智能工作面中采煤机与液压支架的协同控制分析

在矿采机械化水平不断提高的背景下,基于自动化、数字化技术的应用,要做好智采工作面“三机”中液压支架和采煤机的协同控制。以一煤矿井下作业工况为例,参考支架控制与采煤机控制相互独立的特征并开展协同控制分析。在了解“三机”控制参数的匹配性后,讨论了采煤机和液压支架的协同控制原理,从硬件功能、软件流程、通信方案等方面补充优化了协同控制方案。最后,对协同控制方案进行实际验证,证明其具备监控功能和协调控制功能,且具有采煤效率和安全性等价值。

采煤机截割部低照度图像的边缘检测技术

针对井下低照度环境下采煤机截割部边缘检测任务中存在的边缘缺失、细节模糊等问题,提出一种基于分数阶微分的边缘检测Lif算法。首先采用更大的检测模板尺寸,根据Grünwald-Let-nikov分数阶定义构造最初的分数阶掩膜算子;然后根据Pascal三角形理论确定掩膜算子上各位置的权重系数,并将掩膜算子扩展到4个不同方向;最后将得到的掩膜算子与图像进行卷积,利用图像的局部特征信息对每个方向的微分结果进行后处理。结果表明:(1)在进行多个不同场景的井下低照度图像上的实验时,Lif算法可以更全面地获取图像中不同方向上的边缘信息,在处理低照度图像时具备更强的抗噪性能,并且提取的边缘线条比其余边缘检测算法更加清晰、完整,保留了更多的纹理细节信息。(2)在客观指标评价的对比上,与基于分数阶灰色系统模型的边缘检测算法以及改进的分数阶Sobel边缘检测算法相比,Lif算法在Entropy指标上分别提高了43%、11%,AG指标上分别提高了23%、23%,SSIM指标上分别提高了152%、6%。表明Lif算法在进行采煤机截割部的边缘检测任务时更具优势,研究对井下设备工作运行时的安全性和可靠性提升具有重要意义。

基于矿用5G技术的采煤机智能化技术

通过综述当前专家学者及工矿企业对“矿用5G+煤矿智能化”技术的研究与应用,得出其进展长足但仍然存在应用场景和生态匮乏的结论。针对采煤机智能化方面存在全面感知能力较弱、远程控制时效性低、通信系统可靠性差的技术短板,构建基于采煤机的矿用5G通信系统。以单一采煤机通信系统为研究对象,分别阐述了采煤机5G通信系统架构、采煤机5G CPE安装方式、综采工作面5G基站布设方式。基于5G技术具有的大宽带、低延时、广连接的特性,展望5G技术应用于采煤机后,可拓展采煤机在煤机云端控制、海量数据传输、故障远程诊断等智能化方面的应用。

低瓦斯煤矿综采工作面采煤机综合控制研究

传统采煤机综合控制方法是直接建立综采滤波模型,未对采煤机综采参数进行提取,造成耗电量相对较高。提出对低瓦斯煤矿综采工作面采煤机综合控制进行研究。对采煤机综采参数进行提取,通过提取的采煤机综采参数建立综采滤波模型,确定获得的压力传感数据是否正确,最后利用该模型实现对低瓦斯煤矿综采工作面采煤机的综合控制,设计对比实验,证明该控制方法的控制效果更好,具有节能性。

煤矿掘进设备发展及改进研究

掘进设备对煤矿安全生产具有十分重要的意义。随着科技的发展,中国煤矿有必要进一步优化改进掘进设备,使其最大程度地发挥自身优势和作用,为企业带来更好的经济效益。主要分析了煤矿掘进设备的发展现状及设备改进原则,详细阐述了掘进设备的改进方向,并指出了未来掘进设备的发展趋势。

采煤机滚筒结构对装煤性能的影响

针对采煤机滚筒截割硬煤、装煤效率低的问题,对设计的鼓形滚筒开展了装煤效率验证工作。仿真分析结果表明,截割相同质量的煤炭,鼓形滚筒的有效装煤效率优于普通滚筒。分析了锥顶角对鼓形滚筒有效装煤效率的影响。结果表明,随着筒毂锥顶角的增大,有效装煤效率呈先增大后降低的趋势,锥顶角为10°的有效装煤效率最大,数值为72.3%。采用旋转截割试验台验证了鼓形滚筒仿真计算结果的准确性,证实了与普通滚筒相比,鼓形滚筒在装煤效率方面具有明显的技术优势。

采煤机数字孪生导航截割运动规划理论与方法

为进一步提高采煤工作面的智能化水平,实现采煤机导航截割的自主推演、自主学习和自主优化,基于采煤机自主导航截割技术和数字孪生智采工作面的概念,提出了采煤机数字孪生导航截割运动规划的理论与方法,包括数字孪生理论及基于该理论的采煤机数字孪生导航截割运动规划系统的构建方法。围绕数字孪生理论,探索了智采工作面的物理场景、数字孪生模型的构建及数字孪生驱动、交互和演化机制。为满足不同应用需求,将数字孪生模型分为物理实体、孪生模型和孪生数据模型,详细分析了这3类模型的特点。介绍了由模型驱动、数据驱动和服务驱动组成的3种运行机制,这3种机制通过虚实交互逻辑实现了从感知智能到认知智能的转变。构建了采煤机数字孪生导航截割运动规划系统,该系统通过物理感知层、综合数据层、数据融合分析层及数字孪生服务层,支撑采煤机截割状态数字孪生、动态导航地图数字孪生、数字孪生强化学习环境和强化学习运动规划的服务功能;通过数字化手段将现实中的采煤机导航截割过程复制到数字孪生操作环境中,通过系统内各模块的调用实现数据的自适应融合、智能分析和最优规划。最后,在构建的数字孪生环境中比较深度Q网络−归一化优势函数(DQN−NAF)算法与深度确定性策略梯度(DDPG)算法在采煤机运动规划任务中的效果,结果表明DQN−NAF算法在解决采煤机数字孪生运动规划任务时展现出更优的效果和稳定性。

负压通风条件采煤机附近高度及风速对粉尘浓度影响研究

大采高综采工作面采煤机割煤产尘是工作面的重大尘源,严重影响采煤机司机及工作人员的安全。为研究负压通风条件大采高(6m)综采工作面采煤机附近高度及风速对粉尘浓度的影响,基于自主搭建的相似实验平台和FLUENT数值模拟方法,研究了不同风速下采煤机附近不同高度及相同高度的粉尘沿程分布和采煤机处风流分布及割煤粉尘的运移,并提出了综合防尘建议。相似实验结果表明,割煤机道与回风巷道近下帮粉尘浓度随高度降低而增加,且回风隅角中煤壁和采空区附近的低风速和涡流使得粉尘浓度下降幅度很大;同一截面同一高度下粉尘浓度随风速增大而减小,风速较小时粉尘浓度变化曲线较平缓。数值模拟结果表明:采煤机滚筒风流的阻碍使得采煤机机身前的风流流动方向向采煤机偏移,高速风流会对采煤机司机产生不利影响;采煤机道空间断面上,靠近采煤机区域距离工作面顶板越近,粉尘浓度越大;建议大采高综采面通风除尘风速不应低于2m/s,采煤机下风侧20~50m粉尘扩散范围开启喷雾装置。研究结论为大采高综采面粉尘治理提供一定的参考。

基于采硐开采技术的端帮煤回采及边坡稳定性分析研究

为研究新疆某露天煤矿端帮煤回采技术及边坡稳定性,采用理论分析与数值模拟相结合的方法,分析了采硐开采到不同时期的边坡稳定性,研究了露天矿推进度与端帮回采煤量间关系。结果表明:单采硐开采过程中边坡稳定性系数随开采深度增加而不断下降,开采到最大深度250 m时降低至1.09,趋于临界平衡状态;露天矿推进度对端帮回采煤量的影响较大,随着推进度增大,每年能够进行的端帮采煤周期越多,因此在一定区间内资源回收量逐渐上升;当推进度增加到一定程度时,端帮采煤窗口期时间缩短,导致能够进行端帮采煤的层数减小,端帮资源的回采量骤降。

综采“三机”采煤过程及工艺分析

综采技术是1种高效的煤炭开采方法,通过采煤机、刮板输送机和液压支架的共同协作,可以有效提高煤炭的采取率和生产效率。对综采“三机”采煤过程及工艺进行了分析,总结了其存在的问题与挑战,以期为综采工艺的改进和优化提供参考。

基于OPC通信协议的采煤机远程监控系统研究

为了解决井下综采工作面自动化设备种类繁多、不同硬件之间通信协议不统一的问题,从软件的角度出发,开发了一种基于OPC通信协议的服务器。该服务器能够集成多种通信协议,如Modbus、Fins等,以实现井下不同设备之间的数据信息交换和协调。通过集成Modbus/TCP通信协议开发了采煤机远程监控系统,并进行了一系列相关测试。实验结果表明,开发的OPC服务器及采煤机远程监控系统可以实现采煤机的实时监控。

中厚煤层综采工作面产尘扩散规律及治理技术研究

针对中厚煤层综采工作面采煤机截煤、液压支架降柱移架产尘污染严重的问题,以青龙寺煤矿5-20109综采工作面为研究对象,采用数值模拟的方法研究了两大尘源共同作用时呼吸性粉尘的扩散规律,并结合现场实测对人员作业区域的粉尘进行了溯源分析,提出了一种滚筒喷雾密闭+跟踪喷雾隔离+机载喷雾引射除尘+支架喷雾侧吸净化的综合治理措施。现场应用结果表明,采煤机司机及采煤机下风侧10 m处的呼吸性粉尘浓度降尘效率可达到91.12%以上,液压支架降柱移架下风侧5 m处和回风巷端头15 m处的呼吸性粉尘浓度降尘效率可分别达到85.75%和90.63%,综采工作面的作业环境得到了明显改善。

采煤机连接架疲劳寿命分析与改进

以MG500/1180型采煤机连接架为研究对象,利用ANSYS Workbench仿真分析软件开展了连接架疲劳寿命分析。结果表明,连接架煤壁侧连接耳板处疲劳寿命最低,为4.975e+04,对应的疲劳损伤数值为2.086e-5。然后,通过将煤壁侧肋板厚度由227 mm增加至245 mm、采空侧肋板厚度由156 mm增加至158 mm的方法完成了连接架改进设计。与改进前相比,连接架疲劳寿命提高了1.386e+5,疲劳损伤降低了1.555e-5,工作寿命由295天延长至1162天。

综采工作面采煤机自动拖缆装置研究及设计

为了解决智能综采工作面采煤机往复开采过程中电缆夹频繁折叠脱槽需人工多次干预的难题,分析了采煤机电缆夹脱槽故障产生的原因,设计了综采工作面采煤机自动拖缆装置,介绍了自动拖缆装置的整体结构组成,并阐述了自动拖缆装置的液压系统设计和控制系统。搭建了采煤机电缆自动拖缆装置试验台,并对自动拖缆装置进行了可行性验证,验证结果表明,自动拖缆装置能够实现拖缆装置的自动运行、手动调节、故障紧急停车预警等模式,满足自动拖缆技术要求,对推动煤矿工作面常态化无人开采具有重要意义。

沙梁煤矿综采工作面粉尘综合防治技术研究

针对沙梁煤矿144205工作面截割产尘量大、粉尘扩散并严重污染人员作业区域的问题,根据粉尘产生及运移特点,提出采煤机外喷雾系统+控降尘系统+机载除尘器的综合治理措施;针对回风巷粉尘已均匀扩散、严重影响视线的问题,提出了分段分流净化系统。应用结果表明,采煤机截煤产尘向行人侧的扩散得到了有效控制,工作面和回风巷作业环境得到了明显改善。

薄煤层采煤机大截深开采技术研究与应用

针对部分薄煤层工作面通过增大滚筒截深来提高开采效率和减少工人劳动强度的需求,建立了折算单刀开采效率计算模型,对开采效率提高影响较大的装煤效果和牵引速度深入研究分析,并提供两个具有代表性的应用案例。本文研究为矿方研究其通过增大截深提高开采效率的可行性提供分析思路,同时也对薄煤层大截深开采技术的发展有一定的指导意义。

煤矿综采技术在厚煤层开采中的应用

为了给厚煤层开采提供一些参考,文章结合煤矿综采技术的内涵,论述了厚煤层开采的特点,并对煤矿综采技术在厚煤层开采中的应用要点进行了进一步探究。得出厚煤层开采具有煤损多、隐患大、费用高的特点,开采人员应根据厚煤层特点,合理设计煤矿综采技术参数,合理实施煤矿综采技术方案,充分发挥煤矿综采技术在厚煤层开采中的优势,提高厚煤层开采效率。

煤矿采煤机自动化与智能化改造的实践研究

聚焦于新上海一号煤矿1816工作面中厚煤层开采的智能化需求,针对MG900/2320-WD型采煤机自动化与智能化水平的不足,提出并实施了一系列技术改造方案。通过对采煤机进行记忆截割、自动调高、运行工况与姿态检测、无线遥控操作、远程控制与故障诊断、瓦斯联动控制等功能的升级,显著提高了采煤机在复杂地质条件下的适应性和安全性。实际应用表明,改造后的采煤机的故障率下降80%。每班次工作效率得到实质提升的同时,所需人员减少了5名,有效降低了劳动强度,提高了安全生产水平。

综采面双滚筒采煤机的常见故障与处理分析

为进一步提升双滚筒采煤机的运行质量,结合实际案例,分别对双滚筒采煤机运行时常见的截割部齿轮损坏故障、振动故障和液压调高系统失准故障3种情况进行初步分析,并根据分析结果,分别提出了针对性的解决措施。结果显示,应用以上解决措施后,有效解决了相应的问题,证明该研究具有一定实际应用价值,能为今后的相关工作提供一定参考。

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。