毫米波雷达在采煤机防碰撞上的应用

煤矿综采工作面智能化开采面临如何准确定位采煤机截割滚筒与液压支架护帮板相对距离,以避免采煤机与液压支架护帮板联动过程中产生碰撞的问题。通过分析当前3D毫米波雷达应用在采煤机防碰撞领域的不足,提出将4D毫米波雷达应用在采煤机防碰撞领域的构想并对此展开研究。从4D毫米波雷达的算力与GB/T 3836.4对于本质安全型“ib”设备供电参数限制之间的适配角度,研究设计4D毫米波雷达的系统;同时在常用的雷达点云预处理算法基础上,针对综采工作面这一特殊工况环境,研究可以适用于采煤机防碰撞检测的4D毫米波雷达点云预处理算法,为最终开发基于4D毫米波雷达的采煤机防碰撞检测装置提供基础支撑。

煤巷快速成巷技术现状及应用效果评价方法研究

当前我国煤巷整体成巷速度慢,造成采掘失调。针对煤巷快速成巷,国内外在掘进装备、临时支护、永久支护等方面研发了多种形式的掘支装备。现有煤巷掘支装备主要包括:悬臂式掘进机、连采机、掘锚机及全断面掘进机;临时支护主要包括:自移式支架、掘进机液压顶棚、护盾式临时支护机构等,永久支护包括:钻锚一体化锚杆、掘锚一体机、锚杆钻车及其他集成化液压锚杆支护装备。现场实践发现,现有技术中掘进装备较为成熟,能够基本满足煤巷截割破岩的需求,但临时支护强度不足、不能顶帮全覆盖及时支护,难以满足我国大多数煤巷临时支护的要求。永久支护工艺复杂,提速效果有限。整体上看,现有装备尚难满足我国一般及复杂地质条件下煤巷快速成巷的需求,且在短期内难以实现较大突破。实现我国煤巷快速成巷除了需要针对我国煤矿具体的条件开展针对性研发外,还应建立针对我国各类围岩条件的快速成巷技术评价方法,最大程度利用现有装备提升煤巷成巷速度。影响煤巷快速掘进的主要因素包括:围岩地质力学条件、工程条件、掘进与支护装备条件等。快掘系统的效果评价应在确定影响巷道快速成巷主要因素的基础上,分析各因素对巷道掘进的影响程度并按影响程度排序,进而对比确定适用于相应条件的巷道快速成巷装备,为快速成巷装备的选型提供依据。

模型预测控制模型在采煤机调高系统中的应用研究

针对目前采煤机调高系统中通常使用电磁开关阀调高,存在稳定性不高、精度欠佳等问题,以MG300/700-WD型交流电牵引采煤机为研究对象,通过在其调高系统常规模型中加入模型预测控制器,建立了该采煤机调高系统模型预测控制模型;对该模型预测控制器的采样时间和预测时域长度2个参数进行调整,可减少电磁开关阀的开关次数和工作时间,使滚筒根据目标高度进行准确实时调高。仿真结果表明,与常规模型相比,基于模型预测控制模型的采煤机调高系统在给定输入后6s左右达到稳定,减少了电磁开关阀开关次数,超调量降低了28.8%,提高了系统的稳定性与实时性。

开关阀实现行程同步的研究

全断面快速掘进机掘进的工作面可以一次成形,可以实现掘锚平行即掘进与巷道支护的平行作业,大大增加了掘进的效率和安全性。用该掘进机形成的巷道成形质量好、掘进速度快、工人的劳动强度低。由于井下煤层的起伏变化、不确定因素的影响和机器操作等问题,要求该掘进机具备很强的纠偏能力,所以配备了左右抬底功能,采用软件实现左右抬底行程同步,增强了设备了可靠性、适应性、稳定性,增大了纠偏能力。

液压油缸启动压力及响应特性研究

本文通过建立液压油缸启动压力和响应时间数学模型的方式,得到影响油缸启动压力和响应性的关键参数——活塞端面斜切角度α,使用掘进机工作装置液压油缸进行实验分析并验证数学模型的准确性。根据实验结果,给出一种性价比较高的活塞端面结构形式,并在实际中应用。

矿用带式输送机输送量测量方法现状及发展趋势

对目前矿用带式输送机输送量的测量方法即电子胶带秤测量法、核子胶带秤测量法、超声波测距测量法、激光CCD图像测量法、激光扫描测量法进行了分析,并从测量精度、响应时间等方面对各种方法进行了对比分析。接触式测量法中,电子胶带秤测量法测量精度高,但响应速度较慢,稳定性较差;非接触式测量法中,激光扫描测量法测量精度较高,响应速度较快,稳定性较好。指出带式输送机输送量测量方法的发展趋势是提高测量精度、抗干扰性和适应性,非接触式测量法或融合多种技术的方法将逐渐成为主流的输送量测量方法。

采煤机可收集微弱环境能量分析

能量收集是将外部环境能量转换为电能的过程,在实现低功耗无线传感器的自供电方面具有一定发展潜力。目前能量收集技术在采煤机上的应用探索缺乏对能量收集系统适应性的研究,不能实现可靠应用。针对上述问题,根据采煤机的工况环境特点,分析了采煤机上可收集的微弱环境能量及将其转换为电能的可行性,指出光照能量、温差能量、振动能量作为采煤机的3种典型环境能量,由于能量特点不同,其适应性也各不相同。光照能量适应性差,不适合作为能量收集技术中的环境能量来源。温差能量来源稳定,温差发电片安装便利,具有一定的适应性,但温差发电片需安装在采煤机的主要产热部位,安装位置具有一定的局限性。振动能量总量大,压电发电片结构简单,受工况环境因素影响较小,安装位置不受限制,具有较强的适应性。

面向新能源就地消纳的园区储能与电价协调优化方法

为促进园区新能源就地消纳,充分利用电价的优化调节能力和储能作为灵活资源的调节手段,提出一种储能与电价协调优化方法,构建双层源荷储协调优化模型以提高新能源就地消纳能力。首先,上层优化模型根据预测的净负荷功率曲线对分时时段进行划分,以园区运营商收益最大为目标对分时电价进行优化;其次,在下层优化模型中计及储能电池的容量损耗,综合考虑运营商成本和新能源消纳能力,以新能源就地消纳率最大为目标对储能进行优化配置。在此基础上,提出飞蛾火焰优化-粒子群优化(MFO-PSO)智能优化算法对模型进行求解。最后,算例分析验证了所提方法能够有效促进新能源就地消纳,并提高储能配置的经济性。

煤矿轻型协作机械臂逆运动学解算与验证

煤矿协作机械臂能够在煤矿生产中协助工人完成相应的生产任务,为解决6自由度煤矿轻型协作机械臂的运动学逆解问题并提高其逆解算法的计算速度,提出了1种基于几何方法与欧拉角变换方法的6自由度机械臂运动学逆解算法。该算法实现简单,求解速度比传统的迭代法和解析法快。采用Denavit-Hartenberg方法建立机械臂的数学模型,推导其正运动学方程,采用几何方法求解机械臂逆解的前3轴角度,采用Z-Y-Z欧拉角变换方法求解其后3轴角度,并在Matlab中编写逆解函数用于实现所提出的逆解算法;在机器人虚拟仿真软件V-REP中建立虚拟的机械臂动力学模型,在Matlab中使用已经编写完成的逆解算法函数通过API接口连接并控制V-REP中的虚拟机械臂,使其末端执行器运动至指定的位置与姿态,从而验证该逆解算法的正确性;在微控制器中使用C语言编写函数实现该逆解算法,将该算法与另外2种常见算法的求解时间进行对比,从而验证了该逆解算法在微控制器中应用的快速性和实用性。Matlab与V-REP联合仿真实验结果表明,该逆解算法求得的机械臂运动学逆解是正确的;在微控制器中求解时间对比实验结果表明,该算法的求解速度比传统算法有一定的提高。该逆解算法为进一步研究协作机械臂的精确定位、轨迹规划与运动规划提供了必要的前提条件。

煤矿全断面岩巷掘进机开发应用与发展

为了解决煤矿开采中岩石巷道快速掘进问题,提出应研制高效智能的全断面岩巷掘进机。煤矿全断面岩巷掘进机是集全断面连续截割、支护技术、自动定位、无线遥控技术、快速装运和机械除尘等功能,实现掘、支、运一体化的快速岩巷掘进的装备。它不仅能够提高煤矿建井速度,而且能够实现煤矿高产高效安全集约化生产,为煤矿科学开采、绿色开采和可持续发展创造了条件。详细介绍了20世纪80年代我国煤矿岩巷掘进中全断面岩巷掘进机国产化工程和产品的应用情况,以及21世纪的煤矿全断面岩巷掘进机发展、应用和趋势,指出国产化、煤矿化和专业化是煤矿全断面岩巷掘进机的发展方向,产品成套化、系统化、系列化、自动化、智能化和市场化是发展趋势,煤炭精准开采、化学开采和新能源的发展是新的应用要求,可为数字煤矿和智慧煤矿及煤炭革命打下基础,对我国深层煤炭资源开发具有重大意义。

掘进机多路阀控制压力特性分析比较

阀芯控制压力是影响掘进机用多路阀流量稳定性的主要因素之一。通过阀芯启闭控制压力、控制压力刚度及控制压力滞回特性等多个方面分析比较不同厂家多路阀流量稳定性的差异。根据测试数据分析,力士乐M4阀启闭控制压力和控制压力滞回特性表现优良,控制压力刚度表现居中;国产阀1控制压力刚度的表现优良,其他两方面表现与力士乐M4阀较为接近,但国产阀2的整体性能表现与力士乐M4阀差距较大。

检测实验室组织结构和岗位设置优化设计

虽然目前对实验室信息管理系统(LIMS)研究较多,但是其目的主要是方便管理者了解检验的完成情况,涉及到实验室管理改善等具体变革改善的研究不够深入,对实验室的检验工作这一主要职能的促进作用比较有限。从检测实验室的组织结构有序度、岗位设置和检验调度问题两方面进行有针对性地分析,提出优化设计方案。方案的实施离不开LIMS系统的支持,也是LIMS实施过程中需要解决的体制和机制问题。

矿用隔离开关分断试验用操作装置

分析了矿用隔离开关分断试验中人工操作存在的问题,设计了利用气动技术实现矿用隔离开关在分断试验中自动操作的装置,详述了操作装置的功能、组成构造和控制原理,装置克服了传统的人工操对试验的影响。