为提高综采工作面自动化采煤作业水平,针对王庄煤矿综采工作面生产工艺工序特点,提出一种细化采煤自动化跟机作业的生产工艺方法,即将工作面自动化跟机作业采煤工艺划分为工作面中部、工作面机头和机尾自动化跟机作业3个阶段,并对其生产工艺流程和关键节点进行详细的分析和阐述。应用结果表明:该工艺不仅能够实现工作面自动化采煤各工序连贯运行作业,又可以做到单独运行操作,工作面采煤工艺自动化作业程度得到了较为明显的提升,达到了工作面安全高效生产的要求。

为进一步提升综采工作面的生产效率和安全性,在对某矿351231工作面地质、煤层等条件分析的基础上,对其电控系统中的控制器、压力传感器、行程传感器以及红外传感器等进行选型设计,并以采煤机斜切进刀生产工艺为例,设计了对应的液压支架集中控制功能程序流程。实践应用表明,新型液压支架控制系统能够完成自动化集中控制功能,但仍存在进一步改进的空间。

针对斜切工况下采煤机的载荷冲击大、振动剧烈的问题,采用Hertz接触理论描述采煤机行走部与刮板输送机间的接触刚度,运用接触碰撞理论描述导向滑靴与销排间的接触间隙,再基于集中质量法,建立了斜切工况下采煤机侧向上6个自由度非线性动力学模型。以实验测试得到的滚筒轴向截割载荷作为激励,分析了斜切工况下采煤机侧向的振动特性。结果表明：整机振动量随着滚筒截深的增大而增大,前滚筒大于后滚筒、前摇臂大于后摇臂,机身的振动量相对较小,最后通过实验对模型结果进行了验证。

为了研究复杂工况下采煤机液压拉杠的力学特性,采用液压拉杠固定垫片处设置压力环传感器的方法,对不同截煤工况下采煤机液压拉杠的拉力变化进行实时在线检测,采用无线信号收发模块实现检测数据的实时传输。实验表明：液压拉杠所受拉力的大小及波动与其位置和采煤机截煤工况均有关,其中位于煤壁侧上处的拉力最大,采空侧下处的载荷波动最剧烈;斜切进刀过程中,采空侧下、采空侧上、煤壁侧下和煤壁侧上等4处液压拉杠的最大拉力分别为495.345,379.85,493.294,539.33kN。研究结果为液压拉杠的设计优化提供重要依据。