索，逐渐形成薄煤层智能化无人开采模式。经过多年探。

支架支护强度不仅取决于顶板岩性、采高和围岩刚

度，还与工作面煤层条件息息相关。将相关参数代入计算得液压支架所需支护强度如图９所示。由图可知，传统计算结果为０．５０ＭＰａ，而基于刚度耦合公式计算结果为支护强度应不低于０．６７ＭＰａ。研究表明，围岩刚度与液压支架支护强度正相关［１５］为了解决薄煤层液压支架调高幅度有限的问题，减，少顶板下沉，需要开发大工作阻力、高刚度薄煤层支架。综合分析，选用ＺＹ９０００／０８８／１６型液压支架，支护强度０．７３～０．８２ＭＰａ。

图９　液压支架所需支护强度

Ｆｉｇ．９　Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｄｂｙｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔ

大工作阻力为薄煤层液压支架设计带来一定难

度。为此，将双平衡千斤顶布置在左右连杆两侧，避免平衡千斤顶在中档与推移机构干涉。研发单孔固定立柱柱头的新型柱帽（图１０ａ），充分压缩立柱柱头尺寸（图１０ｂ），取消立柱上腔接口，采用大弧度缸底，最大限度减小立柱固定段尺寸，确保液压支架最小高度得以实现，增大立柱伸缩比，提高液压支架开

图１０　新型柱帽及其固定方式Ｆｉｇ．１０　Ｎｅｗｌｅｇｃａｐａｎｄｉｔｓｆｉｘｉｎｇｍｅｔｈｏｄ

５

２０２１年第１期

煤炭科学技术

第４９卷

采范围。该支架采用抬底机构，现有抬底千斤顶固定段较长，不能满足８８０ｍｍ最小结构高度安装要求。为此设计了图１１ａ所示单缸进液抬底装置，只在推底千斤顶上腔设置１个进液口，通过耳轴与底座相连（图１１ｂ），最大限度减小了抬底千斤顶结构尺寸，满足抬底千斤顶安装要求。

１３、图１４所示，进、回风巷采用反握销排卧底式布置方式（巷道高度２．６ｍ，卧底量１．５ｍ），工作面不设过渡架，机头、机尾电机设置可伸缩式底托架，以满足配套要求。

图１１　抬底千斤顶外形结构与安装示意

Ｆｉｇ．１１　Ｏｕｔｌｉｎｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｂａｓｅ－ｌｉｆｔｉｎｇｒａｍａｎｄｉｎｓｔａｌｌａｔｉｏｎ

发明了采煤机电缆拖拽装置（图１２），通过牵引

装置拖拽电缆夹在电缆槽中移动，有效解决了薄煤层工作面电缆叠层布置影响工作面最小采高难题。

图１２　电缆拖拽装置Ｆｉｇ．１２　Ｃａｂｌｅｐｕｌｌｉｎｇｄｅｖｉｃｅ

１ＭＧ４５０为／了１０５０解决－ＷＤ薄煤薄煤层滚筒式采煤机层设备破煤难题，，装机功率

研发了机采用半悬机身设置０５０ｋＷ，有效提高破煤效果，刮板输送机上方仅保留采煤。如图１３所示，采煤机电机高度，传动部都位于煤壁侧，最大限度压缩机身高度，同时加大过煤空间，配套ＳＧＺ８００／３×４００刮ｍｍ，１．１板输送机，机面高度只有７３９ｍｍ，过煤高度２７３

满足１．１ｍｍ最小采高安全过机空间最小采高安全支护需要。１５５ｍｍ，有效地为了解决工作面机头、机尾电机布置难题，如图６

图１３　“三机”配套断面

Ｆｉｇ．１３　Ｍａｔｃｈｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔｓｅｃｔｉｏｎ，ｂｅｌｔｃｏｎｖｅｙｏｒ

ｏｆｓｈｅａｒ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃ

图１４　薄煤层成套设备布置

Ｆｉｇ．１４　Ｌａｙｏｕｔｏｆｔｈｉｎｃｏａｌｓｅａｍｃｏｍｐｌｅｔｅｅｑｕｉｐｍｅｎｔ

整套装备于２０２０年１０月在张家峁煤矿薄煤层

工作面投入运行，实现了１．１ｍ薄煤层工作面智能化无人操作。

３　超大采高人－机－环智能耦合高效综采

与薄及中厚煤层开采不同，超大采高开采极易诱发上覆岩层整体断裂并形成强动载矿压，煤壁片帮、冒顶难以控制，工作面采煤、支护和输送成套装备连续可靠运行难以实现。为了解决超大采高工作面因采高增加带来的强动载矿压与煤壁片帮冒顶等

问题，笔者提出了基于支架与围岩耦合的超大采高液压支架自适应控制技术（图１５），研发了超大采高工作面人－机－环智能耦合高效综采模式－，实现了超大采高煤层安全高效开采［１６１９］基于超大采高综采工作面液压支架与围岩耦合。

作用关系，建立了超大采高工作面煤壁片帮“拉裂－滑移”模型，得出了液压支架控制煤壁滑落失稳的－２４］“临界护帮力［２０双因素”的支护策略，提出了考虑顶板下沉与煤壁片帮

。基于“双因素”控制方法确ＺＹ２１０００定了合理的支护强度及关键结构，设计开发了

了初撑力自动补偿与快速移架系统／３８／８２Ｄ型强力超大采高液压支架、增容缓冲抗冲，研制击立柱等新结构，发明了工作面多应力场耦合围岩

王国法等：煤矿智能化开采新进展２０２１年第１期

稳定性智能控制方法，通过控制支架支护强度、刚度及位姿等参数，使顶板、煤壁中原岩应力场、采动应力场与支护应力场达到动态平衡，从而降低围岩破碎程度，减少宏观位移量，有效解决片帮和冒顶问题，实现围岩稳定控制。研制了３级分体式护帮装

置，扩大了煤壁及端部顶板的防护，并在支架顶梁前端安装行程传感器、位移传感器等，对煤壁防护状态进行智能监测，实现了超大采高工作面超高煤壁的稳定控制。

图１５　液压支架与围岩自适应控制逻辑［２５］

　　超大采高综采割煤量和运煤量急速增加，难以实现稳定截割控制；大块片帮煤易造成瞬时煤量剧增，运输系统卡堵、压死的严重情况，可靠连续运行难度增大。基于采煤机行走位移检测、工作面仰俯角检测、调高油缸及摇臂角度监控等系统，解决了超大采高工作面采煤机机身三维空间位姿的全方位、高精度测量难题。在此基础上，开发了基于记忆割煤控制＋人工干预＋地质条件变化实时调整截割轨迹的控制策略，实现了采煤机高精度自动截割。根据运量负荷要求，开发了配置煤量自适应变频调速控制系统的槽宽１４００ｍｍ、驱动功率３×１６００ｋＷ的重型刮板输送机，提出了基于电流反馈的激光扫描煤量监测及智能调速方法，实现了重型装备的无级软启动、智能调速与采运协调；研制了槽宽１４００ｍｍ的高强度自动伸缩机尾，实现了链条动态控制

Ｆｉｇ．１５　Ａｄａｐｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｌｏｇｉｃｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋ

和自动张紧，提高了超大运量链条的可靠性；开发了落地式折叠机身的巷道可伸缩带式输送机，实现了工作面的连续快速推进。

金鸡滩煤矿主采侏罗纪２－２上煤层，煤层厚度５．５～８．５ｍ，普氏系数ｆ＝２．６～３．３，平均２．８，煤层硬度中硬～硬，节理裂隙不发育、完整性较好。金鸡滩煤矿１２－２上１０８超大采高工作面于２０１６年８月开始试生产，目前已进入第３个工作面的回采（图１６），工作面作业人员数量大幅降低，顶板、煤壁得到了有效控制，工作面最大采高达到８．０ｍ，日产达到６．１６万ｔ，月产达到１５０万ｔ，工作面人员工效达到１２４７ｔ／工［２５］。

４　硬煤特厚煤层超大采高智能化综放开采

７

榆神矿区资源探明储量约３０１亿ｔ，厚及特厚

２０２１年第１期

煤炭科学技术

第４９卷

环控制，实现工作面直线度动态调整。研制了总装机功率达１４２１０ｋＷ的超大运量自适应智能化输送系统，发明了针对大块硬煤卸载、转载多级破碎输送系统。

项目成果在金鸡滩煤矿１２－２上１１７工作面成功

应用，建成了世界第１个７ｍ超大采高综放工作面采出率达到了９２．０６％，单工作面具备年产２０００万ｔ（图１７）。最高日产７．９１万ｔ，最高月产２０２．０１万ｔ，

图１６　超大采高智能综采工作面［２］

Ｆｉｇ．１６　Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｆａｃｅｗｉｔｈｓｕｐｅｒｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔ

煤层约占１／２以上，采用超大采高一次采全高综采已经实现了６～９ｍ煤层高效开采，而９ｍ以上硬煤层高产、高效、高采出率开采是亟待解决的难题。

针对以金鸡滩煤矿为代表的西部特厚硬煤综放开采存在顶煤冒放性差、采出率低的难题，研究了加大机采高度、营造矿山压力、增大顶煤破碎度、提高采出率的特厚硬煤超大采高综放开采方法。建立了以高强度支护为基础、以控制煤壁稳定和顶煤可放性为约束、以协调采放空间为核心的近场增裂、远场破碎顶煤相结合的综放开采理论。分析了在给定煤厚条件下不同采放比顶煤塑性破坏范围、破坏区域和放煤空间的变化规律；建立了超大采高煤壁稳定性与顶煤采出率综合分析模型，基于采出率、煤壁稳定性控制要求和支、运能力，提出了适应特厚硬煤的

采放比［２６－２９］采放比为（１．０。∶确定了适应金鸡滩煤层赋存条件的０．５）～（１．０∶１．０），即割煤高度６～７ｍ，

放煤高度３～７ｍ。

根据开采工艺要求，设计研制了世界最大高度、最高工作阻力ＺＦＹ２１０００／３５．５／７０Ｄ两柱掩护式超强力综放液压支架，超大采高放顶煤液压支架具有掩护梁倾角大、强扰动多级放煤机构、强力护帮机构、姿态自适应功能等特点［３０］态监控系统，精准测量放煤机构收放状态。研制了液压支架状，基于煤矸灰分识别和大数据分析完成记忆放煤的控制算法，结合插板行程量及尾梁、掩护梁配合角度传感器数据进行多轮次时序记忆，形成记忆放煤模板，并在放煤过程中结合设备运行情况进行实时调整控制，实现了智能、精准、高效放煤。研发了具有自主知识产权的ＩＭＯＳＳ惯性导航系统，通过惯导成套系统获取采煤机三维运行曲线，结合自主研发的智能零速校正、偏转差角补偿和轨迹拟合等算法，通过联动电液控对液压支架推移进行单独闭８

的能力。

图１７　金鸡滩煤矿工作面煤壁及放煤效果

Ｆｉｇ．１７　ｃｏａｌＣｏａｌｍｉｎｉｎｇｗａｌｌｆａｃｅａｎｄｉｎｔｏｐＪｉｎｊｉｔａｎ－ｃｏａｌＣｏａｌｃａｖｉｎｇＭｉｎｅ

ｅｆｆｅｃｔｏｆ

５　结　　论

智能化开采是煤炭工业发展方向和必然趋势已成为行业共识，经过多年发展，我国已形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作、大采高煤层人－机－环智能耦合高效综采、综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤、复杂条件智能化＋机械化４种智能化开采模式１）当前智能决策发展相对滞后，基本满足了智能化初级阶段发展需要，研发了工作面

。智能化协同控制系统，通过建立割煤、运煤、移架协同联动机制，实现采煤机、液压支架、刮板输送机协同联动支架２）、、电缆夹拖拽装置和大功率半悬机身薄煤层滚研制了新型结构大功率自动运行，达到智能决策效果、高刚度薄煤层液压。

筒式采煤机，满足了陕北侏罗纪１．１ｍ硬煤薄煤层

王国法等：煤矿智能化开采新进展２０２１年第１期

ａｎｄｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｕｎｍａｎｎｅｄｍｉｎｉｎｇｉｎｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｃｏａｌｍｉｎ⁃［９］　李　森．基于惯性导航的工作面直线度测控与定位技术［Ｊ］．煤

炭科学技术，２０１９，４７（８）：１６９－１７４．

ＬＩＳｅｎ．Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ＆ｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｌｏｃａｌｉｚａｔｉｏｎｆｏｒｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａ⁃ＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，４７（８）：１６９－１７４．

ｉｎｇｆａｃｅ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１４，４２（９）：２６－２９．

高效智能化无人开采需要。

能控制方法和３级分体式护帮装置，基于记忆割煤控制＋人工干预＋地质条件变化，实时调整截割轨迹的控制策略，解决了采煤机高精度自动截割难题，实现了金鸡滩煤矿超大采高工作面智能化开采。

４）研制了超大运量自适应智能化输送系统大

３）发明了工作面多应力场耦合围岩稳定性智

ｎｉｚｅｄｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅａｌｉｇｎｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｉｎｅｒｔｉａｌｎａｖｉｇａｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｃｏａｌ

［１０］　王国法，任怀伟，庞义辉．煤矿智能化（初级阶段）技术体系研

究与工程进展［Ｊ］．煤炭科学技术，２０２０，４８（７）：１－２７．ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＲＥＮＨｕａｉｗｅｉ，ＰＡＮＧＹｉｈｕ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄ

块硬煤卸载、转载多级破碎输送系统，实现了金鸡滩煤矿硬煤特厚煤层超大采高智能化综放开采。

ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｇｒｅｓｓｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏａｌｍｉｎｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｙｓｔｅｍｉｎ参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：

［１］　王国法发展［Ｊ］．，刘东财煤矿开采，刘加启，２００１，４６（４）：１１，等．薄煤层自动化工作面装备技术的

－１４．

ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＬＩＵＤｏｎｇｃａｉ，ＬＩＵＪｉａｑｉ，ｅｔａｌ．Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｄｅｖｅｌ⁃

［２］　王国法ＣｏａｌｏｐｍｅｎｔＭｉｎｉｎｇｏｆａｕｔｏｍａｔｉｃ，刘　峰Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００１，４６（４）：１１ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｔｈｉｎｓｅａｍ，孟祥军，等．－１４．

ｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅ［Ｊ］．践［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１９，４７（８）：１煤矿智能化－３４．

（初级阶段）研究与实

ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＬＩＵＦｅｎｇ，ＭＥＮＧＸｉａｎｇｊｕｎ，ｅｔａｌ．Ｒｅｓｅａｒｃｈａｎｄ

［３］　王国法ＣｏａｌｐｒａｃｔｉｃｅＳｃｉｅｎｃｅｏｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ，庞义辉ａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｃｏａｌｍｉｎｅ２０１９，４７（８）：１ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ（ｐｒｉｍａｒｙ－３４．

ｓｔａｔｅ）［Ｊ］．

体系［Ｊ］．煤炭科学技术，刘　峰，２０２０，４８（３）：１，等．智能化煤矿分类－１３．

、分级评价指标

ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＰＡＮＧＹｉｈｕｉ，ＬＩＵＦｅｎｇ，ｅｔａｌ．ｆｏｒＳｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏａｌ

ａｎｄ

［４］　王国法ｍｉｎｅ［Ｊ］．ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＣｏａｌｇｒａｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅｅｖａｌｕａｔｉｏｎａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２０，４８（３）：１ｉｎｄｅｘｓｙｓｔｅｍ－１３．

价指标体系，徐亚军［Ｊ］．，煤炭学报孟祥军，等，２０２０，４５（９）：．智能化采煤工作面分类３０３３－３０４４．

、分级评

ＷＡＮＧｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎＧｕｏｆａ，ａｎｄＸＵＹａｊｕｎ，ＭＥＮＧＸｉａｎｇｊｕｎ，ｅｔａｌ．Ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ，

ＪｏｕｒｎａｌｇｒａｄｉｎｇｏｆｅｖａｌｕａｔｉｏｎＣｈｉｎａＣｏａｌｉｎｄｅｘＳｏｃｉｅｔｙ，ｆｏｒ２０２０，ｓｍａｒｔ４５ｌｏｎｇｗａｌｌ（９）：

［５］　王国法３０３３ｍｉｎｉｎｇ－３０４４．

ｆａｃｅ［Ｊ］．展与展望，范京道［Ｊ］．工矿自动化，徐亚军，等，２０１８，４４（２）：５．煤炭智能化开采关键技术创新进

－１２．

ＷＡＮＧａｎｄｐｒｏｓｐｅｃｔＧｕｏｆａ，ｏｎＦＡＮｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＪｉｎｇｄａｏ，ＸＵｏｆＹａｊｕｎ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｅｔａｌ．ｃｏａｌＩｎｎｏｖａｔｉｏｎｍｉｎｉｎｇ［Ｊ］．ｐｒｏｇｒｅｓｓｄｕｓｔｒｙａｎｄＭｉｎｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，２０１８，４４（２）：５－１２．

Ｉｎ⁃

［６］　王国法［Ｊ］．中国矿业大学学报，张德生．煤炭智能化综采技术创新实践与发展展望

ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＺＨＡＮＧＤｅｓｈｅｎｇ．，２０１８，４７Ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ（３）：４５９－ｐｒａｃｔｉｃｅ４６７．

ｍｅｎｔｐｒｏｓｐｅｃｔｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔａｎｄｄｅｖｅｌｏｐ⁃ＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｏｆＭｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｆｏｒｃｏａｌ２０１８，４７

ｍｉｎｅ

［７］　田成金（３）：４５９［Ｊ］．Ｊｏｕｒｎａｌ－４６７．

ｏｆＣｈｉｎａ化，２０１６，４２（１１）：２８．煤炭智能化开采模式和关键技术研究－３２．

［Ｊ］．工矿自动

ＴＩＡＮｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓＣｈｅｎｇｊｉｎ．ＲｅｓｅａｒｃｈｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｉｚｅｄａｎｄＭｉｎｅＡｕｔｏｍａｔｉｏｎ，ｃｏａｌｍｉｎｉｎｇｍｏｄｅ２０１６，ａｎｄ［８］　（１１）：２８张－３２．

［Ｊ］．Ｉｎｄｕｓｔｒｙ４２

涵与实现　良，李首滨［Ｊ］．煤炭科学技术，黄曾华，等．煤矿综采工作面无人化开采的内

，２０１４，４２（９）：２６－２９．

ＺＨＡＮＧＬｉａｎｇ，ＬＩＳｈｏｕｂｉｎ，ＨＵＡＮＧＺｅｎｇｈｕａ，ｅｔａｌ．Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ

１ｅａｒｌｙ－２７．

ｓｔａｇｅｓ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０２０，４８（７）：

［１１］　徐亚军［Ｊ］．煤炭科学技术，张德生，李丁一，２０１９，４７（１０）：．全方位行走式超前液压支架研究

ＸＵＹａｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＤｅｓｈｅｎｇ，ＬＩＤｉｎｇｙｉ．１５２－１５７．

ｐｏｗｅｒｅｄｓｕｐｐｏｒｔｗｉｔｈｏｍｎｉ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌｗａｌｋｉｎｇＳｔｕｄｙｆｕｎｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ｏｎａｄｖａｎｃｅｄＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１９，４７（１０）：１５２－１５７．Ｃｏａｌ

［１２］　王国法科学技术．薄煤层安全高效开采成套装备研发及应用，２００９，３７（９）：８６－８９．

［Ｊ］．煤炭

ＷＡＮＧｑｕｉｐｍｅｎｔＧｕｏｆａ．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅｆｏｒｓａｆｅｔｙＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２００９，３７（９）：８６ａｎｄｈｉｇｈａｎｄｅｆｆｉｃｉｅｎｔａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｍｉｎｉｎｇｏｆｉｎｃｏｍｐｌｅｔｅｄｓｅｔｅ⁃－８９．

ｔｈｉｎｓｅａｍ［Ｊ］．

［１３］　徐亚军煤炭科学技术，王国法，２０１３，４１（１１）：６．基于滚筒采煤机薄煤层自动化开采技术－９．

［Ｊ］．

ＸＵＹａｊｕｎ，ＷＡＮＧＧｕｏｆａ．Ａｕｔｏｍａｔｉｃｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｂａｓｅｄｏｎ［１４］　徐亚军２０１３，４１（１１）：６ｓｈｅａｒｅｒｉｎｔｈｉｎｃｏａｌ－９．

ｓｅａｍ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

用［Ｊ］．煤炭学报，王国法，，２０１５，４０（１１）：２５２８任怀伟．液压支架与围岩刚度耦合理论与应

－２５３３．

ＸＵｔｉｏｎｓｈｉｐＹａｊｕｎ，ＷＡＮＧｂｅｔｗｅｅｎｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇＧｕｏｆａ，ＲＥＮｒｏｃｋｓＨｕａｉｗｅｉ．ａｎｄＴｈｅｏｒｙｐｏｗｅｒｅｄｏｆｃｏｕｐｌｉｎｇｓｕｐｐｏｒｔ［ｒｅｌａ⁃ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１５，４０（１１）：２５２８－２５３３．Ｊ］．

［１５］　论研究徐亚军［Ｊ］．，李丁一煤矿开采，刘欣科，２０１９，２４（１）：４０，等．液压支架垂向刚度实验测试与理

－４４，５２．

ＸＵａｎｄＹａｊｕｎ，ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＬＩＵＸｉｎｋｅ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓ

［１６］　ｉｎｇ王国法Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ｔｅｓｔｉｎｇｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｓｔｉｆｆｎｅｓｓｏｆｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔ［Ｊ］．ＣｏａｌＭｉｎ⁃报，２０１５，４０（１）：３０，庞义辉．２０１９，２４（１）：４０液压支架与围岩耦合关系及应用－４４，５２．

－３４．

［Ｊ］．煤炭学

ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＰＡＮＧＹｉｈｕｉ．Ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐ⁃

［１７］　王国法ＪｏｕｒｎａｌｐｏｒｔａｎｄｏｆｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１５，４０（１）：３０ｒｏｃｋｃｏｕｐｌｉｎｇａｎｄｉｔｓ－ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ３４．

［Ｊ］．

耦合作用关系，庞义辉［Ｊ］．，李明忠煤炭学报，等．超大采高工作面液压支架与围岩

，２０１７，４２（２）：５１８－５２６．

ＷＡＮＧｐｏｒｔＧｕｏｆａ，ＰＡＮＧＹｉｈｕｉ，ＬＩＭｉｎｇｚｈｏｎｇ，ｅｔａｌ．Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐ⁃

ｍｉｎｉｎｇａｎｄｃｏａｌ［Ｊ］．ｗａｌｌＪｏｕｒｎａｌｃｏｕｐｌｉｎｇｏｆＣｈｉｎａｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１７，４２ｉｎｕｌｔｒａｌａｒｇｅｈｅｉｇｈｔ５１８－５２６．

ｆａｃｅ（２）：

［１８］　王国法方法［Ｊ］．，庞义辉煤炭学报．基于支架与围岩耦合关系的支架适应性评价

，２０１６，４１（６）：１３４８－１３５３．

ＷＡＮＧｍｅｔｈｏｄＧｕｏｆａ，ｂａｓｅｄｏｎＰＡＮＧｃｏｕｐｌｉｎｇＹｉｈｕｉ．ｏｆｐａｒａｍｅｔｅｒｓＳｈｉｅｌｄ－ｒｏｏｆｂｅｔｗｅｅｎａｄａｐｔａｂｉｌｉｔｙｓｈｉｅｌｄｅｖａｌｕａｔｉｏｎ

ａｎｄ９

ｒｏｏｆ

２０２１年第１期

１３４８－１３５３．

煤炭科学技术

第４９卷

ｓｔｒａｔａ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１６，４１（６）：［２６］　任怀伟，孟祥军，李　政，等．８ｍ大采高综采工作面智能控制

系统关键技术研究［Ｊ］．煤炭科学技术，２０１７，４５（１１）：３７－４４．ＲＥＮＨｕａｉｗｅｉ，ＭＥＮＧＸｉａｎｇｊｕｎ，ＬＩＺｈｅｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｔｕｄｙｏｎｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍａｐｐｌｉｅｄｉｎ８ｍｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｆａｃｅ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，

［１９］　庞义辉．超大采高液压支架与围岩的强度耦合关系［Ｄ］．北

京：煤炭科学研究总院，２０１８．

ＰＡＮＧＹｉｈｕｉ．Ｓｔｒｅｎｇｔｈｃｏｕｐｌｉｎｇｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐｂｅｔｗｅｅｎｓｕｐｅｒｈｉｇｈ

［２０］　王国法，庞义辉，刘俊峰．特厚煤层大采高综放开采机采高度

的确定与影响［Ｊ］．煤炭学报，２０１２，３７（１１）：１７７７－１７８２．ＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，２０１８．

ｍｉｎｉｎｇｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔａｎｄｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋ［Ｄ］．Ｂｅｉｊｉｎｇ：

［２７］　王国法，张金虎．煤矿高效开采技术与装备的最新发展［Ｊ］．

煤矿开采，２０１８，２３（１）：１－４，１２．

ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｈｕ．Ｒｅｃｅｎｔｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏａｌｍｉｎｅ

２０１７，４５（１１）：３７－４４．

ＷＡＮＧａｎｄｍｉｎｉｎｇｉｎｆｌｕｅｎｃｅＧｕｏｆａ，ｈｅｉｇｈｔｉｎｏｆＰＡＮＧｅｘｔｒａｃｕｔｔｉｎｇＹｉｈｕｉ，ｔｈｉｃｋｈｅｉｇｈｔＬＩＵｃｏａｌｓｅａｍ［Ｊ］．ｏｎＪｕｎｆｅｎｇ．ｔｏｐｃｏａｌＴｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ

ＪｏｕｒｎａｌｃａｖｉｎｇｏｆＣｈｉｎａｗｉｔｈｇｒｅａｔＳｏｃｉｔｙ，２０１２，３７（１１）：１７７７－１７８２．

Ｃｏａｌ

庞义辉及稳定性控制技术，王国法，张金虎［Ｊ］．煤炭科学技术，等．超大采高工作面覆岩断裂结构

，２０１７，４５（１１）：４５－５０．ＰＡＮＧｓｔｒａｔａｆｒａｃｔｕｒｅＹｉｈｕｉ，ＷＡＮＧｓｔｒｕｃｔｕｒｅＧｕｏｆａ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｈｕ，ｅｔａｌ．Ｏｖｅｒｌｙｉｎｇ

张银亮ｏｇｙ，２０１７，ｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇ，刘俊峰４５（１１）：４５ｈｅｉｇｈｔｗｏｒｋｉｎｇａｎｄ－５０．

ｆａｃｅｓｔａｂｉｌｉｔｙ［Ｊ］．ｃｏｎｔｒｏｌＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙａｎｄＴｅｃｈｎｏｌ⁃

ｆｏｒｕｌｔｒａ

析［Ｊ］．煤炭学报，，２０１１，３６（４）：６９１庞义辉，等．液压支架护帮机构防片帮效果分

－６９５．

ＺＨＡＮＧＹｉｎｌｉａｎｇ，ＬＩＵＪｕｎｆｅｎｇ，ＰＡＮＧＹｉｈｕｉ，ｅｔａｌ．Ｅｆｆｅｃｔａｎａｌ⁃

庞义辉ＪｏｕｒｎａｌｙｓｉｓｏｆｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌｒｉｂｓｐａｌｌｉｎｇＳｏｃｉｅｔｙ，２０１１，３６（４）：６９１ｓｙｓｔｅｍｉｎｈｙｄｒａｕｌｉｃ－６９５．

ｓｕｐｐｏｒｔ［Ｊ］．

科学技术．机采高度对顶煤冒放性与煤壁片帮的影响，２０１７，４５（６）：１０５－１１１．

［Ｊ］．煤炭

ＰＡＮＧＹｉｈｕｉ．Ｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｃｏａｌｃｕｔｔｉｎｇｈｅｉｇｈｔｏｎｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇ

ａｎｄ庞义辉Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，４５（６）：１０５ａｎｄｄｒａｗｉｎｇｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓａｎｄ，王国法．基于煤壁－１１１．

ｒｉｂｓｐａｌｌｉｎｇ［Ｊ］．ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅ结构分析［Ｊ］．煤炭学报，２０１７，４２（８）：１９４１“拉裂－滑移”力学模型的支架护帮

－１９５０．

ＰＡＮＧＹｉｈｕｉ，ＷＡＮＧＧｕｏｆａ．Ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｂｏａｒｄ

ｉｃａｌａｎａｌｙｓｉｓｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ｂａｓｅｄｏｎＪｏｕｒｎａｌｒｉｂｓｐａｌｌｉｎｇｏｆＣｈｉｎａ“ｔｅｎｓｉｌｅＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，２０１７，４２（８）：１９４１ｃｒａｃｋｉｎｇ－ｓｌｉｄｉｎｇ”ｍｅｃｈａｎ⁃

１９５０．　　

－

王国法［Ｊ］．采矿与岩层控制工程学报，庞义辉，任怀伟．煤矿智能化开采模式与技术路径

ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＰＡＮＧＹｉｈｕｉ，ＲＥＮ，２０２０，２（１）：８Ｈｕａｉｗｅｉ．Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ－２７．ｃｏａｌｍｉｎ⁃ＳｔｒａｔａｉｎｇｐａｔｔｅｒｎＣｏｎｔｒｏｌａｎｄＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，２（１）：８ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌｐａｔｈ［Ｊ］．－Ｊｏｕｒｎａｌ２７．

ｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄ

１０

ｈｉｇｈｌｙｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｉｎｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ［２８］　张金虎ｉｎｇＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，，王国法，２０１８，２３杨正凯优化，等（１）研．高韧性较薄直接顶特厚煤层四柱

：１ａｎｄ－４，１２．

ｅｑｕｉｐｍｅｎｔ［Ｊ］．ＣｏａｌＭｉｎ⁃

综放支架适应性和究［Ｊ］．采矿与安全工程学报，２０１８，３５（６）：１１６４ＺＨＡＮＧ－１１６９，１１７６．

ｂｉｌｉｔｙｓｕｐｐｏｒｔａｎａｌｙｓｉｓＪｉｎｈｕ，ｉｎｕｌｔｒａａｎｄＷＡＮＧｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎＧｕｏｆａ，ＹＡＮＧｓｔｕｄｙｏｆＺｈｅｎｇｋａｉ，ｆｏｕｒ－ｌｅｇｅｔｓｈｉｅｌｄａｌ．Ａｄａｐｔａ⁃

ＪｏｕｒｎａｌｔｈｉｃｋｓｅａｍｏｆＭｉｎｉｎｇｗｉｔｈｈｉｇｈ＆ＳａｆｅｔｙｔｏｕｇｈｎｅｓｓＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ａｎｄｔｈｉｎｎｅｒｃａｖｉｎｇ２０１８，３５

ｉｍｍｅ⁃［２９］　（６）：１１６４ｄｉａｔｅｒｏｏｆ［Ｊ］．许永祥支架－围，王国法－１１６９，１１７６．

岩结构，李明忠耦合关，等系．特厚坚硬煤层超大采高综放开采

［Ｊ］．煤炭学报，２０１９，４４（６）：

１６６６－１６７８．

ｔｈｉｃｋｐｌｉｎｇＸＵＹｏｎｇｘｉａｎｇ，ＷＡＮＧａｎｄｂｅｔｗｅｅｎｈａｒｄｈｙｄｒａｕｌｉｃｃｏａｌｓｅａｍｒｏｏｆＧｕｏｆａ，ＬＩｗｉｔｈｓｕｐｐｏｒｔＭｉｎｇｚｈｏｎｇ，ｓｕｐｅｒａｎｄｌａｒｇｅｓｕｒｒｏｕｎｄｉｎｇｒｏｃｋｅｔａｌ．Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｃｕｔｔｉｎｇｈｅｉｇｈｔａｎｄｉｎｅｘｔｒａｃｏｕ⁃

ｗａｌｌｔｏｐｃｏａｌｃａｖｉｎｇｏｐｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＣｈｉｎａＣｏａｌＳｏｃｉｅｔｙ，

ｌｏｎｇ⁃－

［３０］　２０１９，４４（６）：１６６６许永祥煤层综放开采数值模拟研究，王国法，李明忠－１６７８．

，等．基于黏结颗粒模型的特厚坚硬

［Ｊ］．煤炭学报，２０１９，４４（１１）：３３１７ＸＵｓｉｍｕｌａｔｉｏｎＹｏｎｇｘｉａｎｇ，－３３２８．

ｃｏａｌｓｅａｍｂａｓｅｄｏｆｌｏｎｇｗａｌｌＷＡＮＧｏｎｂｏｎｄｅｄｔｏｐＧｕｏｆａ，－ｃｏａｌＬＩｐａｒｔｉｃｌｅｃａｖｉｎｇＭｉｎｇｚｈｏｎｇ，ｍｏｄｅｌ［ｗｉｔｈｅｘｔｒａｅｔＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌ－ａｌｔｈｉｃｋａｎｄ．ＮｕｍｅｒｉｃａｌｏｆＣｈｉｎａ

ｈａｒｄ［３１］　Ｃｏａｌ王国法Ｓｏｃｉｅｔｙ，２０１９，４４（１１）：３３１７－３３２８．

装备的创新的实践，庞义辉，任怀伟［Ｊ］．煤炭学报，等．煤炭安全高效综采理论，２０１８，４３（４）：９０３－、９１３．技术与

ＷＡＮＧｅｆｆｉｃｉｅｎｔＧｕｏｆａ，ｐｒａｃｔｉｃｅ［ｍｉｎｉｎｇＰＡＮＧＪ］．Ｊｏｕｒｎａｌｔｈｅｏｒｙ，Ｙｉｈｕｉ，ｏｆｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲＥＮＨｕａｉｗｅｉ，ＣｈｉｎａＣｏａｌａｎｄＳｏｃｉｅｔｙ，ｅｑｕｉｐｍｅｎｔｅｔａｌ．Ｃｏａｌｓａｆｅａｎｄ

２０１８，ｉｎｎｏｖａｔｉｏｎ９０３－９１３．

４３（４）：

［２１］　［２２］　［２３］　［２４］　［２５］