随着我国煤矿行业的发展以及开采技术不断提高,人们对于煤炭资源开采效率要求越来越高。采煤机是矿山生产过程中的重要设备,它对矿井安全起着举足轻重作用。在智能化开采中,对采煤机定位问题研究,其主要内容为采煤机的自动定位控制技术、定位精度的影响因素、定位系统的优化设计等。定位的研究对于提高采煤效率、降低劳动强度、提高煤炭开采的安全性等方面具有重要意义。目前国内大部分矿区采煤机定位依然是传统的方式,而国外主要以智能化水平为基础,通过计算机辅助手段实现采煤机定位。对当前国内外采煤工作面煤机定位问题,进行分析并提出相应解决方案和对策,为我国采煤机定位发展提供一定的理论依据。

采用力学分析的方法,从大倾角液压支架失稳机理出发,探讨了大倾角情况下液压支架在工作面推进过程中临界失稳角的计算方法,总结了支架2种失稳形式,模拟了支架受偏载情况下各部位受力情况及位移。研究结果表明:大倾角综采工作面液压支架主要失稳形式为倾倒和下滑失稳,当煤层倾角大于支架失稳临界角时,液压支架存在失稳风险;对顶梁施加1.1倍偏载额定工作阻力载荷后,液压支架顶梁应力最大处可达148.02MPa,顶梁变形量为7.44mm。基于此建立大倾角液压支架智能监测调控系统模型,设计了以侧护板和平衡千斤顶为主动件的智能监测调控系统模型,实现对液压支架的智能调控,达到发现和预防液压支架失稳的目的。

哈拉沟22411综采工作面基于纯水液压技术的智能化开采技术的研究与应用,以纯水介质为液压动力核心,配套纯水制水设备、纯水液压泵站、纯水液压支架,解决了传统综采工作面液压油泄露造成的井下环境污染问题;依托信息智能化设备及手段,减少了综采工作面作业人员数量,保障了煤矿工人安全;实现了生产供电设备、纯水泵站系统、"三机"运输系统的集中化远程控制,采煤机的记忆割煤及液压支架自动跟机,完成多个自动化智能化系统的融合与应用,最终实现工作面绿色、智能、高效开采,为哈拉沟煤矿实现中级绿色智能矿山打下坚实的基础。

为进一步提升综采工作面的生产效率和安全性,以B3+6工作面为例在研究其顶底板特征和工作面参数的基础上,完成了该工作面智能化开采技术应用的基础,即完成工作面的“三机”配套选型;在此基础上,对应地完成了工作面采煤机、液压支架的智能化工艺及智能化开采工艺实施路径的设计。最终,通过实践验证智能化开采技术的应用效果。

针对工作面液压支架姿态传统接触式测量方法存在的传感器数量多、故障率高、解算误差大、可视性差等问题,建立了一种基于支架运动机理的液压支架姿态视觉测量模型,提出了一种基于深度视觉原理的液压支架支撑高度与顶梁姿态角测量方法,并搭建了测量系统。该测量方法通过在液压支架顶梁上布设RGB-D相机,利用深度视觉技术获取液压支架底座彩色信息和深度信息并实现二者数据流的同步,通过ORB算法和FLANN算法实现底座特征点的快速提取与匹配,基于空间3D-3D的ICP模型估计相邻时刻相机位姿变化,结合液压支架姿态视觉测量模型设计姿态解算算法完成支撑高度和顶梁姿态角参数解算。测量实验结果表明:该方法液压支架姿态参数解算速度快,稳定性好,实现了液压支架内部姿态的非接触实时性监测,同时该姿态解算算法可保证液压支架支撑高度测量绝对...

针对固体充填液压支架处于复杂地质条件下时空间位姿状态动态变化难以直接识别,现有位姿测量系统存在位姿参数部分缺失的问题,设计了一种固体充填液压支架全位姿测量系统。利用3D Max建模软件建立了固体充填液压支架三维模型,基于固体充填液压支架不同的特征节点,采用多传感器融合测量方法获取反映其空间全位姿的9个参数,即支架底座倾斜角(与水平面夹角)、顶梁姿态角(与水平面夹角)、支架高度、推矸推移距离、护帮板状态、推压密实机构倾角(与后顶梁夹角)、推压密实机构推移距离、支架组护帮板之间的距离、刮板输送机中部槽与支架推矸的夹角。将倾角传感器布置于前顶梁、后顶梁、底座、推压密实机构千斤顶等处,用于测量支架的底座倾斜角和前后顶梁姿态角等,将位移传感器安装在支架的推矸和推压密实机构上,用于测量推移距离等。...

液压支架是矿井综采和综放开采智能工作面的关键支护与放煤设备。针对井下环境存在设备健康评估与故障维护困难、难以对液压支架疲劳寿命进行预测等问题,基于数字孪生技术和长短时记忆(Long Short-Term Memory,LSTM)循环神经网络,提出了矿山液压支架顶梁疲劳监测与寿命预测方法。该方法根据矿山液压支架顶梁的结构与工作原理,首先利用有限元法建立液压支架系统仿真模型,并采用ANSYS有限元分析获得液压支架顶梁状态参数与疲劳寿命值的相关数据集;然后利用ANSYS Twin Builder构建高置信度的数字孪生验证模型,并根据矿山液压支架顶梁的屈服强度和本构关系等真实的边界条件,进一步验证与优化有限元分析模型;再通过LSTM神经网络对训练集进行训练并利用测试集进行测试,以确定液压支架顶梁寿命的预测模型,从而实现对矿山液压支架顶梁疲劳寿命的准确预...