厚煤层大采高智能化综采工作面关键技术研究与应用

针对付村煤矿井下综采装备落后、开采成本高的问题,综合考虑生产安全、经济效益、资源回收等多方面因素,提出了在付村煤矿建立厚煤层大采高智能化工作面的构想。根据付村煤矿3上煤层赋存条件,基于智能化工作面设备集成控制平台,结合大采高液压支架智能化电控系统、大采高采煤机智能化控制系统及移动互联网云存储系统,重点突破了工作面主要设备姿态监测、大采高工作面智能化开采工艺、远程控制与集中监控等技术,实现了采煤机自主定位、记忆截割、液压支架自动跟机移架、全工作面一键顺序启停、故障自动顺序停机、三机协同控制,优化升级了矿井信息化系统,建立了智能化综采工作面互联网云平台。结果表明:自2017年11月在付村煤矿3上1008工作面进行工程应用以来,工作面生产班工作人员从12人减少为5人巡视检查,减员率达50%以上,日采煤达6000 t,技术应用效果显著,建立了枣矿集团6 m厚煤层智能化开采的生产模式,为厚煤层大采高智能化生产系统的发展提供示范与实践基础。

基于多传感器融合的工作面设备定位定姿技术研究

随着科技的发展与进步,煤矿智能化已经成为目前矿业生产中的重点研究方向。但是在薄煤层工作面中由于顶板条件的复杂性以及作业环境的多变性,导致目前的井下自动化控制技术中存在液压支架自动跟机不能完美适应井下顶底板环境且采煤机难以精准定位的问题。以薄煤层工作面自动化控制系统为基础,结合图像识别以及多传感器融合的方法研究采煤机的定位技术,并对液压支架定姿的关键技术进行了分析,期望提高薄煤层自动化系统在煤矿井下的适应性,减少工作面的操作人员,提高煤矿生产的效率。

智能化采煤工作面采煤机自动监测系统研究

采煤机作为智能化采煤工作面的核心设备,其性能和状态的监测对于确保生产安全和提高效率至关重要。文章设计针对采煤机的自动监测系统,阐述监测内容、传感器选择与布局以及数据采集方案,实现自动监测系统的集成与优化,分析数据处理与分析算法的应用,并通过进一步优化提高监测系统的效率和准确性。

采煤机位姿预测的自动截煤技术研究与应用

探讨采煤机的定姿定位与超前探测地质模型结合,从而实现对未采区的规划开采,计划以某煤矿现场情况作为依据,基于已有的槽波探测设备、采煤机及惯导设备提供的数据,编制一套算法程序,应用于生产现场。本算法涵盖基于槽波地震波的超前地质探测,与地质模型的建立、采煤机位姿监测与数据上传及结合采煤机提供的工况数据和地质模型,实现采煤机规划开采的研究方向。

煤矿自动化采煤工艺研究与发展

当前,人们对煤炭资源的需求逐渐增加。采用传统的采煤工艺不但需要投入大量的人力、物力和财力,而且极易发生安全事故。为了满足煤炭巨大的需求量,提高煤矿的生产效率和安全性,需要将自动化技术应用在采煤领域,建设先进、高效、智能的煤矿。以自动化开采技术为核心是当前煤矿发展的方向,对煤矿持续长久发展有一定的意义。主要对煤矿自动化采煤工艺的特点、具体应用和未来发展进行了探讨。

智能化采煤工作面采煤机自动监控系统研究

为了提高智能化采煤工作面的安全性和自动化程度,设计了基于PLC的采煤机自动监控系统。系统采集采煤机机身参数和控制参数,通过顺槽监控中心和地面调度中心显示,工作人员可以在顺槽和地面完成对采煤机的控制。

井下双滚筒采煤机姿态控制系统研究

为提升回采工作面采煤机生产效率及控制系统自动化程度,构建一种集成传感器监测、电子罗盘及PID控制等采煤机姿态控制系统。在分析采煤机结构及姿态影响因素集成上,对采煤机姿态控制系统整体架构、姿态监测及控制方式等进行详细分析,并在3601综采工作面MG2×200/500-WD上进行工程应用。结果表明,构建的采煤机姿态控制系统运行平稳,可降低采煤机割煤期间人工干预频率,提升采煤机姿态自适应调节能力及自动化控制程度。

面向自动化工作面的电牵引采煤机控制系统设计

针对现有采煤机控制系统在数据实时采集处理、远程监控及智能控制算法集成等方面难以满足工作面自动化控制需求的现状,设计了一种面向自动化工作面的电牵引采煤机控制系统。该系统采用双DSP架构,利用DSP强大的数据处理能力和丰富的外设完成采煤机工况数据的采集解算、与外围设备的实时通信,实现了采煤机自动截割控制、采煤工艺变化及远程监控等功能,为采煤机适应自动化开采提供技术支撑。

长壁综采工作面采煤机定位定姿技术研究

分析了现有的采煤机支架传感定位技术、轨道里程计定位技术、自主定位技术的研究现状及其存在的问题;提出了以采区绝对坐标为参考坐标,采煤机在开采煤层内绝对定位的研究内容;探讨了采煤机定位技术在长壁综采工作面自动化中的作用。

采煤机滚筒自动调高技术的分析

滚筒自动调高是实现采煤工作面自动化的关键技术之一,其核心是煤岩分界识别技术。采用记忆智能程控为主与传感器煤岩分界为辅的综合识别技术,不仅可弥补单一传感器识别所带来的稳定性、可靠性差和精度低等问题,又可避免记忆程控过于依赖人的行为所带来的不及时和随机现象。此种技术方法适用于大功率自动化采煤机,是首选的调高方法。

基于组态技术的采煤机自动控制系统设计

设计了基于组态技术的采煤机的自动控制系统,其中包括采煤机的人机交互界面以及上位机与下位机的实时通讯系统,实现了对采煤机工作状况的实时监测及远程控制,极大地提升了采煤机的运行效率。

采煤机滚筒自动调高的液压控制方法

采煤机滚筒自动调高是实现煤矿综采自动化的关键技术之一。针对单一的采煤机记忆切割技术不适合我国复杂地质条件的情况,提出一种以记忆切割为主、截割负载煤岩分界辨识为辅的采煤机滚筒自动调高的液压控制方法。通过煤矿井下实验证明:采用该方法时,在自动跟踪采煤机记忆切割路径的基础上能够有效识别出滚筒切割到岩石时的异常状态,并对滚筒高度做自动液压调节,能够满足复杂地质条件下采煤机滚筒自动调高的控制要求。

跟机自动化中采煤机自动控制方法研究

给出了采煤机自动控制系统结构;介绍了采煤机自动控制的实现:采用全截深双向跟机自动化割煤工艺和采煤机记忆截割技术,通过定义采煤机的位置参数和采煤机记忆截割参数表、液压支架跟机操作状态表,实现1个采样间隔长度内采煤机割煤流程,针对煤层条件突变采用基于人工免疫的方法处理;研究了基于灰色系统理论的采煤机自动控制优化方法。测试结果验证了该方法的可行性。

灰色系统理论在采煤机记忆截割技术中的应用

为建立采煤机记忆截割技术中滚筒高度的三维空间分布模型,提高采煤机的记忆截割精度,在传统记忆截割技术的二维分布模型基础上,利用灰色系统理论和GM(1,1)模型,对采煤机滚筒在第三维(采煤机推进方向)上的高度进行动态预测,提出了一种灰色记忆截割技术。Matlab仿真结果表明:在相同的误差要求下,对比传统记忆截割算法,灰色记忆截割算法演算出的采高曲线更接近于理论采高曲线,同时灰色记忆截割技术使得调高次数减少了32.8%,因此灰色记忆截割技术能大幅度提高采煤机记忆截割的精度和实用性。

基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统

针对采煤机截割过程中的煤岩识别及滚筒自动调高控制问题,提出并设计了一种基于振动特性分析的采煤机煤岩识别控制系统。该系统采用传感器检测采煤机滚筒在截割煤岩过程中3个方向的振动信号,采用PLC进行振动信号的分析和处理,得到采煤机滚筒在截割煤岩过程中的振动特性规律,由此建立采煤机滚筒调高控制规则表,并通过反馈信号偏差在线查表和控制信号输出的闭环控制方法实现采煤机滚筒的自动调高控制。相似模拟截割试验结果表明,该系统能够较好地实现煤岩界面识别和滚筒自动调高控制,具有良好的动态性能。

综采工作面中部跟机自动化控制的数学模型

针对综采工作面的双向割煤生产作业特点,分析了采煤机、液压支架、刮板输送机联合运转时的协调控制过程,根据采煤生产作业中刮板输送机弯曲段形成原理,提出了刮板输送机弯曲段形成的数学模型;在该模型基础上,分析了工作面中部液压支架跟机自动化作业的工艺过程,提出了综采工作面中部跟机自动化控制数学模型;根据该综采工作面中部跟机自动化控制数学模型,对某煤矿3107综采工作面相关参数进行了计算,并总结了3107综采工作面中部跟机自动化生产的经验。应用结果表明,综采工作面中部跟机自动化控制的数学模型与跟机自动化工艺过程相吻合,为进一步实现智能化综采工作面提供了理论基础。

自动化采煤控制系统设计

针对目前国内综采工作面自动化程度低的问题,提出了一种自动化采煤控制系统总体设计方案,重点阐述了该系统自动化采煤控制工艺及其实现方案。该系统采用RS485双总线通信模式,通过支架控制器将采煤机位置、液压支架状态等参数实时上传至端头服务器,端头服务器将参数上传至集控计算机进行显示,集控计算机通过端头服务器向支架控制器发送控制命令,完成对液压支架动作的双闭环控制,同时集控计算机向采煤机控制器发送控制命令,自动控制采煤机摇臂高度,从而实现工作面自动化采煤。

大采高综采自动化系统设计与应用

为解决大采高综采工作面大型设备多、采煤工艺复杂等问题,采用大采高综采自动化系统,以提高工作面自动化水平和生产效率,论述了大采高综采自动化系统的控制目标与系统组成,详细介绍地面监控系统、网络传输系统和就地监控系统的组成和作用。从采煤机进刀时间、割煤平整程度、移架行程、移架时间、支架初撑力、刮板输送机推进效果和系统监测等方面,分析了大采高自动化系统在王庄煤矿8101工作面的应用效果,结果表明,进刀时间稳定、割煤平整,移架到位率达92.8%,移架时间相比人工移架提升29.2%,支架初撑力提升11.4%,刮板输送机到位率100%,监测系统效果良好。

基于记忆割煤方法的采煤机监控系统设计

针对传统采煤机记忆割煤技术自动化水平落后、生产效率低、数据采集不准确和不能实时监控等问题,设计了基于记忆割煤方法的采煤机监控系统。该监控系统以PLC S7-300为控制核心,通过对采煤机机身各部分参数进行实时监控,一方面有效的提高采煤机记忆割煤的精准程度,实现了三角区的自动化割煤,进而提高记忆割煤的工作效率以及自动化水平,此外也有效的降低了采煤机的故障发生率。系统由采煤机记忆截割系统、采煤机监控系统、上位机界面几部分组成,给出了具体设计方案,实际运行表明,该设计方案可行,进一步提高了采煤机记忆截割煤的自动化程度。

一种自动翻转弧形挡煤板机构的研制

为提高滚筒采煤机的装煤效果,在分析自由翻转式和自动控制翻转式两种形式优缺点的基础上,介绍了一种采煤机用自动翻转弧形挡煤板机构,即由液压马达提供动力,采用销齿开式传动,且设置有制动装置。该机构可有效地解决传统自动翻转弧形挡煤板机构的两大问题,一是由于内齿圈内部容易积煤,导致挡煤板卡死无法翻转;二是由于液压马达不能自锁,导致无法使挡煤板固定在理想位置。新型自动翻转弧形挡板机构经实际使用,取得了良好的效果。