采煤机与刮板输送机多目标协同速度优化研究

针对采煤机和刮板输送机运行速度不匹配，刮板输送机连续高速运转造成的能源浪费和运输效率低的问题，通过研究双向割煤工艺，对采煤机和刮板输送机运行阶段进行分析，建立以刮板输送机能耗、运输速度波动和运输效率为优化目标的采煤机与刮板输送机协同调速决策模型，在采煤机和刮板输送机规定速度范围、刮板输送机载煤量等约束条件下，使用海鸥优化算法求解各阶段最优协同速度。最后，使用某煤矿工作面数据进行仿真实验得出：使用采煤机与刮板输送机协同调速决策模型对采煤机牵引速度和刮板输送机运输速度进行规划，能够在不影响生产任务的前提下有效降低刮板输送机28.7%能耗，运输效率提高6.8%。     

综采工作面采煤机和刮板输送机运行速度协同控制研究

为了提高综采工作面煤炭回采效率,以山阳矿3501综采工作面为研究对象,针对采面回采煤层量加导致刮板输送机频繁出现过载停机问题,提出通过采煤机和刮板输送机运行速度协同控制来实现运行速度匹配。具体是通过传感器监测刮板输送机运行状态,并根据刮板输送机负载情况调整采煤机割煤速度,从而确保刮板输送机正常运行的情况下提高采面煤炭回采效率。现场应用后,刮板输送机未再出现过载停机问题,为3501综采工作面高效回采创造了良好条件。     

刮板输送机智能变频调速控制系统研究与应用

为了提高智能化综采工作面刮板输送机的使用效率、延长设备使用寿命、降低工作能耗,将变频技术和智能控制技术应用在刮板输送机和转载机上。以采煤机速度、采煤机位置、采煤机电流、刮板输送机电流等主要参数耦合作为变频调速的依据,根据设定的一个判断矩阵,计算其特征向量,求出各主要参数的权重,从而计算出一个综合评判指标,最终根据综合评判指标的大小进行相应速度调整。设计3种调速方案,并进行实际运行效果和能耗对比分析,结果表明,在刮板输送机和转载机联动调速的基础上加入速度比较模块的调速方案满足智能化综采工作面设备需求与智能化要求,为智能化综采工作面绿色、高效、安全的生产提供了科学依据,为其他矿井提供了技术支持。     

煤矿智能化开采新进展

智能化开采是煤炭工业高质量发展的核心技术支撑。经过多年发展,我国智能化开采形成了薄煤层和中厚煤层智能化无人操作,大采高煤层人-机-环智能耦合高效综采,综放工作面智能化操控与人工干预辅助放煤,复杂条件智能化+机械化4种智能化开采模式。为了解决工作面综机装备智能决策难题,研发了工作面智能协同控制系统,实现采煤机自适应割煤与自主感知防碰撞,基于煤流量智能感知的采煤机、液压支架、刮板输送机等综采装备的协同联动,工作面综采装备与端头和超前支架的联动控制。上述研究成果在陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层、金鸡滩煤矿8 m超大采高综采、金鸡滩煤矿9 m以上硬煤特厚煤层综放开采进行应用,效果显著,实现了陕北侏罗纪1.1 m硬煤薄煤层高效智能化无人开采,8 m超大采高工作面人-机-环智能耦合高效综采,9 m以硬煤上特厚煤层超大采高智能化综放开采。     

千万吨级矿井智能化综采成套装备及关键技术

针对国内厚3～4 m煤层生产效率低、采煤机割煤速度慢、液压支架自移跟机可靠性差等问题,根据转龙湾煤矿Ⅱ-3号煤层233采区煤层赋存情况,为了实现转龙湾煤矿一矿一井一面的千万吨级智能化矿井建设目标,开展了3～4 m厚煤层液压支架、采煤机、刮板输送机等成套装备一体化设计,确定了成套装备的技术参数和关键结构,研制了高可靠性、智能化成套装备,突破了基于惯性导航系统的综采工作面直线度精确检测技术、采煤机记忆截割智能控制技术、基于煤流负荷模型的刮板输送机智能调速技术、工作面端头联合支护技术等关键技术,实现了采煤机自主定位、记忆截割,液压支架自动跟机移架、推移刮板输送机和自动矫直,刮板输送机智能柔性变频调速,2巷超前液压支架协同推进,设备列车的自动控制和快速自移。结果表明,上述关键技术保障了综采装备的成套协同作业和连续回采,工作面具备了年产1 000万t的水平,大幅减少了采煤工作面的操作工人数量,实现了远程监控和少人值守常态化模式的智能化采煤作业,自2015年10月在转龙湾煤矿23303工作面进行工程示范应用,效果显著,每班可减少操作工人5人,最高日产达到3.78万t,最高月产90.13万t,建立了3～4 m厚煤层年产千万吨的配套模式,可为类似煤层赋存条件高产高效生产提供经验。     

基于PLC采煤机与刮板输送机联动控制技术研究

为了解决刮板输送机在运行过程中负载变化大、运行能耗高、磨损严重的不足,以提高刮板输送机运行经济性和安全性为目标,提出了一种基于PLC的采煤机与刮板输送机联动控制技术。通过对刮板输送机煤量变化规律和负载电流的动态监测分析,设立了一种协同速度规划控制逻辑。实际应用表明,该联动控制方案,能够将井下刮板输送机运行能耗降低24.2%,将刮板输送机运行速度降低19.6%,极大地提升了刮板输送机的运行稳定性和经济性。     

刮板输送机功率协调与载荷均衡控制研究

刮板输送机是综采工作面的运输设备,其载荷随着落煤量以及采煤机运行方向的不同而不断变化并且无规律性。研究了刮板输送机的负载特性,在变频驱动的基础上使用双电机主从控制方式实现刮板输送机前后驱动电机输出功率的均衡;在此基础上引入模糊控制规则,以刮板链运行速度为控制对象,以刮板链载煤段单位长度载煤量恒定为控制目标,实现对刮板输送机载荷及速度的智能控制。该控制方法能够实现刮板输送机前后电机功率的平衡,实现刮板链单位载荷的均衡化,提高矿井出煤量,降低能源损耗。     

矿井综采工作面三机智能化控制研究

为提升采面综合智能化控制水平、提高煤炭开采效率,以3302综采工作面回采为工程背景,对采面三机智能化控制技术进行分析探讨。通过综合采煤机、液压支架及刮板输送机智能控制系统,实现三机智能化协同控制,采煤机记忆自动截割、液压支架跟机运行以及自动推溜、找直,对三机智能化控制系统整体结构及关键技术等进行分析。现场应用后,3302综采工作面生产人员数量由26人减少至12人、采煤机割煤速度由3.6 m/d提升至4.8 m/d,实现了预期目标并提升了煤炭生产效率。     

综采工作面带式输送机自移机尾关键技术研究

结合机电液一体化技术,对带式输送机自移机尾关键技术进行研究。在煤矿井下综采工作面采煤机连续采煤过程中,采煤机采下的煤通过刮板输送机、破碎机、转载机连续运输到综采工作面用带式输送机上,自移机尾搭接在带式输送机和转载机之间,完成煤矿井下从落煤、装煤、破碎、运煤一系列连续性机械化、自动化过程,满足煤矿高效工作面生产的需要,保证煤矿的正常开采运行。     

综采工作面三机智能化配套探讨

针对矿井综采工作面普遍存在的用人多、设备协同效果不好等问题,通过应用物联网技术以及大数据技术,来进一步优化了综采工作面采煤机、刮板输送机以及液压支架三机的科学合理配套问题,通过提高这三机的智能化水平,这三机实现了协同运作,做到了精准配合,有效减少了综采工作面用人量,提高了综采工作面生产效益。     

黄陵智能化无人工作面开采系统集成设计与实践

基于黄陵一号煤矿十盘区1.4~2.2m较薄煤层首个智能化无人工作面开采的实践和总结,针对八盘区1.8~2.8m煤层设计了升级版智能化无人开采工作面系统集成配套方案,优化并完善了工作面智能化控制系统,应用高清摄像仪、高精度行程传感器和调控装置实现工作面割煤高度和直线度精准控制;应用高速截割采煤机和智能型刮板输送机实现采运双向协同控制;通过设计开发新型电液控制系统,实现工作面巷道带式输送机自移机尾、转载机自移、超前支架的自动化远程控制;该系统可实现工作面和巷道内成套装备智能化协同控制和采煤全过程自动化无人生产,系统具备年产400万t的生产能力。     

刮板输送机煤流动态分布模型

采煤机和刮板输送机作为综采面的主要机电设备,其工作状态直接影响着开采率和企业的经济效益.刮板输送机为采煤机提供牵引和导向装置,使采煤机能够在刮板输送机铺设的轨道上往复运动并割煤.同时,刮板输送机为液压支架提供铰接点,随着采煤工作面的推进而蜿蜒移动.刮板输送机上煤量的分布除与自身运行的状态有关系,也与采煤机的运行状态密切...     

综采工作面采煤机与刮板输送机协同调速技术应用

为解决戊8-22310综采工作面刮板输送机功率过大、能耗高及与采煤机功率不匹配的问题，降低设备能耗及回采成本，对基于S6-400PLC、变频器及KXJ0.2-1120集控箱的采煤机及刮板输送机协同调速系统进行研究，系统对刮板输送机负载率进行分析，通过变频器发出指令调节刮板输送机运输速度。现场应用后，工作面每季度有效生产时间增加25%，单班产量提升700 t，节省电费25万元。     

综采工作面主要综采装备的智能化技术探讨

为做好煤矿智能化综采工作面的建设工作,介绍了智能化综采系统的主要框架,分析了该系统各部分的主要功能,并重点针对综采工作面部分所用的关键设备、采煤机、液压支架以及刮板输送机的智能化技术进行了研究,综合参照综采装备智能化技术的主要发展历程,探讨了综采装备智能化当前应重点研究的内容,指出了未来的主要发展方向,以供智能化综采工作面建设参考。     

综采工作面刮板输送机智能化、自动化控制技术

从综采工作面刮板输送机机电设备工况监测情况和电动机软启动控制两个方面详细介绍了刮板输送机智能化、自动化控制技术,指出综采工作面刮板输送机智能化、自动化的实现保证工作人员无需再值守刮板送机,进一步实现液压支架、采煤机、刮板输送机和电动机联合作业的全自动化操作。     

智能开采装备全位姿测量及虚拟仿真控制技术

针对深部开采复杂地质条件下的综采装备空间位姿及受力动态变化、随机倾斜错动难以描述和自适应控制难题,提出了基于全位姿测量及虚拟仿真控制的智能开采模式,以中煤新集口孜东矿140502工作面地质条件和7 m四柱大采高综采装备参数为基础,构建复杂条件下智能开采装备全位姿测量及虚拟仿真智能控制系统。首先,给出了智能开采"环境装备-仿真模拟-反向控制"运行体系下的智能决策过程,提出了融合视觉的装备全位姿测量、工作面装备位姿一体化描述及驱动关系建模、基于Unity3D的综采虚拟仿真控制等3项支持智能决策的关键技术。随后建立融合视觉的工作面综采装备群全位姿多参数测量系统,提出了基于设备特征点的视觉多参数测量方法,获取描述综采装备群空间全位姿的15个独立参数;给出综采装备群统一坐标描述及驱动模型,建立了特定的全局和局部坐标系、采煤机和刮板输送机位姿驱动关系模型和刮板输送机三维空间弯曲姿态模型;基于Unity3D虚拟仿真技术构建了工作面场景、装备、工艺流程等虚拟实体和关系模型,支撑井下综采装备开采过程运动仿真。开发出与全位姿测量系统通信的底层数据接口,获取装备的实际工况数据,从而驱动仿真模型实现三维场景下的虚实映射。分析计算和模拟优化下一割煤循环装备协同运动及工艺过程,通过反向控制链路实现对装备虚拟模型和实际装备体的闭环控制。实验室测试表明:虚拟仿真系统实现了数据获取、模型解算、单机装备及装备群协同运动仿真,满足装备实际运行逻辑关系,具有对工作面装备运行状态实时监测和反向控制能力,系统运行流畅性满足要求,帧率20 fps。全位姿测量系统经井下现场测试表明:图像识别检测的支架数大于5架,图像解算时间小于0. 5 s,支架顶梁测量角度误差小于1. 2°,满足系统数据测量需求。     

分层综采低位放顶煤工作面设备选型配套方案

倾斜综采放顶煤技术是我矿区首次采用的采煤方法。通过对工作面采煤机、液压支架、刮板输送机、转载机、输送机、破碎机等设备进行科学计算、选型，达到装备高产高效综采工作面的目的。     

综采面采煤机与运输机负荷平衡控制研究

通过对凉水井煤矿42112综采工作面目前现状以及对自动化控制方面提出的要求进行深入探讨实践,总结出一种采煤机与刮板运输机配合控制方式,实现两者之间的负荷平衡,解决了在采煤过程中,由于采煤机速度过快或其他因素引起的落煤量太大,导致刮板运输机负荷过大而停机的问题。通过这种控制方式的研究和实践论证,确保了生产的连续性,提高了工作面生产效率,同时降低了工作面能耗,并创造了显著的经济效益。     

基于瓦斯浓度预测的采煤机与刮板输送机协调控制研究

针对高瓦斯矿井采煤过程中存在瓦斯气体集聚风险问题。建立瓦斯量与采煤机牵引速度、滚筒速度关系模型,并建立采煤机与刮板输送机速度关联,最终可得出刮板输送机和瓦斯量关系模型。通过采用PLC自动控制方法和运用组态软件对数据进行实时监测,实现采煤机和刮板输送机速度协调控制,并预测瓦斯生成量。因此,研究方法有利于保证煤矿的安全开采。     

煤矿综采设备机器人化技术研究与设计

针对国家煤矿安全监察局《煤矿机器人重点研发目录》采煤机器人基本要求,结合煤矿智能化开采技术发展和生产应用需求,从机器人功能标准范畴对井下综采工作面采煤机、刮板输送机、液压支架、协同控制系统的机器人化技术进行了系统研究,提出了综采设备机器人化功能设计方案,介绍了煤机设备机器人化关键技术。通过煤机设备机器人化技术开发,提升了工作面智能化开采的能力和可靠性。