采煤机自主截割系统架构及关键技术

把采煤机的自适应控制技术和记忆切割技术与矿井生产相结合,开展采煤机自适应切割关键技术的研究,对其进行深入系统地研究具有十分重要的理论和现实意义。在对采煤自动控制技术的研究基础上,建立了一种将截割负载分析、记忆截割等技术相结合的自适应截割模式,并通过调节牵引速率和摇臂高度,达到了一种自适应的自主截割模式,以保证煤矿的安全生产,提高煤炭的产量。

采煤机自主截割系统架构及关键技术研究

针对当前国内煤矿智能化建设需求,分析了采煤机作为工作面开采核心装备的自主截割系统现状及问题,介绍总结了采煤机自主截割系统在煤矿智能化系统架构中的角色与定位,提出当前采煤机自主截割系统面临的闭环控制、通信交互、安全高效3个方面的实际问题与应用挑战。以中煤科工集团上海有限公司采煤机为例,围绕采煤机自主截割系统的实际问题,阐述采煤机自主截割系统的架构的实施思路与方法,通过截割建模与模型利用关键技术、增强感知与保护关键技术和冗余通信与协同控制关键技术3个方面建立以感知识别、决策规划、控制执行3个系统构成的采煤机自主截割系统架构,并结合在实际矿井应用中的经验,对榆家梁煤矿、麻地梁煤矿和鲍店煤矿的应用实践进行了分析,检验了该系统架构在一定场景的适应能力。

基于PCC的纵轴式掘进机自主截割控制系统研究

以典型的纵轴式掘进机为研究对象,详细的介绍了系统的控制原理,并采用了PCC+智能工控面板的控制模式对系统进行了搭建。对三项关键技术之一的截割轨迹规划进行了重点研究:分析了煤岩硬度与截割臂摆速、截割电机转速之间的关系,并以此为依据对影响截割的环境因素进行建模;采用栅格法建立了巷道断面栅格地图,基于该地图规划躲避夹矸位置的截割轨迹;依照截割工序,按照煤层软硬程度不同,分别规划了相应的截割轨迹及自动控制流程;分析了掘进机机身位姿偏差对截割轨迹的影响。研究结果表明:掘进机自主截割控制系统已初步搭建,有待开展另外两项关键技术的研究及井下工业性试验。

矿井掘进机自主截割控制系统的研究

矿井掘进机是煤矿井下巷道掘进作业的核心设备,其工作时的稳定性和可靠性直接关系到煤矿井下巷道掘进作业的效率和巷道掘进质量。提出了一种新的矿井掘进机自主截割控制系统。该系统采用了记忆截割、远程智能控制及视频辅助截割,实现了矿井掘进机巷道掘进作业的自主控制,为实现煤矿井下的无人化巷道掘进作业奠定了基础,有效提升了巷道掘进的效率和安全性,具有较大的应用推广价值。

矿井掘进机智能截割控制系统的研究

针对掘进机的掘进方式适应性较差,易产生电机载荷量过高的问题,设计了矿井掘进机智能截割控制系统,并对系统软件、硬件进行阐述,实践效果良好。该系统将虚拟现实技术作为基础,以掘进控制操控机制为主要目标,明确井下掘进作业的进度及姿态,提高虚拟监控效率,有效提升了巷道掘进的效率和安全性。

煤矿智能快速掘进关键技术研究现状及展望

针对煤矿巷道掘进智能化建设情况,探讨了现阶段分别以连采机、掘锚一体机、全断面掘进系统、掘锚机为核心的四大类智能快速掘进成套装备发展现状,分析了四大类智能快掘装备与地质条件适用性,提出了实现煤矿智能化掘进需要解决的关键技术的问题,探讨了以信息传输与智能分析技术、智能感知技术、精确定位导航技术,自主定型定向截割技术、掘进机远程自主截割控制技术以及多级多工序智能协同控制技术为基础的智能化掘进实现途径;基于复杂地质条件下煤矿巷道掘进亟待解决的关键问题,提出了以掘进作业功能需求、掘进工艺要求为依据的系统化分析、模块化设计、功能优化组合的设计方法;研究了以虚控实、虚实结合的多级数字孪生构架,基于掘进巷道设备、环境、地质构造多维信息再现实现掘进机远程控制;提出了单机智能化、系统协同化、井下智控与地面远程监控相协同的控制方法。开发了新型的无重复碾压柔性超前支护技术、截割部多级伸缩截割技术、智能锚固机组多钻机并行作业等技术,研制了具有掘、支、锚、运、探多工序并行作业的新型快速掘进作业联合机组,提出了掘进机器人、超前支护机器人、锚固机器人、辅助运输机器人组柔性并行作业技术;提出了基于数据驱动的多机多工序协同控制行为规划决策方法。提出构建完整的煤矿井下跨系统全时空信息数字感知体系,构建集井下现场生产状态、掘进巷道空间信息、掘进装备状态、风险信息等多参量、多尺度、全时空特性的数据感知智能化监控平台,实现虚拟系统与实际掘进系统实时通信,通过数据驱动规划分析实现智能化、少人化掘进。

连续采煤机远程智能化控制

为推进掘进工作面无人作业,提出了连续采煤机远程智能化控制方案。采用激光导引跟踪装置和惯导系统,实现连续采煤机的精准定位、定姿;利用负载敏感自适应技术,根据负载自主调节进刀深度、截割速度等参数;利用多传感器信息融合技术,基于振动频谱、滚筒高度、截割电流等辅助识别煤岩分界,以便连续采煤机自动调高;通过5G无线通信网络将连续采煤机相关数据高速、可靠地传输至工作面集控中心;工作面集控中心远程监控连续采煤机,实现"一键启动、智能掘进、视频监视、人工干预"的功能。该方案可实现连续采煤机井下工作过程中的自主行走、自主截割。

煤矿智能掘进机器人关键技术探讨

从掘进机定位与定姿、机身状态感知、自动截割与远程人工干预、通信网络和人机交叉作业安全防护等方面探讨了煤矿智能掘进机机器人关键技术:通过搭载激光导引装置、光纤陀螺仪、光纤寻北仪、高精度加速度计的组合惯性导航系统实时监测掘进机位姿,修正掘进机截割航行方向;利用敏感元件和摄像仪实时监测掘进机运行状态信息,提升掘进机感知能力;以远程人工干预操作平台和核心计算机完成掘进机远程人工控制和自动截割控制;采用5G通信技术实现掘进机信息的高带宽、低时延传输,保证掘进机与上位机互联;安装人员接近监测系统,避免人员与掘进机近距离交叉作业,提高现场人员安全防护能力。指出了高适应化、高智能化、高集群化是煤矿智能掘进机器人发展趋势。

悬臂式掘进机智能掘进问题探讨

介绍了当前智能掘进系统建设方案以及智能掘进机技术现状,论述了智能掘进应用中存在的一些问题。探讨了当前几种导航方法的特点,提出了自主截割导航的建议。最后展望了智能掘进机的技术发展方向。

煤矿井下自动掘进技术的应用研究

针对多数煤矿井下掘进作业采用人工控制掘进机造成效率低、精确性差,影响巷道掘进质量的现状,分析一种新的井下自动掘进技术方案。该方案将掘进机的自主截割控制系统和可视化监测控制系统相结合,可实现井下自主掘进作业和远程人工控制掘进作业的有机结合,以极大提升煤矿井下巷道的掘进效率、有效确保掘进机在复杂地形条件下截割的可靠性。

唐家会煤矿复杂地质条件下智能化建设探索与实践

为了应对复杂的水文地质条件,唐家会煤矿紧跟地质保障技术发展方向,采用智能钻探、钻孔物探、微震监测、随掘随探、随采随探等尖端技术,获取海量的地质信息,基于“GEO+BIM”技术进行精细化数字建模,建设了包括透明防治水、透明掘进、透明回采在内的数字化应用场景;以精准动态地质模型为依托,在61304综放工作面研发了独具特色的特厚煤层自主规划开采与数字孪生技术,开创了大埋深综放工作面透明开采应用新场景,打造了全新的“数据驱动、智能开采”新模式;通过建设智慧一体化管控平台,构建矿山感知、互联、分析、预测、决策为一体的智能管控系统,从而为矿井开拓、采掘、运通、选煤、安全保障、生产管理等全过程智能化运行提供保障,真正做到信息融合、共享与联动。