[發明專利]煤礦綜采工作面支架支護區域劃分及精準支護方法

在審

• 申請號: 202111041028.6
• 申請日: 2021-09-06
• 公開（公告）號: CN113914928A
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 鞏師鑫;任懷偉;趙國瑞;杜毅博;杜明;文治國;周杰;韓哲;李帥帥
• 申請（專利權）人: 中煤科工開采研究院有限公司;天地科技股份有限公司
• 主分類號: E21F17/00
• 分類號: E21F17/00;G06V10/762
• 代理公司: 北京市廣友專利事務所有限責任公司 11237
• 代理人: 張仲波

1.一種煤礦綜采工作面支架支護區域劃分方法，包括以下步驟：

步驟S10、實時監測綜采工作面液壓支架的立柱壓力數據；

步驟S20、采集多組液壓支架的立柱壓力歷史數據，并進行時間戳和支架號的對應處理，得到多個支架相同時間段內的多組立柱壓力數據；

步驟S30、選取步驟S20中的所述液壓支架的立柱壓力數據和支架號作為聚類分析算法的輸入參量，進行聚類分析，得到聚類結果；其中，聚類結果中包括聚類類別和各類別的聚類中心；

步驟S40、將步驟S30所得到的聚類結果的每個聚類類別分別作為工作面支架的一種支護區域，得到與所述聚類類別的個數相同的初始支護區域種類；所述初始支護區域種類中存在爭議待定支護區域的支架；

步驟S50：根據步驟S40所得到的初始支護區域種類，對所述爭議待定支護區域的支架進行最終區域確認，更新所述初始支護區域種類，得到最終支護區域種類。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟S50之后，所述方法還包括：步驟S60：根據步驟S30所得到的各個類別的聚類中心，計算實時采集的各支架的新的立柱壓力數據到各個類別中心的空間距離；

根據計算得到各支架的新的立柱壓力數據到各個類別中心的空間距離，實時確定支架所屬的支護區域，并動態更新支架所屬的支護區域劃分結果。

3.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述液壓支架包括兩柱式和/或四柱式液壓支架；

當所述液壓支架為兩柱式液壓支架時，所述步驟S10及步驟S60中需要實時監測所述液壓支架的立柱壓力數據為左立柱或右立柱壓力數據；

步驟S20中所述的多個支架相同時間段內的多組立柱壓力數據為一個二維向量，包括左立柱或右立柱壓力數據和對應的支架號；

當所述液壓支架為四柱式液壓支架時，步驟S10及步驟S60中需實時監測所述液壓支架的立柱壓力數據為左前立柱、右后立柱或右前立柱、左后立柱數據；

步驟S20中所述的多個支架相同時間段內的多組立柱壓力數據為一個三維向量，包括左前立柱、右后立柱或右前立柱、左后立柱數據和對應的支架號，

當所述液壓支架包括兩柱式液壓支架和四柱式液壓支架時，則分別根據上述兩柱式液壓支架和四柱式液壓支架兩種情況中步驟S10及步驟S60中需要實時監測的數據相應監測；

步驟S20中所述的多個支架相同時間段內的多組立柱壓力數據包括上述的二維向量和三維向量。

4.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，當所述液壓支架為兩柱式液壓支架時，步驟S30中所述的聚類分析算法為二維數據聚類法；

當所述液壓支架為四柱式液壓支架時，步驟S30中所述的聚類分析算法為三維數據聚類法。

5.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述步驟S50中，對所述爭議待定支護區域的支架進行最終區域確認，更新所述初始支護區域種類，得到最終支護區域種類包括：根據爭議待定支護區域的支架所處于某個支護區域的數據量確定該支架所屬的最終支護區域。

6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，所述根據爭議待定支護區域的支架所處于某個支護區域的數據量確定該支架所屬的最終支護區域包括：

計算該爭議待定支護區域的支架在不同支護區域下的數據占比；

比較得到的多個數據占比，將最大數據占比對應的支護區域確定為該支架的最終支護區域。

7.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，所述步驟S60中，所述計算實時采集各支架的新的立柱壓力數據到各個類別中心的空間距離包括：計算各支架新的立柱壓力數據坐標到各個聚類中心坐標的歐氏距離；

所述根據計算得到各支架的新的立柱壓力數據到各個類別中心的空間距離，實時確定支架所屬的支護區域包括：根據計算得到的歐氏距離相互比較，將比較得到的最小歐氏距離對應的聚類類別確定為支架新的立柱壓力數據所屬的支護區域，即支架的新支護區域。

8.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，所述支架的立柱壓力數據為兩次周期來壓之間采集的一段時間內的支架的立柱壓力數據。

9.一種煤礦綜采工作面支架精準支護方法，其特征在于，包括：

步驟S100、實時監測綜采工作面液壓支架的立柱壓力數據；

步驟S200、采集多組液壓支架的立柱壓力歷史數據，并進行時間戳和支架號的對應處理，得到多個支架相同時間段內的多組立柱壓力數據；

步驟S300、選取步驟S200中的所述液壓支架的立柱壓力數據和支架號作為聚類分析算法的輸入參量，進行聚類分析，得到聚類結果；其中，聚類結果中包括聚類類別和各類別的聚類中心；

步驟S400、將步驟S300所得到的聚類結果的每個聚類類別分別作為工作面支架的一種支護區域，得到與所述聚類類別的個數相同的初始支護區域種類；所述初始支護區域種類中存在爭議待定支護區域的支架；

步驟S500：根據步驟S400所得到的初始支護區域種類，對所述爭議待定支護區域的支架進行最終區域確認，更新所述初始支護區域種類，得到最終支護區域種類；

步驟S600：根據得到的最終支護區域種類進行差異化支護調整，分別采取不同支護策略，從而實現工作面各區域支架精準支護。