基于数据驱动的液压支架初撑后承压效果即时预测技术

• Published in: 工矿自动化 Vol. 50; no. 7; pp. 32 - 39
• Main Authors: 贾一帆, 付翔, 王然风, 张智星, 孙岩
• Format: Journal Article
• Language: Chinese
• Published: 太原理工大学山西省煤矿智能装备工程研究中心,山西太原 030024 2024; 太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024%太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024; 山西焦煤集团有限责任公司博士后工作站,山西太原 030024; 智能采矿装备技术全国重点实验室,山西太原 030024%太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024
• Subjects: 失效承压; effective load bearing; initial support force of hydraulic support; 立柱压力; 有效承压; 随机森林; load bearing effect after initial support; 液压支架初撑力; column pressure; failed load bearing; random forest; 初撑后承压效果
• ISSN: 1671-251X
• DOI: 10.13272/j.issn.1671-251x.2024050061

TD355.4; 采煤工作面实际生产中,受顶板条件、采动、液压支架姿态影响,液压支架初撑后立柱压力可能发生变化,进而影响支架初撑后承压效果.液压支架在初撑后出现的承压失效可能导致煤壁片帮、架间冒漏、支架前倾、倒架等问题.目前智采工作面液压支架初撑力调控策略大多是直接判断升柱时立柱压力是否达到额定初撑力,缺乏考虑初撑后立柱压力变化引起的承压效果判断.针对上述问题,提出了一种基于立柱压力数据驱动的液压支架初撑后承压效果即时预测方法.将液压支架初撑后3 min内的立柱压力历史数据状况分为6种典型工况,并根据初撑后承压效果的不同将6种典型工况分为有效承压或失效承压;通过相关性分析,确定了影响支架初撑后承压效果的5个特征因素;对立柱压力样本进行有效承压或失效承压人工标注,并进行特征提取,将特征值分别输入决策树、随机森林、支持向量机、K最近邻(KNN)4种不同算法建立预测模型,经过对比分析,随机森林模型预测准确率最高,达到95.60％,基本满足模型应用的准确率要求;建立了基于随机森林的液压支架初撑后承压效果即时预测模型,在此基础上开发了液压支架初撑后承压效果即时预测系统,并部署到煤矿现场应用,经过连续25 d的运行,该系统采集到液压支架初撑后3 min内的立柱压力后,可在5 s内输出液压支架初撑后的承压效果,预测结果与实际操作记录对比准确率为82.48％,说明该系统具有较高的承压效果预测准确性.