基于Q-learning模型的智能化放顶煤控制策略 被引量：12

1

作者 李庆元 杨艺 +1 位作者 李化敏 费树岷 《工矿自动化》 北大核心 2020年第1期72-79,共8页

传统的综放工作面放顶煤控制存在顶煤采出率低、出煤含矸率高等问题,而现有智能决策方法又存在建模困难、学习样本难以获取等障碍。针对上述问题,在液压支架放煤口动作决策过程中引入强化学习思想,提出一种基于Q-learning模型的智能化... 传统的综放工作面放顶煤控制存在顶煤采出率低、出煤含矸率高等问题,而现有智能决策方法又存在建模困难、学习样本难以获取等障碍。针对上述问题,在液压支架放煤口动作决策过程中引入强化学习思想,提出一种基于Q-learning模型的智能化放顶煤控制策略。以最大化放煤效益为主要目标,结合顶煤放出体实时状态特征及顶煤动态赋存状态,采用基于Q-learning的放顶煤动态决策算法,在线生成多放煤口实时动作策略,优化多放煤口群组协同放煤过程,合理平衡顶煤采出率、出煤含矸率的关系。仿真和对比分析结果表明,该控制策略的顶煤平均采出率为91.24%,比传统“见矸关窗”的放煤方法提高约15.8%;平均全局奖赏值为685,比传统放煤方法提高约11.2%。该控制策略可显著减少混矸、夹矸等现象对放煤过程的影响,提高顶煤放出效益,减少煤炭资源浪费。 展开更多

关键词 放顶煤 煤矸分离 强化学习 智能放煤控制 群组放煤 Q-learning模型

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多放煤口综放开采起始放煤顶煤时空场耦合分析 被引量：4

2

作者 杜龙飞 解兴智 赵铁林 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第11期56-62,共7页

为了改善综放开采顶煤放出效果,提高顶煤放出率、降低含矸率,改进群组架间配合方式、优化放煤工艺参数,采用理论分析和GDEM离散元数值模拟分析相结合的方法,研究破碎散体顶煤放出体的发育形态及群组—起始放煤放出体的发育过程、顶煤运... 为了改善综放开采顶煤放出效果,提高顶煤放出率、降低含矸率,改进群组架间配合方式、优化放煤工艺参数,采用理论分析和GDEM离散元数值模拟分析相结合的方法,研究破碎散体顶煤放出体的发育形态及群组—起始放煤放出体的发育过程、顶煤运移轨迹、煤矸分界面下沉动态特征、顶煤放出影响范围和顶煤放出时空场的耦合关系。研究结果表明:顶煤放出体发育是由放煤口向煤矸分界面呈近似环状的过程,顶煤也呈近似环状松动放出;顶煤放出体发育体积随放煤口尺寸增大而增大,且经历“竖向椭圆形-类圆形-横向椭圆形”3个阶段,其中放出体发育宽度与同时放煤支架数满足三次函数关系。顶煤是沿着最小阻力路径以近似直线向放煤口移动放出的,且放煤口中心垂线附近顶煤模型颗粒优先到达放煤口,运移轨迹整体关于放煤口中心垂线对称;顶煤放出影响范围及位移随放煤口尺寸的增大而增大。煤矸分界面下沉动态曲线最低点位移和速度与放煤时间呈正相关;下沉动态曲线达到稳定所需时间与同时放煤架数呈负相关;煤矸分界面曲线整体近似为水平翻转的正态分布曲线,并关于放煤口中心垂线对称。研究对放顶煤开采有一定借鉴意义。 展开更多

关键词 放顶煤 群组-起始放煤 时空场耦合 顶煤放出规律

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千万吨矿井群综放智能化开采设备关键技术 被引量：18

3

作者 庞义辉 刘新华 马英 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2015年第8期97-101,共5页

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... 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。 展开更多

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

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千万吨矿井群安全高效可持续开发关键技术 被引量：17

4

作者 王国法 吴兴利 庞义辉 《煤炭工程》 北大核心 2015年第10期1-4,8,共5页

针对同煤集团千万吨矿井群煤炭资源开发过程中遇到的资源、安全、环境、管理等问题,提出了千万吨矿井群协同开发思想及千万吨矿井群资源、安全、环境、管理协调开采理念,建立了以矿井健康综合指数为核心的评价指标体系及评价模型。分析... 针对同煤集团千万吨矿井群煤炭资源开发过程中遇到的资源、安全、环境、管理等问题,提出了千万吨矿井群协同开发思想及千万吨矿井群资源、安全、环境、管理协调开采理念,建立了以矿井健康综合指数为核心的评价指标体系及评价模型。分析了浅埋煤层围岩刚度对顶板运移的影响,缓解特厚煤层煤壁防片帮与提高顶煤冒放性的矛盾,开发了资源条件分类协调开采技术。创新特厚煤层综放开采关键技术,开发试验了基于支架电液控制的综放工作面采煤机记忆截割、支架跟机自动移架、自动化和智能放煤系统。建设了以节能减排清洁生产技术为核心的循环经济产业园区,构建了工作面设备全寿命过程管理平台,编制了千万吨矿井群装备系列型谱,有效缓解了千万吨矿井群出现的资源、安全、环境、管理等问题。 展开更多

关键词 千万吨矿井群 资源条件分类协调开采 智能化综放开采 节能减排清洁生产 装备系列型谱

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智能化开采技术在煤矿的实践与应用

5

作者 金锋 《新疆钢铁》 2024年第3期54-56,共3页

本文建立在智能化采煤工作面的工艺研究和放顶煤开采工艺的理论基础上,结合当前国内先进的智能放顶煤开采工艺,以新疆某矿智能综放工作面开采为研究对象,对该采煤工作面在中山区侏罗纪煤层群和倾斜特厚煤层的智能化开采工艺、智能综放... 本文建立在智能化采煤工作面的工艺研究和放顶煤开采工艺的理论基础上,结合当前国内先进的智能放顶煤开采工艺,以新疆某矿智能综放工作面开采为研究对象,对该采煤工作面在中山区侏罗纪煤层群和倾斜特厚煤层的智能化开采工艺、智能综放设备应用和功能发挥、智能化开采技术以及智能放顶煤开采过程中的煤炭资源回收等方面开展综合性实践研究。得出,智能化开采技术在开采过程中在减人、提效、增安方面取得效果,在提高资源回收率方面所取得的经验做法以及下一步需要持续改进的方向。 展开更多

关键词 煤层群开采 倾斜特厚煤层 智能化综采放顶煤工艺

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下组煤首采面综放开采受上组煤老空水威胁程度研究 被引量：2

6

作者 毛振国 朱术云 +1 位作者 邓昊 薛宇 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2023年第6期2051-2059,共9页

为了探究左权五里堠煤业有限公司上组煤5号煤层老空水是否对下组煤15号煤层首采面综放开采造成突水水害威胁,以下组煤首采面为背景,系统分析了研究区地质及水文地质条件,建立了两煤层开采后顶底板变形破坏空间分布特征模型,提出了老空... 为了探究左权五里堠煤业有限公司上组煤5号煤层老空水是否对下组煤15号煤层首采面综放开采造成突水水害威胁,以下组煤首采面为背景,系统分析了研究区地质及水文地质条件,建立了两煤层开采后顶底板变形破坏空间分布特征模型,提出了老空水是否威胁下组煤综放开采的3个可能条件。在此基础上,采用具有针对性的经验公式和数值模拟相结合的方法,综合获得了下组煤15号煤层首采面最大导水裂隙带高度和上组煤5号煤层底板最大破坏深度量化参数,并与下组煤首采面附近施工的地面钻孔揭露这两层煤间距进行对比。认为下组煤15号煤层开采后,通过导水裂隙带将会波及到上组煤采动底板破坏带内部,在正常条件下可能与上组煤5号煤层老空水导通,建议开采前要进行提前探查和疏放。研究结果对下组煤首采工作面顶板老空水害防治具有很好的参考价值。 展开更多

关键词 老空水 下组煤 综放开采 导水裂隙带 突水危险性

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特厚煤层智能化综放开采理论与关键技术架构 被引量：66

7

作者 于斌 徐刚 +9 位作者 黄志增 郭金刚 李政 李东印 王世博 孟二存 潘卫东 牛剑峰 薛吉胜 赵铁林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期42-53,共12页

综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,智能化综放开采是未来综放开采技术发展的重要方向。在分析千万吨级特厚煤层智能化综放开采技术和问题的基础上,围绕安全、高效、智能这一主题,综合考虑特厚煤层顶煤体和上... 综放开采方法是我国特厚煤层矿区实现高产高效的主要技术途径,智能化综放开采是未来综放开采技术发展的重要方向。在分析千万吨级特厚煤层智能化综放开采技术和问题的基础上,围绕安全、高效、智能这一主题,综合考虑特厚煤层顶煤体和上覆岩层的相互作用,以掌握特厚顶煤冒放理论,实现综放工作面放煤智能化,降低含矸率、提高顶煤采出率为主导,提出要解决的关键科学问题和技术构想。针对综放开采存在的煤矸智能识别、智能放煤控制、"采-支-放-运"系统智能协调等主要难题,凝练出特厚煤层智能综放开采大尺度顶煤体破碎与冒放机理,特厚煤层智能化采放协调控制机理与方法,特厚煤层智能综放开采群组放煤过程控制原理三大科学问题。攻克特厚煤层群组协同智能放煤工艺决策技术,特厚煤层顶煤厚度与放煤量实时监测技术,冲击振动和高光谱融合的煤矸识别技术,多模式融合的智能化放煤装备及控制技术,综放工作面"采-支-放-运"系统智能协调控制技术五项关键技术。突破特厚煤层智能化综放开采技术与装备瓶颈,研发煤矸识别装置、开发智能放煤控制系统及软件,解决采放协调、煤矸识别、群组放煤等难题,创建年产1 500万t智能化综放开采示范工程。最终实现特厚煤层智能化综放开采,为我国特厚煤层的安全、高效开发提供可靠的技术支撑。 展开更多

关键词 特厚煤层 智能综放 群组放煤 采放协调 煤矸识别 控制装备

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山东能源集团煤炭产业技术创新体系建设 被引量：8

8

作者 孟祥军 李伟 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第4期1-41,共41页

山东能源集团有限公司(简称“山能”)是由兖矿集团有限公司、原山东能源有限公司(简称“原山能”)联合重组成立的山东省属大型能源集团,在煤炭安全高效开采、高端装备制造、煤气化、煤液化、煤炭清洁利用、深部建井、海外煤炭开发等方... 山东能源集团有限公司(简称“山能”)是由兖矿集团有限公司、原山东能源有限公司(简称“原山能”)联合重组成立的山东省属大型能源集团,在煤炭安全高效开采、高端装备制造、煤气化、煤液化、煤炭清洁利用、深部建井、海外煤炭开发等方面取得了显著成就,为全国煤炭行业发展起到了引领和示范作用。文章系统总结了山能发展布局及创新体系建设成就,梳理了厚煤层放顶煤、超大采高综采、中厚煤层智能化开采、冲击地压治理、巷道支护技术、矿井热害与煤自燃防治、“三下一上”采煤治理、深井建设、澳大利亚煤炭开发实践、高端装备制造和煤炭清洁利用等15个重点领域所取得的进展,并列举了部分典型成功案例。系统阐述了山能在科技投入、平台建设、产业转型、新型产业、数字化和智能化方面的发展布局,介绍了兖矿集团创新体系建设经验和建设成效以及山能技术创新体系建设方面政策方针;回顾了山能在厚煤层放顶煤开采技术推广和应用方面所做出的巨大贡献,介绍了在综放开采工艺、综放开采装备配套方面的技术创新;针对不同地质生产条件下煤炭安全高效开采问题,研发应用了适于不同埋深、不同煤层赋存条件的3~4、5.5、6.0、6.8、8.2 m大采高和超大采高综采技术与成套装备,完成了5.5、7.0 m大采高、超大采高综放开采技术与装备研制和应用,刷新了我国综放开采高度;阐述了山能冲击地压矿井现状,分析了在冲击地压治理方面的思路和技术,重点探讨了鄂尔多斯、菏泽、新疆三类典型地层条件下的冲击地压治理工程实践;回顾了山能锚网支护的发展与改革历程,总结了大断面沿空巷道、小煤柱沿空巷道、深部复杂巷道布局原理和支护技术研究成果;针对矿井热害与煤自燃灾害治理,介绍了赵楼煤矿井下集中式冷水降温系统和全风量� 展开更多

关键词 山东能源集团 智能开采 高端装备制造 煤炭清洁利用 矿区建设 大采高 放顶煤 冲击地压 矿井热害 巷道支护

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特厚煤层连续群组放煤方法初始顶煤放出规律研究

9

作者 王祖洸 王伸 +1 位作者 贺子盎 李化敏 《矿业科学学报》 CSCD 2023年第2期166-179,共14页

为了阐明特厚煤层群组放煤条件下初始顶煤的放出规律,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了放煤口宽度对顶煤放出体形态特征、煤岩分界面演化以及两者空间关系的影响规律。结果表明,在顶煤厚度12m条件下,随着放煤高度与放煤口宽度之比(... 为了阐明特厚煤层群组放煤条件下初始顶煤的放出规律,采用理论分析和数值模拟的方法,研究了放煤口宽度对顶煤放出体形态特征、煤岩分界面演化以及两者空间关系的影响规律。结果表明,在顶煤厚度12m条件下,随着放煤高度与放煤口宽度之比(δ值)的增大,放出体偏心率呈增大趋势,当δ值增大到一定程度后放出体偏心率逐渐趋向于一个稳定值。随着放煤口宽度的增大,单次顶煤放出量和放出效率均有显著提升,初始煤岩分界面影响范围不断增大,而其边界斜率呈降低趋势;放出体与煤岩分界面相切段的高度和范围不断增加,更有利于顶煤的充分放出,顶煤放出体与相邻煤岩分界面的相切特征可作为评估连续群组放煤顶煤放出效果的有效方法。 展开更多

关键词 特厚煤层 群组放煤 顶煤放出体 煤岩分界面 综放开采

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基于批量式强化学习的群组放煤智能决策研究 被引量：1

10

作者 杨艺 李庆元 +3 位作者 李化敏 李东印 杨延麟 费树岷 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2022年第10期188-197,共10页

在综放开采过程中,影响顶煤破碎和运移动态特性的因素庞杂,难以通过预探测结果对开采环境和放煤过程进行精准建模,使得放顶煤开采的智能控制缺乏模型基础,难以通过简单的放煤工艺过程实质性解决顶煤采出率和出煤含矸率之间的矛盾。将液... 在综放开采过程中,影响顶煤破碎和运移动态特性的因素庞杂,难以通过预探测结果对开采环境和放煤过程进行精准建模,使得放顶煤开采的智能控制缺乏模型基础,难以通过简单的放煤工艺过程实质性解决顶煤采出率和出煤含矸率之间的矛盾。将液压支架群转换为多智能体,将顶煤放出率与出煤含矸率的最优控制转换为马尔可夫过程的最优决策,从而在多智能体框架下,采用强化学习实现多放煤口的协同控制。为此,将顶煤赋存状态作为马尔可夫过程的状态,建立“顶煤赋存状态-放煤口控制”的关联机制,在线生成放煤口控制策略。为实现智能体对上述关联机制的充分学习,提出一种批量式Q值更新方法,对状态采集过程中出现的“状态跳变”现象进行优化,进一步提高智能体的在线学习效率。为验证算法的有效性,结合塔山煤矿8222工作面煤层条件及液压支架主要技术参数进行数值模拟仿真,基于离散元方法在Linux系统中搭建了放煤过程的三维仿真试验平台,并通过该平台对连续放煤、分段间隔放煤、群组智能放煤展开对比试验。一系列仿真试验结果表明,提出的批量式强化学习放煤决策方法能够根据顶煤赋存状态动态调整放煤口的动作,在群组放煤过程中将煤炭与矸石进行有效分离,实现了放顶煤收益最大化。 展开更多

关键词 放顶煤 强化学习 批量式更新 智能决策 群组放煤

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冲沟地貌近距下位煤层综放面进出煤柱期间顶板结构稳定性研究 被引量：5

11

作者 石花军 《煤炭工程》 北大核心 2022年第6期64-69,共6页

针对冲沟地貌条件下近距离煤层群下位煤层综放面进出煤柱期间矿压显现剧烈问题,以上榆泉煤矿9^(#)、10^(#)煤层为工程背景,采用数值模拟方法分析了上位9^(#)煤层遗留煤柱集中应力的分布规律,探究了下位10^(#)煤层综放工作面进出煤柱期... 针对冲沟地貌条件下近距离煤层群下位煤层综放面进出煤柱期间矿压显现剧烈问题,以上榆泉煤矿9^(#)、10^(#)煤层为工程背景,采用数值模拟方法分析了上位9^(#)煤层遗留煤柱集中应力的分布规律,探究了下位10^(#)煤层综放工作面进出煤柱期间采动应力与煤柱集中应力的叠加效应,结合工作面进出煤柱顶板结构模型,明确了顶板结构失稳方式为回转失稳与滑落失稳,回转角度与岩层断裂度为失稳的关键影响因素,针对顶板块体破坏方式提出煤柱下掘进工艺巷和减小采厚两种的进出煤柱期间压架灾害防治措施。可为冲沟地貌近距离煤层开采顶板控制与灾害防治提供借鉴。 展开更多

关键词 冲沟地貌 煤层群 综放开采 遗留煤柱 应力演化 顶板结构 灾害防治

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