薄煤层综采工作面自动化技术综述

分析了国内外薄煤层综采工作面自动化技术的发展现状,介绍了薄煤层综采工作面自动化系统结构、采煤机自动化控制技术、液压支架电液控制技术、刮板输送机自动化控制技术及采场空间环境可视化监测技术,指出了薄煤层综采工作面自动化技术的发展趋势:采用先进工艺提高采煤机、液压支架等设备的工作可靠性;提高薄煤层综采工作面自动化系统的自动化程度,完善控制系统与故障诊断系统,提高对各种采煤环境的适应能力;从有链牵引向无链牵引及电牵引方向发展;进一步研究综采工作面可视化监测系统。     

综采跟机自动化系统分析与建模

采用电液控制系统的综采或综放工作面,按照采煤工艺的要求,根据采煤机的牵引位置对工作面三机进行自动控制。利用机电一体化技术,制定液压支架护帮板收伸、自动喷雾、移架和刮板运输机移动等自动化动作规则,建立跟机自动化离散系统模型。为采用自动化技术的采煤工作面研究了一种新的、先进的半截深采煤工艺,并进行了工艺的计算机分析设计。     

基于有线/无线通信技术的综采机组监控系统的设计

介绍了一种采煤工作面综采机组监控系统的设计:针对综采机组所采用的PLC种类多的问题,介绍了基于Modbus的统一协议模型的构建;针对采煤机来回移动的工作特性,介绍了一种有线通信与无线通信相结合的采煤机数据传输方案,即固定综采机组间采用矿用屏蔽双绞线通信电缆作为通信媒介,移动设备机组如采煤机机头上设置一个无线收发装置,在固定的采煤机机尾上也设置一个无线收发装置,机尾无线收发装置再挂接到现场总线上,从而构成一个有线/无线通信链路,实现安装在移动机头上的PLC控制器与综采机组监控系统通信主站的数据交换。     

薄煤层自动化采煤机控制系统的研制

薄煤层开采一直成为长期困扰我国煤炭行业的一个难题。为了彻底解决薄煤层的开采问题,必须在自动化采煤方面下功夫。而自动化采煤的核心就是采煤机的自动化,但采煤机的自动化又取决于采煤机的控制系统。因此,研制高可靠性的薄煤层自动化采煤机控制系统势在必行。本文结合实际情况,对薄煤层采煤机自动化控制系统的研发进行了探讨。     

薄煤层综采工作面采煤机组合定位方法研究

为解决采煤机实时定位与自动导航问题,针对单独使用某一种定位技术难以满足采煤机快速、实时、精准定位要求,提出了一种薄煤层综采工作面采煤机组合定位方法。以加速度计和陀螺仪组成惯性导航参数解算系统,用于测量采煤机的三轴线加速度和三轴角速度数据,这些数据经传感器采集后,通过串口线路传输到设置在进风巷内的防爆计算机,经过数学求解运算解出姿态矩阵,通过姿态矩阵将采集的信息转换为坐标系中的角速度值和加速度值,由积分计算获得采煤机的位置、速度及姿态等导航信息;为了降低惯性导航产生的累积误差,建立了综采工作面精准地理模型,形成采煤机运行轨迹的参考数字地图,利用地图匹配技术进一步提高采煤机自主定位精度。仿真分析结果证明了该方法的可靠性。     

薄煤层综采远程可视智能化成套技术的研究

为探究薄煤层综采工作效率和质量的提升路径,本文结合某矿井薄煤层综采工作的实际需要,整合物联网技术、电子技术,初步梳理适用于薄煤层综采远程可视化管理的智能化成套技术,并搭建了相关信息系统的整体架构,在此基础上,进一步探究系统的各功能模块设计工作,以完成系统设计。通过实际应用测试可知,与传统模式相比,该技术模式具有一定的优势和潜在的应用价值。     

基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术的应用与研究

为提高煤矿开采智能化水平,降低煤矿生产安全管控难度,提升煤矿生产效益,拔高煤矿回采工作面智能化采煤应用的技术短板,推动煤炭行业高质量发展,本文研究了基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术的应用,集成采煤机记忆截割煤技术、工作面自动控制技术、视觉识别系统监控成像技术、可视化远程干预技术,搭建了可视化远程干预煤矿综采系统。结果表明,实施基于可视化远程干预的煤矿井下高速综采技术后,人力成本大大降低,安全生产效率显著提升（提升近30%）,经济效益显著。     

综采工作面中部跟机自动化控制的数学模型

针对综采工作面的双向割煤生产作业特点,分析了采煤机、液压支架、刮板输送机联合运转时的协调控制过程,根据采煤生产作业中刮板输送机弯曲段形成原理,提出了刮板输送机弯曲段形成的数学模型;在该模型基础上,分析了工作面中部液压支架跟机自动化作业的工艺过程,提出了综采工作面中部跟机自动化控制数学模型;根据该综采工作面中部跟机自动化控制数学模型,对某煤矿3107综采工作面相关参数进行了计算,并总结了3107综采工作面中部跟机自动化生产的经验。应用结果表明,综采工作面中部跟机自动化控制的数学模型与跟机自动化工艺过程相吻合,为进一步实现智能化综采工作面提供了理论基础。     

电气自动化技术在机械采煤中的应用

介绍电气自动化技术在机械采煤中的应用,重点介绍综采设备中电气自动化技术应用情况。     

数字孪生-应对智能化综采工作面技术挑战

基于智能化综采工作面目标任务-自主完成综采工作面可靠割煤、保持工作面几何关系、顶板可靠支护,提出了综采工作面智能控制关键技术,包括采煤机定位技术、工作面可视化技术、液压支架电液控制技术（装置）、工作面通信技术、综采装备协同控制技术、采煤机自动调高技术、工作面自动调直技术和工作面围岩支护控制技术（其中前3种技术属于智能化综采工作面的感知与执行层,工作面通信技术是智能化综采工作面的传输层,后4种技术属于智能化综采工作面的决策层）。指出智能化综采工作面面临的挑战为决策层的自主决策能力不能适应复杂多变的工况、感知与执行层不能支撑决策层的信息需求和决策指令的可靠执行。针对上述挑战问题,采用基于仿真的数字孪生建模方法,提出了综采工作面数字孪生系统架构。综采工作面数字孪生系统虚拟实体包括机理模型和行为模型,利用综采装备机理模型可获得综采装备物理系统的不可测数据,行为模型可为综采工作面智能控制系统提供反映物理装备运行状态的全息信息,解决决策层数据信息匮乏问题;综采装备机理模型与其控制系统组合的离线运行模式形成综采工作面硬件在环仿真系统,为基于工艺规则的智能控制算法提供测试平台;综采装备机理模型、行为模...     

综采工作面自动化控制系统设计与应用

针对目前矿井综采工作面自动化采煤存在效率不高的问题,提出了综采工作面自动化控制系统的设计方案,介绍了系统的组成和功能。该系统可集中控制工作面设备,通过视频监视系统可对主要综采设备进行实时监控。     

综采工作面上覆岩层位移特征相似模拟

以淮南矿业集团谢桥矿1232(1)综采工作面为工程背景,采用相似模拟实验方法,研究了煤层开采过程中上覆岩层位移特征。结果表明:①随着综采工作面不断推进,垮落角基本保持不变,垮落带和断裂带高度逐渐增大,上覆岩层受采动影响不断增大。②上覆岩层垂直位移峰值基本位于采空区中部,向两端逐渐减小,上覆岩层垂直位移曲线基本上呈对称分布;随着综采工作面推进距离增大,垂直位移峰值不断增大;随着距煤层距离的增大,上覆岩层垂直位移不断减小。     

近距离煤层群综采工作面瓦斯治理优选措施

相对于单一煤层或其他煤层群开采,近距离煤层群在开采过程中邻近层受到开采层应力影响更为剧烈,瓦斯更容易通过发育的裂隙涌入开采层,造成开采层工作面瓦斯积聚。现有的针对近距离煤层群的瓦斯治理研究主要侧重于单一措施参数的确定及效果分析,没有深入研究瓦斯治理措施在时间、空间层面之间的联系,对综合瓦斯治理措施的优选组合、具体参数的确定依据及措施采取后的效果分析不够深入。针对上述问题,以阳煤一矿81403综采工作面为研究对象,通过数值模拟方式分析了近距离煤层群条件下开采应力分布及演化过程,研究了上覆岩层破坏及裂隙发育变化规律,得到了81403综采工作面瓦斯主要来源为煤层解吸瓦斯、上邻近层卸压瓦斯、采空区瓦斯等,针对不同瓦斯涌出源头和特点,优先采取顺层预抽+高抽巷+高位钻孔+采空区埋管的瓦斯抽采措施,即在开采前充分预抽减少煤层解析瓦斯量,通过高位钻孔、高抽巷处理邻近层瓦斯涌入,采用埋管治理上隅角瓦斯局部聚集,在时间和空间上形成综合的治理体系,从而达到瓦斯治理目的。实际应用结果表明,工作面回采期间瓦斯抽采率达到了89.9%,回风巷及上隅角瓦斯体积分数保持在1%以下,保证了工作面的安全回采。     

综采工作面自动化系统集成研究

分析了综采工作面自动化系统已实现的功能及存在的问题,研究了综采工作面自动化集成方案,对现阶段实施综采工作面自动化具有指导意义。     

长壁综采工作面采煤机定位定姿技术研究

分析了现有的采煤机支架传感定位技术、轨道里程计定位技术、自主定位技术的研究现状及其存在的问题;提出了以采区绝对坐标为参考坐标,采煤机在开采煤层内绝对定位的研究内容;探讨了采煤机定位技术在长壁综采工作面自动化中的作用。     

粒子群算法优化BP神经网络的粉尘浓度预测

对综采工作面粉尘浓度预测的方法是建立BP神经网络预测模型.为了提高算法的拟合能力及预测的准确度,使用粒子群算法对目标函数进行改进,即将粒子群算法寻到的最优权值和阈值应用于神经网络预测模型求综采工作面粉尘浓度.比较分析新的预测模型与常用的灰色模型以及标准的BP神经网络算法,结果表明粒子群优化的神经网络算法的拟合能力和预测的准确率显著提高.     

路天煤矿1604综放工作面顶煤冒放性评价

放顶煤开采是利用采动支承压力的作用使煤体自然压裂破碎和跨落并从支架放煤口放出,因此,顶煤冒放性的好坏就成为该采煤法的关键所在。文章根据路天煤矿的煤层赋存条件,运用模糊数学分类方法,采用Matlab编程计算,并结合煤层强度、赋存深度、节理裂隙发育程度、夹矸厚度、煤层厚度和直接顶的充满系数6个因素,对该煤矿1604综放工作面顶煤冒放性进行了分析评价。评价结果表明,1604综放工作面顶煤冒放性好,对路天煤矿的生产实践具有一定的指导意义。     

机电一体化技术在综合采煤设备中的应用与发展

介绍了机电一体化技术在国内外煤矿井下综采设备中的应用，并论述了机电一体化技术发展与相关技术的研究。