巷道掘进截割钻进先进技术研究现状及展望

为响应智能化煤矿发展需要,同时为改善综掘工作面智能化无人化发展较综采工作面滞后现状,提出了掘进装备自主定型定向截割、掘进装备自主巡航、掘进机健康管理技术及多机多工序智能协同控制技术四大截割钻进装备先进技术并给出研究方向。针对掘进装备自主定形定向截割技术,通过研究不同掘进装备的截割轨迹规划、机身振动特征对截割头轨迹误差的影响规律及不同掘进速度下掘进巷道顶板稳定性分析方法进行掘进装备截割路径及截割速度规划研究;通过研究位姿监测技术、恒功率截割技术、记忆截割技术实现掘进装备自主定形定向截割控制;通过数字采集系统构建掘进巷道数字孪生虚拟模型,采用掘进机虚拟操纵平台实现掘进机远程自动截割控制。通过掘进巷道环境感知技术,构建掘进巷道的三维模型并标明巷道的安全情况;利用激光扫描及多种算法,形成巷道三维点云模型;对激光、通信、视觉及惯性等传感器等进行技术互补性融合,利用多种融合算法,实现高精度巷道感知;采用随钻测量系统进行瓦斯监测和超前探水作业;将视觉感知技术、激光测距技术、全站仪、超宽带定位技术等融入井下巷道的设备定位系统中,实时监测巷道内的掘进机位姿。通过结合掘进机健康管理技术发展现状,梳理出掘进...     

巷道掘进定位自动截割成形技术

掘进机是井下巷道成形的重要设备,为解决巷道工作面成形质量差,设备自动化程度低,工作环境恶劣影响工人身体健康的问题,设计了一套包含定位截割和记忆截割的巷道工作面定位自动截割成形技术。自动截割硬件系统由控制单元和执行单元组成,共同对巷道自动成形进行控制,取得断面自动切割成形边界检测最大误差小于10 cm,巷道成形误差小于20 cm的成形效果,达到煤矿巷道成形要求。     

掘进机煤岩识别技术研究与应用

随着王庄矿大采高综合自动化工作面的实施,矿井采掘衔接矛盾更加突出,这就要求我们必须寻找掘进先进技术。通过巷道煤岩识别技术,来控制掘进机按规定巷道断面截割,并且可以有效区分煤、岩,可以杜绝掘进机割破底板或(顶板),保证掘进机按规定线路截割,从而真正实现掘进自动化截割、机械化打设锚杆,减轻工人的劳动强度,提高掘进效率。     

煤矿掘进机自动截割成形控制方法研究

针对目前煤矿井下综掘自动化控制存在的不足,提出了掘进自动截割成形控制方法。分析了掘进机截割头巷道断面截割工况,研究了截割头工作阻力与截割电机电流之间的关系,在此基础上,提出了一种综合慢开慢停与加减速控制及截割摆速分级自动调控的模型,研究结果表明,该模型能够在保证巷道断面成形质量的条件下,快速区分煤岩过渡区,自动调整截割臂摆速,提高截割臂摆动速度的利用率,且延长了截割电机、截割头及液压系统等元部件的使用寿命,确保了掘进机的安全、高效、可靠工作。     

悬臂式掘进机可视化辅助截割系统研制

文章针对煤矿井下巷道掘进产生大量粉尘影响司机视线的问题,提出了悬臂式掘进机可视化辅助截割系统设计方案,对断面形成与截割头运动轨迹分析,并给出可视化辅助截割系统软件流程.解决了井下巷道掘进作业中司机视线不良的问题,对可视化辅助截割的进一步发展有重要意义.     

悬臂式掘进机自动截割控制系统研究

以煤矿 EBZ220 型悬臂式掘进机悬臂机构为研究对象,建立悬臂机构的截割运动在巷道断面的数学模 型,确定截割头在巷道断面投影的位置坐标与截割机构升降油缸、回转油缸伸缩长度及截割机构摆动角度之间的几 何关系。 经控制单元计算出掘进机截割头在巷道空间下的实时位置坐标,并与上位机设定的巷道边界参数进行比 较,提出具有反馈控制的巷道断面自动截割控制方案。 针对常见的矩形、梯形及半圆拱形 3 种巷道断面形状设计了控 制程序、截割工艺路径及人机交互界面功能。 以 EBZ220 型悬臂式掘进机为样机进行地面和井下试验,应用结果表 明,该控制系统可靠性高、实时性强,控制精度高,能满足巷道掘进工作面自动截割控制的要求,巷道断面自动成形控 制精度≤15 cm / 20 m,悬臂机构动态俯仰角和偏航角测量精度≤0. 1°,为实现煤矿掘进工作面智能化、无人化提供一 些技术研究基础。     

纵轴式掘进机巷道断面自动截割成形控制方法

为减少无用掘进量和充填量,提高掘进效率,提出了巷道断面自动截割成形控制方法.首先根据煤矿实际工况制定了巷道断面自动截割工艺流程;然后对断面自动截割成形控制进行运动学分析,进行截割头空间位置及其机构实现的几何分析,得出截割头空间位置坐标与油缸伸缩量及截割臂摆动角之间的几何关系式.研究结果表明,直接测量控制截割头摆角更简单有效.该方法在EBZ160和EBZ200机型上得到实施,试验效果较好,为进一步研究掘进机位姿检测及定向纠偏奠定了基础.     

悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统研究

悬臂式掘进机的自动化、智能化程度低严重制约着煤矿巷道施工技术的发展,智能掘进技术成为目前国内外研究的热点.针对煤矿悬臂式掘进机自动截割控制问题,将视觉测量传感器应用于悬臂式掘进机截割头的控制系统中,提出了悬臂式掘进机视觉伺服截割控制系统.根据悬臂式掘进机的运动学,利用视觉测量系统有效实时反馈截割头位姿,融合惯性导航系统...     

掘进机自动化技术研究及应用

王庄煤矿工作面系统以掘进机自动化技术为主导,研发的自动化掘进机实现了断面自动截割成型、截割轨迹在线监测、远程遥控、掘进机动态信息自动化监控等功能,极大地降低了工人的劳动强度,改善了作业环境,提高了生产效率。     

矿井掘进机自动截割成形控制技术研究

随着科学技术的发展,自动化控制在煤矿开采中得以广泛应用。以纵轴掘进机为研究对象,建立了截割臂运动的动力学模型,通过PLC编程设计实现了井下巷道掘进工作中的断面自动成形功能。研究为掘进机定向纠偏、位姿检测等研究提供了参考,为井下无人掘进提供了科学依据。     

悬臂式掘进机自动截割控制系统设计

针对目前悬臂式掘进机自动化及智能化控制程度低等问题,提出了自动截割控制技术。通过建立截割头空间位置数学模型,设计了悬臂式掘进机自动控制系统,同时以可编程计算机控制器PCC模块化功能为基础完成对自动截割控制系统的程序设计。针对目前其可视化程度低的缺陷,设计了上位机监控,并与PCC进行实时通讯,以实现掘进机运行状态的实时监测。最后进行了井上井下实验,其结果证明:该控制系统运行可靠、稳定,重复精度高、无累计偏差,完成自动截割及刷帮功能后,巷道两帮无明显误差,能够很好地实现自动截割功能。     

同忻煤矿井下高速掘进工艺的优化研究

为了解决同忻煤矿无法对巷道掘进流程进行全面监控以及巷道掘进效率低的难题,引进了1套新的煤矿井下智能掘进综合控制系统,运用物联网和5G高速通信技术,将自动截割作业、井下环境监测、设备故障报警、远程可视化监控等集于一体,不仅实现了对煤矿井下掘进机巷道掘进作业过程的全面监测,而且将井下巷道掘进效率提升了11.4%以上。     

保德煤矿智能化掘进工作面建设及应用研究

为了解决保德煤矿生产接续紧张,实现减人增安、降本增效,提高智能化开采水平,根据单位现有的生产掘进模式结合智能化科技应用,研究工作面国产化电控系统,为各种自动化控制功能提供控制接口;通过截割动载荷识别和自适应截割,实现掘锚一体机记忆割煤和自适应割煤;采用自动锚杆支护,实现钻孔、送药、锚固等工序的自动化运行;实现梭车自动化作业以及机尾自动移设;通过掘、支、锚、运一体化数字孪生技术,实现工作面数据在线监测和设备远程集中控制;工作面多机协同控制,实现“智能掘进、少人操作”。通过以上研究对掘锚机、梭车、连运车及胶带机机尾进行智能升级改造,针对性地建设智能掘进系统,从而探索出一条符合保德煤矿自身生产条件的智能化掘进道路。     

掘进机自主定位截割系统及其应用

针对现阶段煤矿井下掘进机截割自动化程度较低、摇臂摆动速度不能根据负载大小进行自适应调整的问题,提出了2种基于多种传感器的掘进机截割作业方式：定位截割及记忆截割,研发了自主定位截割系统,保证了巷道的成形质量。经验证,该系统巷道成形精度较高,基本满足井下施工要求。     

悬臂掘进机自动截割控制关键技术

阐述了悬臂掘进机巷道自动截割控制的4个关键技术,即掘进巷道断面自动成形控制、截割头恒功率自动牵引调速控制、掘进机位姿检测控制以及掘进机定向掘进控制。其中前2个关键技术已在EBZ160、EBZ200和EBH300机型上得到实施,试验效果很好。认为,该关键技术的研究为实现掘进工作面智能化、自动化、信息化和无人化奠定了基础。     

悬臂掘进机巷道自动截割成形控制方法的探索

文章以EBZ-150型掘进机为研究对象,进行自动截割成形控制方法的探索。首先对摆动机构进行工作分析,明确悬臂运动关系;然后论述了自动截割成形控制方案,并强调在掘进机定位的基础上才能实现巷道断面自动截割成形控制。该方面的研究不仅顺应大型煤矿机械的发展趋势,而且有助于提高掘进机安全、有效工作,并为实现无人掘进奠定一定的实践基础。     

掘进机远程控制技术及监测系统研究与应用

综合应用自动化、智能化和信息化等高新技术研制开发了适合煤矿综掘工作面地质与环境条件的掘进机远程控制技术及监测系统,实现了掘进机工作过程的定向、定位和定形的自动化远程控制.实现了掘进机位姿参数在线自动检测、自动定向掘进、断面自动截割成形和截割臂摆速自适应控制,首次在我国井下煤巷掘进工况中实现悬臂式掘进机机身位姿误差的绝对法测量,避免了相对法测量过程中误差积累的问题,保证了高精度定向掘进;在井下实现了远程监控、无线遥控和视频监控,实现了在多尘、振动条件下掘进机工况多角度可视化一键式遥控;在井下环网或地面任何网络接入点,实现了掘进机运行状态参数包括位姿参数等信息的实时监测与显示,并具有远程故障诊断和报警等功能.     

掘进机掘进技术的发展现状

通过对悬臂式巷道掘进机的发展历史和研制现状的分析，提出了如何确定掘进能力以及选择截割头和截齿的方法，指出了提高掘进机掘进技术需要研究的发展方向。     

悬臂式掘进机电控系统的自动化升级研究与设计

文章通过对EBZ260型悬臂式掘进机电控系统进行硬件系统和软件系统的升级设计,实现了掘进机全遥控操作、截割头定位及截割断面监视、截割电机恒功率工值,自动截割等功能。对自动化升级设计的悬臂式掘进机进行模拟试验,确定升级设计后悬臂式掘进机升级后能够有效提高矿井工作面掘进自动化水平,降低人工作业误差,提高巷道断面掘进质量,为矿井安全高效生产奠定基础。     

EBZ160Z自动化掘进机设计

根据国内外自动化掘进机的发展状况,阐述了EBZ160Z自动化掘进机的设计,设计内容主要包括掘进机遥控和远程控制、巷道断面自动成形、掘进走向的路径规划、瓦斯溢出浓度联动控制、粉尘浓度联动协调控制、故障诊断及处理。自动化掘进机能够实现采掘工作面无人化或少人化,改善作业环境,提高生产效率。