【摘 要】
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固体充填开采技术经历了机械化、自动化阶段,目前正在积极实现智能化。机械化、自动化阶段的充填工艺以工人操作充填设备实现,工序操控与工况环境判别由人工执行。而智能化充填阶段采充工序由充填装备自驱执行,智能化程度体现在支护工序的稳态干涉、落料工序外部堆料碰撞干涉及夯实工序内部结构碰撞干涉等工况的自主决策及采充工序算法控制程序实现等方面,其智能化程度需用科学的方法进行评价。本文基于固体智能充填技术的采充工
【基金项目】
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国家自然科学基金面上基金项目（52174134）煤矿机械夯实的固体智能充填开采方法基础研究; 国家自然科学基金青年科学基金项目（51904110）
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固体充填开采技术经历了机械化、自动化阶段,目前正在积极实现智能化。机械化、自动化阶段的充填工艺以工人操作充填设备实现,工序操控与工况环境判别由人工执行。而智能化充填阶段采充工序由充填装备自驱执行,智能化程度体现在支护工序的稳态干涉、落料工序外部堆料碰撞干涉及夯实工序内部结构碰撞干涉等工况的自主决策及采充工序算法控制程序实现等方面,其智能化程度需用科学的方法进行评价。本文基于固体智能充填技术的采充工艺与装备,应用理论分析、运动学计算、软件仿真以及工程实践相结合的方法对固体智能充填工艺核心算法和逻辑流程等反馈智能化程度的智能特性进行分析设计,通过仿真测试系统建立工况装备测试模型对固体智能充填工艺进行仿真,并采用具体的量化指标对不同工况下的工艺执行过程的仿真测试结果进行量化分析与评价,从而形成智能特性评价方法,进一步结合智能充填工程案例验证建立的智能特性仿真测试系统与评价方法,论文主要的研究成果如下:（1）分析了固体智能充填工艺的特征与需求;设计了基于位态表征方法的稳态定位和干涉调控等固体智能充填工艺核心算法;提出了融合核心算法与充填工序目标位置及动作执行机构的固体智能充填工艺逻辑流程。（2）建立了包含工况装备装配仿真功能、工序运动算法仿真功能、电液自控驱动仿真功能的固体智能充填模型仿真测试系统;工况装备装配仿真功能根据充填装备与工况条件进行三维仿真与装配;工序运动算法仿真功能通过运动分析算法实现智能充填工艺逻辑流程的运动轨迹控制;电液自控驱动仿真功能通过油缸物理分析模型与PID闭环控制实现。（3）建立了包含智能特性评测指标体系和智能特性评测流程的智能特性评价方法;智能特性评测指标体系包括采充工序有效性与核心算法可靠性;智能特性评测流程通过采用层次分析法与模糊评价法实现,具体评测流程是通过假设工况环境对模型仿真测试系统与智能特性评价方法进行实例化分析。（4）以邢台某矿智能充填工程案例进行智能特性评测方法验证,首先结合固体智能工作面条件设计对应固体智能充填工艺;其次建立ZC5160/30/50型充填液压支架对应仿真测试模型,通过智能特性评价方法量化评价工序有效性与算法可靠性指标,评价结果为该工作面与工艺的智能特性契合度为优秀,最后对该工艺进行优化反馈,工程应用案例验证了本文智能特性评测方法的可靠性与合理性。该论文有图50幅,表22个,参考文献91篇。
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