基于煤层地质模型的采煤机绝对定姿定位方法的研究

针对目前采煤机定位定姿数据无法满足综采工作面生产过程中实用性、精确性的要求,根据采煤机与工作面煤层之间的空间位置关系,提出了基于煤层地质模型的采煤机绝对定位定姿方法。首先利用工作面煤层地质数据,生成精确的煤层地质模型;然后深入研究采煤机自主导航参数解算的原理,并在此基础上对惯导系统的参考坐标系进行了调整;通过采煤机位姿数据和煤层地质数据相互融合,实现了采煤机的绝对定位定姿和对煤层地质数据感知,为采煤机滚筒实现自适应截割提供技术支撑;最后在山西某自动化工作面进行了工业性试验。

基于Petrel的煤顶板三维地质模型及地应力模型构建

对煤岩初始应力场的模拟,通常是将煤层、顶底板及上覆岩层概化为各向同性的板状体,而整个井田尺度范围的应力场模拟,若采用这种方法其精度有一定的局限性。为精确构建复杂地质条件下煤系地层物性参数模型,采用基于Petrel软件平台,井点数据插值,地震数据联络控制;通过测井数据计算,实验室测试数据矫正,构建了符合煤层起伏变化的三维结构模型及初始地应力模型;计算了研究区井田的煤层顶板弯曲能量指数,初步评估了顶板的冲击倾向性,并依据评判标准进行了分区。

基于LSTM的煤层厚度动态预测方法研究

"透明工作面"是实现智能化无人开采的关键,但现阶段的煤层三维地质模型精度较低,无法满足构建高精度煤层地理信息系统的要求。为此,提出了以采煤机历史截割数据和煤层三维地质模型数据根据不同方式划分出2种数据组合,利用长短期记忆(Long-Short Term Memory,LSTM)神经网络挖掘煤层厚度的变化规律并预测煤层厚度分布。基于LSTM神经网络和编码——解码长短期记忆(Encoder-Decoder Long-Short Term Memory,Encoder-Decoder LSTM)神经网络分别建立了煤层厚度预测模型。结果表明:在超参数未优化时,2种模型的煤层厚度预测结果误差均较大;通过优化两种模型的超参数,并以均方根误差(Root Mean Square Error,RMSE)作为煤层厚度预测的评估标准。在第1种数据组合方式下,LSTM模型和Encoder-Decoder LSTM模型的煤厚预测RMSE分别为0.05、0.044 m;在第2种数据组合方式下,2种模型的煤厚预测RMSE分别为0.051、0.049 m。为进一步对比2种模型预测结果,引入绝对误差,求取预测范围内各点的煤厚预测值与真实值的差值。最后得出,2种数据组合方式下,Encoder-Decoder LSTM模型的预测误差在各较小误差范围内的占比始终优于LSTM模型,Encoder-Decoder LSTM预测模型在预测煤层厚度上表现较好,精度较高,其预测的煤层厚度能够修正煤层地质模型。

基于双圆弧样条曲线的采煤机上滚筒割煤路径规划

采煤机上滚筒常发生切割顶板岩层的现象,这不仅会缩短滚筒截齿寿命,还会降低采出率,因此必须对上滚筒割煤路径进行规划。而传统的采煤机割煤路径规划方法存在误差较大、无法适应地质条件的改变、算法复杂等问题。针对上述问题,提出了一种基于双圆弧样条曲线的采煤机上滚筒割煤路径规划方法。首先采集工作面钻孔、回风巷、运输巷及切眼等的数据建立三维煤层地质模型;然后根据煤壁空间坐标系对模型进行仿真切割,得到顶板控制点集合,以相邻两点为一组建立连续控制点坐标系,根据双圆弧基本结构求解圆弧半径及圆心坐标,根据圆弧参数得出相邻两控制点之间的路径,即上滚筒割煤路径;最后采用遗传算法分析顶板曲线与割煤路径之间的关系,建立煤岩适应度函数模型,经过选择、交叉、变异操作对割煤路径进行仿真优化,得到更为合理、精确度更高的割煤路径。仿真结果表明:通过遗传算法优化得到了较为光滑的割煤路径,其中上滚筒割煤路径与顶板误差范围为0.1839~0.3493m,上滚筒截割顶板岩层现象得到改善,表明优化路径有效地减少了切矸量,提高了采出率。

APPLICATIONS OF SURFACE SPLINE FUNCTIONS TO STRUCTURAL ANALYSIS IN COAL GEOLOGY

A surface spline function is used to fit a coal seam surface in structural anal ysis in coal geology. From the surface spline function, the first and second partial derivatives can also be derived and used to structural analysis, especially for recogni tion of the concealed structures. The detection of structures related to faulting is em phasized.