㊀第４９卷第１期
煤炭科学技术
微波真空烧结炉Ｖｏｌ ４９㊀Ｎｏ １㊀
㊀２０２１年
１月
ＣｏａｌＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ
㊀Ｊａｎ．２０２１㊀
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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／ｊ ｃｎｋｉ ｃｓｔ ２０２１ ０１ ００１ ＷＡＮＧＧｕｏｆａ，ＸＵＹａｊｕｎ，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇｈｕ，ｅｔａｌ．Ｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｉｎｃｏａｌｍｉｎｅｓ［Ｊ］．Ｃｏａｌ
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
王国法１，２，徐亚军１，２，张金虎１，２，张㊀坤３，马㊀英１，２，陈洪月４
（１．中煤科工开采研究院有限公司，北京㊀１０００１３；２．煤炭科学研究总院开采设计研究分院，北京㊀１０００１３；
３．山东科技大学机械电子工程学院，山东青岛㊀２６６０００；４．辽宁工程技术大学机械工程学院，辽宁阜新㊀１２３０００）
摘㊀要：智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑㊂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㊂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㊁液压支架㊁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㊂上述研究成果在陕北侏罗纪１．１ｍ硬煤薄煤层㊁金鸡滩煤矿８ｍ超大采高综采㊁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㊂ 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：ＴＤ６７㊀㊀㊀文献标志码：Ａ㊀㊀㊀文章编号：０２５３－２３３６（２０２１）０１－０００１－１０
Ｎｅｗｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｉｎｃｏａｌｍｉｎｅｓ
ＷＡＮＧＧｕｏｆａ１，２，ＸＵＹａｊｕｎ１，２，ＺＨＡＮＧＪｉｎｇｈｕ１，２，ＺＨＡＮＧＫｕｎ３，ＭＡＹｉｎｇ１，２，ＣＨＥＮＨｏｎｇｙｕｅ４
（１．ＣＣＣＴＥＧＣｏａｌＭｉｎｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ㊀１０００１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＭｉｎｉｎｇＤｅｓｉｇｎＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＣｈｉｎａＣｏａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｂｅｉｊｉｎｇ㊀１０００１３，Ｃｈｉｎａ；３．ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｏｎｉｃＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＳｈａｎｄｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ㊀２６６０００，Ｃｈｉｎａ；４．ＳｃｈｏｏｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ
Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＬｉａｏｎｉｎｇＴｅｃｈｎｉｃａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｌｉａｏｎｉｎｇ㊀１２３０００，Ｃｈｉｎａ）
收稿日期：２０２０－１２－２２；责任编辑：赵㊀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㊂Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａｎｇｇｕｏｆａ＠ｔｄｋｃｓｊ．ｃｏｍ
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｈａｓｂｅｃｏｍｅｔｈｅｃｏｒｅｔｅｃｈｎｉｃａｌｓｕｐｐｏｒｔｆｏｒｔｈｅｈｉｇｈ－ｑｕａｌｉｔｙｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｆｃｏａｌｉｎｄｕｓｔｒｙ．Ａｆｔｅｒｙｅａｒｓｏｆｄｅｖｅｌ⁃
ｏｐｍｅｎｔ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｉｎＣｈｉｎａｈａｓｆｏｒｍｅｄｆｏｕｒｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｍｉｎｉｎｇｍｏｄｅｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｕｎｍａｎｎｅｄｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｈｉｎａｎｄｍｅｄｉｕｍ－ｔｈｉｃｋｃｏａｌｓｅａｍｓ，ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ－ｌｏｏｐｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｕｐｌｉｎｇｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｉｎｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔｃｏａｌｓｅａｍ，ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ
ｃｏｎｔｒｏｌａｎｄｍａｎｕａｌｉｎｔｅｒｖｅｎｔｉｏｎｔｏａｓｓｉｓｔｃｏａｌｃａｖｉｎｇｉｎｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ，ａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ＋ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎ⁃ｉｎｇｍｏｄｅｏｆｃｏｍｐｌｅｘｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｓｏｌｖｅｔｈｅｐｒｏｂｌｅｍｏｆｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｄｅｃｉｓｉｏｎ－ｍａｋｉｎｇｆｏｒｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｅｑｕｉｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｗｏｒｋ⁃ｉｎｇｆａｃｅ，ｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ（ＩＣＣＳ）ｏｆｔｈｅｗｏｒｋｉｎｇｆａｃｅｈａｓｂ
雷达信号ｅｅｎｄｅｖｅｌｏｐｅｄｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｓｅｌｆ－ａｄａｐｔｉｖｅｃｏａｌｃｕｔ⁃ｔｉｎｇａｎｄｓｅｌｆ－ｓｅｎｓｉｎｇａｎｔｉ－ｃｏｌｌｉｓｉｏｎｏｆｓｈｅａｒｅｒ，ｈｙｄｒａｕｌｉｃｐｏｗｅｒｓｕｐｐｏｒｔ，ｓｃｒａｐｅｒｃｏｎｖｅｙｏｒａｎｄｏｔｈｅｒｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｐｅｒｃｅｐｔｉｏｎｏｆｃｏａｌｆｌｏｗ，ｌｉｎｋａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｅｑｕｉｐｍｅｎｔ，ｅｎｄａｎｄａｄｖａｎｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔａｔｗｏｒｋ⁃
ｉｎｇｆａｃｅ．Ｔｈｅａｂｏｖｅ－ｍｅｎｔｉｏｎｅｄｒｅｓｅａｒｃｈｒｅｓｕｌｔｓｈａｖｅｂｅｅｎａｐｐｌｉｅｄｉｎｔｈｅＪｕｒａｓｓｉｃ１．１ｍｈａｒｄｃｏａｌｔｈｉｎｓｅａｍｏｆＮｏｒｔｈｅｅｒｎＳｈａａｎｘｉ，ｔｈｅｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｏｆｔｈｅＪｉｎｊｉｔａｎＣｏａｌＭｉｎｅｗｉｔｈａｎｕｌｔｒａ－ｌａｒｇｅｃｕｔｔｉｎｇｈｅｉｇｈｔｏｆ８ｍａｎｄｔｈｅｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇ
ｍｉｎｉｎｇｉｎｔｈｅＪｉｎｊｉｔａｎＣｏａｌＭｉｎｅｏｆ９ｍｏｒｍｏｒｅｈａｒｄｃｏａｌａｎｄｅｘｔｒａ－ｔｈｉｃｋｓｅａｍｓ，ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｓｗｅｒｅｒｅｍａｒｋａｂｌｅ．Ｉｔｈａｓｒｅａｌｉｚｅｄｈｉｇｈ－ｅｆｆｉ⁃
ｃｉｅｎｃｙａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｕｎｍａｎｎｅｄｍｉｎｉｎｇｉｎｔｈｅＪｕｒａｓｓｉｃ１．１ｍｈａｒｄｃｏａｌｔｈｉｎｓｅａｍｏｆｎｏｒｔｈｅｒｎＳｈａａｎｘｉ，ｍａｎ－ｍａｃｈｉｎｅ－ｌｏｏｐｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏｕ⁃ｐｌｉｎｇｈｉｇｈ－ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｗｉｔｈ８ｍｓｕｐｅｒｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔ，ａｎｄｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇｍｉｎ⁃ｉｎｇｗｉｔｈｕｌｔｒａ－ｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔｆｏｒｈａｒｄｃｏａｌａｎｄｅｘｔｒａ－ｔｈｉｃｋｓｅａｍｏｖｅｒ９ｍ．
Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｃｏａｌｍｉｎｅ；ｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔ；ｔｈｉｎｃｏａｌｓｅａｍ；ｌａｒｇｅｍｉｎｉｎｇｈｅｉｇｈｔ；ｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｔｏｐ－ｃｏａｌｃａｖｉｎｇｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ；
ｈａｒｄｃｏａｌ
１
２０２１年第１期
煤炭科学技术
第４９卷
０㊀引㊀㊀言
自２０００年铁法煤业集团小青矿引进刨煤机组
建成国内首个自动化工作面以来［１］，经过２０ａ发
展，我国工作面智能化开采经历了跟跑㊁并跑㊁领跑
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］㊂为了加快煤矿智能化建设，２０２０年２月，国家发展改革委㊁国家能源局㊁应急管理部㊁国家煤矿安全监察局㊁工业和信息化部㊁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㊁目标㊁任务和保障措施㊂笔者带领团队起草了‘智能化煤矿（井工）分类㊁分级技术条件与评价“和‘智能化采煤工作面分类㊁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㊂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㊁超大采高工作面人－机－环智能耦合高效综采㊁硬
煤特厚煤层超大采高智能化综放开采方面成果显著㊂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㊂
１㊀工作面智能化协同控制系统研发新进展
智能化开采的特点是工作面系统和装备具有智
能感知㊁智能决策和智能控制３个智能化要素［５－６］㊂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㊂２０１４年黄陵矿实现了基于采煤机记忆截割㊁综采装备可
视化远程干预的初步智能化开采［７－８］，主要解决基于视频信息的智能感知问题㊂２０１６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自动直，主要解决工作面设备智能控制问题［９］㊂
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计［１０］，通过建设矿井智能管控平台来解决智能决策缺失问题㊂
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㊂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㊁支㊁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㊁运煤㊁移架协同联动机制，实现采煤机㊁液压支架㊁刮板输送机协同联动㊁自动运行，达到智能决策效果（图
１）㊂
图１㊀协同联动控制系统示意［４］
Ｆｉｇ．１㊀Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅｌｉｎｋａｇｅｃｏｎｔｒｏｌｓｙｓｔｅｍ
１．１㊀采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞
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识别技术的不足，解决采煤机滚筒自动调高㊁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㊂
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㊁智能微动㊁瞬态面波㊁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㊂利用工作面轨道巡检机器人红外扫描㊁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㊂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㊂在此基础上，通过红外感知㊁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㊂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
㊂
图２㊀工作面数字模型构建示意［２］
Ｆｉｇ．２㊀Ｄｉｇｉｔａｌｍｏｄｅｌｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｃｈｅｍａｔｉｃｏｆｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ
１．２㊀基于煤流量智能感知的协同联动
如图３所示，目前采煤机㊁刮板输送机㊁液压支架㊁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，各系统之间相互独立，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
㊂
图３㊀综采工作面单机控制示意
［４］
Ｆｉｇ．３㊀Ｓｉｎｇｌｅｍａｃｈｉｎｅｃｏｎｔｒｏｌｏｆｆｕｌｌｙ－ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄｍｉｎｉｎｇｆａｃｅ
柔毛水杨梅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㊁带式输送机煤流量，结合刮板输送机功率㊁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
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㊁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㊁采煤机和前后部刮板输送机等综采设备的协调联动㊁智能运行㊂上述系统开始在大同塔山矿进行试验㊂１．３㊀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㊁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㊂
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㊁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）㊂在顶梁㊁掩护梁㊁前连杆㊁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㊁倾角㊁航偏角㊁位移和支撑高度等关键参数，利用位姿检测系统以感知超前支架的支护状态（图６）㊂基于
ｓｉｍｕｌｉｎｋ模型的超前支架纠偏控制系统，实现超前支架行走状态的智能感知与控制㊂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㊂
３
２０２１年第１期煤炭科学技术第４９卷
钢管在线图４㊀基于煤流识别的协调运行机制［４］
Ｆｉｇ．４㊀Ｃｏｏｒｄｉｎａｔｅｄｍｅｃｈａｎｉｓｍｂａｓｅｄｏｎｃｏａｌｑｕａｎｔｉｔｙｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ
图５㊀超前支架传感器布置示意
Ｆｉｇ．５㊀Ｓｅｎｓｏｒｌａｙｏｕｔｏｆａｄｖａｎｃｅｓｕｐｐｏｒｔ
图６㊀位姿检测系统主界面
Ｆｉｇ．６㊀Ｍａｉｎｉｎｔｅｒｆａｃｅｏｆｐｏｓｅｄｅｔｅｃｔｉｏｎｓｙｓｔｅｍ
４
王国法等：煤矿智能化开采新进展２０２１年第１
期
网络压力测试图７㊀超前支架井下试验现场
Ｆｉｇ．７㊀Ｕｎｄｅｒｇｒｏｕｎｄｔｅｓｔｏｆａｄｖａｎｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔ
㊀㊀为了解决目前超前支架反复支撑破坏巷道顶板难题，研发了基于螺旋推进器的全向移动式超前支架（图８ａ）㊂该型支架结构简单㊁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㊁后退㊁侧向平移和旋转的全方位行走［１１］
㊂
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
㊂
图８㊀超前支架试验现场Ｆｉｇ．８㊀Ｔｅｓｔｏｆａｄｖａｎｃｅｄｓｕｐｐｏｒｔ
２㊀陕北侏罗纪１．１ｍ硬煤薄煤层高效智能
化无人开采
㊀㊀薄煤层作业空间狭小，开采作业困难，工人进出
工作面难度大，综采设备尺寸与功率的矛盾突出，智能化无人开采是实现薄煤层安全高效开采的唯一途径㊂进入新世纪以来，笔者带领团队先后研制了ＭＧ２００／４５６－ＷＤ㊁ＭＧ２ˑ１２５／５５６－ＷＤ㊁ＭＧ２ˑ１６０／７１０－ＷＤ㊁ＭＧ２ˑ２００／８９０－ＡＷＤ薄煤层综采机组，并
在兖矿集团济宁二号煤矿㊁淮南矿业集团潘三矿与朱集东矿㊁峰峰黄沙矿推广应用［１２－１３］㊂经过多年探索，逐渐形成薄煤层智能化无人开采模式㊂
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１ʎ ２ʎ，普氏系数ｆ＝２ ３，地质构造极
为简单，顶板以浅灰厚层状中 细粒长石砂岩为主，次为粉砂岩㊁泥岩；底板为泥岩㊁粉砂岩；煤层瓦斯含量低，水文地质条件简单㊂由于采高小㊁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㊂
由液压支架与围岩刚度耦合公式可知［１４］，液压
支架支护强度不仅取决于顶板岩性㊁采高和围岩刚
度，还与工作面煤层条件息息相关㊂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㊂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０．６７ＭＰａ㊂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㊁高刚度薄煤层支架㊂综合分析，选用ＺＹ９０００／０８８／１６型液压支架，支护强度０．７３ ０．８２
ＭＰａ㊂
图９㊀液压支架所需支护强度个人信息管理系统
Ｆｉｇ．９㊀Ｓｕｐｐｏｒｔｉｎｔｅｎｓｉｔｙｒｅｑｕｉｒｅｄｂｙｈｙｄｒａｕｌｉｃｓｕｐｐｏｒｔ
大工作阻力为薄煤层液压支架设计带来一定难
度㊂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㊂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１０㊀新型柱帽及其固定方式Ｆｉｇ．１０㊀Ｎｅｗｌｅｇｃａｐａｎｄｉｔｓｆｉｘｉｎｇｍｅｔｈｏｄ
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