煤炭学报

作者：解盘石, 张颖异, 伍永平, 杜玉乾, 杨航, 黄宝发, 林伟典, 易磊磊, 徐辉, 冯春,

关键词：数字孪生, 支架−围岩, 倾角效应, 大比例模拟试验平台, 智能化, 大倾角煤层,

液压支架与围岩两者间的稳定性关系是长壁工作面开采及其智能化研究的重难点内容之一。大倾角、急倾斜煤层赋存条件复杂，“支架−围岩”稳定性控制难度大，严重制约了该类复杂难采煤层矿井的安全智能开采。为此，在实验室环境下研制了三维大比例模拟试验平台与配套试验液压支架，可最大程度模拟复杂难采煤层工作面的开采环境，工作面“支架−围岩”系统耦合控制、顶板周期来压及冲击来压效果。基于数字孪生技术，构建了“支架−围岩”试验平台孪生系统，可实现对物理空间模拟试验工作面“支架−围岩”系统的精确感知与高效仿真。开展了试验平台性能、异型液压支架研发支撑、“支架−围岩”试验平台孪生系统优化等一系列测试试验，确定了试验平台整体结构的稳定性和性能的可靠性、孪生系统的实用性和准确性，体现了试验平台的多功能性。基于测试试验，发现工作面顶板来压期间，支架在倾角效应下易发生侧向偏转失稳，支架间侧向挤压加剧；工作面顶板、支架、煤壁及底板组成的“支架−围岩”系统是协同承载体，四者任何环节变化都会影响整体的稳定性，也会加剧另外环节的破坏。针对性提出采取液压支架防倒滑装置、加强围岩控制和实时监测预警3项改进措施，来提升复杂煤层工作面“支架−围岩”系统的整体稳定性。

来源：2025年第6期

《煤炭学报》期刊编辑部

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