液压支架跟机自动化系统设计

针对目前液压支架电液控制系统自动化程度低的问题,设计了一种液压支架跟机自动化系统。该系统以采煤机牵引位置和方向为基准,根据预先设定的液压支架动作规则控制液压支架动作,使液压支架可跟随采煤机及时有序地进行带压移架和成组推溜操作。测试结果验证了该系统的可行性。     

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。     

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。     

煤矿综采工作面无人化开采技术研究

分析了综采工作面自动化发展现状,对采煤机记忆割煤、支架跟机自动化、煤岩识别等技术的应用情况及存在问题进行了分析,并提出了综采工作面高速传输无线网络建设、标准化数据传输、采煤机模糊判断和自适应割煤、支架高级跟机自动化、工作面实景成像、工作面自动校直等技术的实现途径。     

用于工作面液压支架对齐的激光对位传感器设计

为了满足煤矿井下工作面跟机自动化连续采煤需求,设计了一种用于工作面液压支架对齐的激光对位传感器,详细介绍了基于激光对位传感器的移架对齐原理及传感器的软硬件设计。该传感器采用小型化设计,具有安装方便、价格低廉等优点。井下工业性实验结果表明,将该传感器应用在跟机自动化采煤中,可使工作面走向的相邻液压支架间的平均对齐精度达到30mm。     

综采工作面三机数字孪生及协同建模方法

针对现有煤矿设备数字孪生建模方法主要侧重对单一设备进行建模,缺少三机耦合协同关系分析的问题,提出了综采工作面三机数字孪生及协同建模方法。采用智能体建模方法构建包含感知单元、控制单元和执行单元的采煤机、液压支架、刮板输送机智能体模型,依据三维建模流程构建对应的可视化模型,以智能体模型驱动三维模型运动,二者结合构成三机数字孪生模型;采用离散事件建模方法构建涵盖三机数字孪生模型交互过程的协同工艺模型,按照时序梳理三机开采工艺,形成三机协同工艺时序表。数字孪生模型用于描述综采三机的状态与行为,进行个体层面的仿真计算;协同工艺模型用于表征数字孪生模型之间的时序动作转换,实现对三机协同过程整体的推演。采煤机数字孪生模型的摇臂升降仿真实验结果表明,与真实设备测量数据对比,模型误差小,摇臂倾角平均误差为2.3°;液压支架数字孪生模型的连续升柱动作仿真实验结果表明,模型与真实设备的一致性好,与真实设备测量数据对比,角度平均误差为0.14°,行程平均误差为6.3 mm;结合煤矿实际生产日志对构建的三机协同模型进行虚实仿真实验,结果表明,所构建的综采工作面三机数字孪生模型与真实设备实现了相互映射,仿真结果与...     

综采工作面采煤机和液压支架协同控制技术

针对综采工作面采煤机和液压支架协同控制效率较低问题,基于采煤机记忆割煤和液压支架跟机自动化控制技术,提出了一种综采工作面采煤机和液压支架协同控制技术。依据综采工作面生产作业工艺,对采煤机和液压支架作业工序进行划分后重新匹配,生成采煤机和液压支架协同工序,各工序中通过协同控制逻辑实现对采煤机牵引方向、速度和液压支架跟机动作的协同控制。应用结果表明,与人工干预控制模式相比,该技术降低了采煤机和液压支架控制对人工干预的依赖性,提高了综采工作面自动化水平,为实现无人化开采提供了技术支撑。     

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。     

综采工作面刮板输送机的自动化、智能化控制技术

从综采工作面刮板输送机的电动机软启动控制和机电设备工况监测两个方面,综述了刮板输送机的自动化、智能化控制技术,指出综采工作面刮板输送机的自动化、智能化必将推动刮板输送机无人值守的实现,进而推动采煤机、液压支架和刮板输送机联动作业的、无人的和全自动工作面的实现。     

跟机自动化中采煤机自动控制方法研究

给出了采煤机自动控制系统结构;介绍了采煤机自动控制的实现:采用全截深双向跟机自动化割煤工艺和采煤机记忆截割技术,通过定义采煤机的位置参数和采煤机记忆截割参数表、液压支架跟机操作状态表,实现1个采样间隔长度内采煤机割煤流程,针对煤层条件突变采用基于人工免疫的方法处理;研究了基于灰色系统理论的采煤机自动控制优化方法。测试结果验证了该方法的可行性。     

综采工作面双齿辊破碎机自动监控装置设计

针对现有破碎机监控系统存在监测量有限、控制功能单一、无法联动等问题,开发了一套综采工作面双齿辊破碎机监控系统,重点介绍了该系统中双齿辊破碎机自动监控装置的设计方案。该装置以STM32F103微处理器为控制核心,具有集控、就地、检修3种控制模式,可实现双齿辊破碎机与刮板输送机、转载机等运输设备的联锁启停控制,以及电动机常规保护和状态监测数据显示功能。现场测试结果表明,该装置运行稳定,监测数据准确,能实现双齿辊破碎机与其他运输设备自动联锁启停控制,提高了综采工作面运输设备自动化水平。     

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。     

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。     

综采工作面采煤机定位技术研究现状及展望

通过介绍国内外综采工作面采煤机定位技术发展现状,分析了采煤机常规定位技术、采煤机捷联惯导定位技术、采煤机捷联惯导定位误差补偿技术、基于捷联惯导和其他方法的采煤机组合定位技术的特点,指出研究捷联惯导的定位解算策略、探寻无线传感器网络与捷联惯导的紧耦合融合策略、研究复杂振动及多径效应下采煤机空间定位技术是采煤机定位技术的发展趋势。     

综采工作面瓦斯数据时间序列预测方法研究

针对现有基于时间序列的瓦斯浓度预测方法存在算法复杂、预测步长较短等问题,根据瓦斯浓度历史监测数据的随机性与时序性,提出了一种基于ARIMA+GARCH组合模型的综采工作面瓦斯数据时间序列预测方法。首先建立ARIMA预测模型,对瓦斯浓度数据进行平稳化处理,并确定模型的参数估计;然后在预测模型的可靠性通过检验后,针对ARIMA模型在预测过程中存在的均值回归问题,采用GARCH模型模拟ARIMA产生的拟合残差,并将模拟出的结果作为ARIMA模型中预测的噪声项,以此优化预测结果。测试结果表明,基于ARIMA+GARCH组合模型的瓦斯浓度预测方法能够反映瓦斯浓度真实值的变化趋势,平均绝对误差、相对百分误差绝对值、标准差、均方误差4项判断指标都很小,具有较高的预测精度。     

综采工作面供液系统负载流阻理论分析及试验

通过理论分析推导了环形供液模式下综采工作面供液系统负载流阻损失计算公式,并以黄陵煤矿1号工作面供液系统为例,得出了工作面不同液压支架处负载流阻损失分布;在工作面每隔20架支架安装1个压力传感器来测试供液系统管路压力,得到的压差与理论计算结果接近,验证了负载流阻损失计算公式的正确性;分别在采煤机速度为8,12m/min,单泵供液及双泵供液模式下,通过试验得出了供液系统泵站出口压力分布,并统计了系统卸载时间比与加载时间比,为后续跟机自动化过程中供液系统智能控制和优化提供了参考。     

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。     

基于离散元法的综采工作面块煤率分析

针对现有块煤率研究方法无法准确表达煤岩颗粒行为的问题,提出了基于离散元法的综采工作面块煤率分析方法。以MG450/1080-WD型采煤机为研究载体,对其采煤过程进行研究分析并建立煤岩颗粒的动力学模型;在此基础上,运用离散元软件EDEM作二次回归正交旋转组合试验,对综采工作面块煤率进行分析。分析结果表明,当MG450/1080-WD型采煤机滚筒转速为48.74r/min,筒毂直径为233.79mm,叶片螺旋升角为14.09°时,其性能最优,此时采煤机块煤率为36.52%。对比不同转速、叶片螺旋升角下块煤率的仿真与试验结果,得出块煤率变化趋势一致,证明了应用离散元法进行综采工作面块煤率分析的可行性。