针对现有综采装备控制方法大多是针对单一设备的控制,没有对综采装备进行协同控制,为了提高综采工作面采煤机、液压支架和刮板输送机的生产能力,基于Elman神经网络建立了综采装备滚动预测模型,使用多电动机进行控制,对采煤机、液压支架和刮板输送机工作状态进行预测,实现多电动机输出值平衡。通过分析采煤机、液压支架和刮板输送机运行时的参数关系,在专家经验所得数据和预测结果的基础上,使用产量/能耗比作为评判标准,实现了不同状态下的采煤机、液压支架和刮板输送机的优化协同控制,提高了综采装备运行时的稳定性。

为进一步提升煤矿采煤的生产效率,降低其生产成本,以永利煤矿为例在研究其地质、煤层条件的基础上分析了原采煤方案所存在的问题,并结合现场情况及原则对煤矿巷道的布置、工作面的布置以及回采工艺进行改进,同时,对工作面配套的综采设备进行重新选型。最后,对优化后采掘工艺及设备的配套效果进行验证。

薄煤层工作面设备稳定性直接关系到整个自动化系统的稳定运行,不仅受外部薄煤层采面煤岩的影响,还与薄煤层三机的协同工作过程密切相关。各设备的稳定运行是保证自动化准确实施的前提,因此以工作面设备自动化控制技术为控制模型,利用Solid Works进行建模,将建立好的采煤机、液压支架和刮板输送机三维模型导入ADAMS中进行仿真分析,验证各项控制技术在薄煤层工况下的适应性。研究表明,薄煤层液压支架满足降-移-升控制过程要求的精确度和适应性要求,刮板输送机推移过程碰撞减少、速度稳定,能够满足薄煤层工作面自动化控制要求,有效解决薄煤层工作面自动化水平不高的问题。

为了提高刮板输送机刮板链张紧程度自动控制水平,在对刮板链张紧程度影响因素分析基础上,提出一种刮板输送机张紧控制系统。该系统通过监测液压油缸压力实现刮板链张紧量自动控制,通过PLC对刮板链张紧程度进行判定,发现刮板链张紧松弛时则通过液压系统外移机尾增加刮板链张紧力,发现刮板链张紧力过大时则调整机尾位置将张紧力保持在合理范围。

随着智能化开采的不断发展,刮板输送机直线度控制对于煤矿安全、高效开采具有重要意义。针对刮板输送机的调直精度不高的问题,提出了一种基于空间运动学与长短时记忆神经网络轨迹预测相融合的调直方法。首先,利用工业机器人的空间运动学知识对液压支架和刮板输送机浮动连接机构的运动规律进行了解析,并以C#语言的形式编入Unity3D仿真系统底层,通过推移机构连接头捕捉刮板输送机中部槽上的关键点,实现液压支架与刮板输送机的连接,实现了液压支架的精准推移,较理想化地解决了销耳间隙的影响;其次,综合考虑到传感器噪声与截割底板轨迹对刮板输送机轨迹检测的影响,在仿真系统中进行相关的补偿后,在MATLAB中利用LSTM(Long Short Time Memory)神经网络对刮板输送机的轨迹进行预测;最后,根据实际工况要求建立了目标调直轨迹的修正模型和轨迹-姿态转...

针对传统刮板输送机自动张紧系统稳定性差问题,通过对原有系统进行仿真,得出在收缩工况下液压缸无杆侧的压力呈现大幅度波动,极易造成部件的损坏,提出系统优化设计思路,给出了基于遗传算法PID的优化方案,通过对方案进行仿真验证,优化后的系统压力达到稳定的时间明显降低,且压力波动幅度也有所降低,验证了优化方案的可行性,为矿井刮板输送机的稳定运行提供参考。

高链速运行刮板输送机启动力矩小,煤量大时发生压溜,电机无法实现带载启动。针对此问题,提出采用大扭矩液压马达增大输出转矩拖动负载,将负载减小至电机可正常启动范围,使电机平稳启动,解决了电机频繁启动造成的损坏问题,提升了工作面高链速输送系统能力。

矿井刮板输送机在使用过程中频繁出现由于张紧力降低而引起的卡链、断链等事故,采用人工张紧刮板链不仅作业效率低,而且存在一定的安全风险,为此提出将自动张紧装置控制系统应用到刮板链张紧力控制中。依据刮板输送机机尾位置的压力传感器、位移传感器、PLC分析各传感器监测监控所得到的检测信息,并且由提前设定好的控制程序自动调整刮板输送机张紧力。在西铭矿48705综采工作面现场应用后,该自动张紧装置控制系统运行平稳,可实现刮板链自动张紧,不仅减少了刮板输送机故障发生率,而且提高了设备运行效率,取得了较好的应用成果。

为进一步提升综采工作面自动化、智能化生产水平,在对综采工作面设备构成研究的基础上,设计了“三机”联动控制工艺;基于PLC控制器和液压支架控制器等完成“三机”联动控制系统,包括地面管理层、巷道监控层和设备层,并完成各类传感器的选型。对所设计系统的“三机”联动控制功能进行验证,取得理想结果。

为实现大倾角厚煤层的安全高效开采,以晋能控股煤业集团某矿大倾角厚煤层综放开采工程实践为例,总结归纳了一些大倾角厚煤层安全高效综放开采的关键技术,重点对大倾角综放工作面刮板输送机的上窜与下滑、液压支架突发的挤架与倾斜、采煤机跑车等特殊情况的发生机理与解决措施进行研究,为类似工况下的大倾角厚煤层综放开采提供技术支持。