基于高精度三维动态地质模型的采煤机自适应智能截割技术研究

采煤机使用“记忆截割”技术割煤时,需要进行人工领刀,且对煤层赋存条件要求较高,当煤层起伏较大时需要频繁示教领刀。“记忆截割”技术仅针对下一刀煤层顶板截割路径进行优化,在采煤机推进方向无法根据煤层的赋存形态对采煤机俯仰采路线进行精确规划与控制。本文基于采煤机自适应智能截割理念,设计了综采工作面采煤机智能截割系统运行模式,利用煤层精细化物探数据构建工作面高精度三维地质模型,而后利用地质模型对采煤机的未来截割路径进行规划,并在开采过程中根据工作面揭露的最新地质资料动态修正高精度三维地质模型。将高精度三维动态地质模型与采煤机开采规划算法耦合,提出可自适应煤层变化的采煤机开采控制基线规划算法,实现对采煤机推进方向的俯仰采控制与牵引方向的截割控制,以及地质模型更新、开采基线规划与采煤机滚筒调整之间的高效协作。设计了智能截割系统内滚筒调整参量的计算服务接口,以及智能截割系统与采煤机控制系统间的通讯协议,实现了采煤机滚筒基于规划截割路径的精准控制。实践表明,采煤机智能截割系统适用于底板倾角各种变化程度的煤层,采煤机截割线更好地贴合煤层顶、底板线,节约资源,提高生产效率。

三维动态地质模型变形过程信息化视觉表达

以贵州某煤矿开采及诱发地面山体大变形为研究对象,应用虚实仿真建模技术,构建准确反映真实地形地貌的三维地质模型、制作地质灾害变形过程演化动画。将CAD地形图导入Sketchup(草图大师)生成三维地形图。将三维地形图导入3DMAX,在3DMAX中制作出山体剖面和采煤机模型,模拟采煤机工作、采空区有碎块掉落、山体沉降并伴随裂缝的过程。此外,还能模拟降雨诱发山体滑坡,得到预测滑坡滑动的动画。最终通过剪辑、配乐制作成完整视频。通过分析、预测制作的三维动态地质模型,为表达复杂地质条件的地质灾害变形过程提供多样化选择。