巷道智能化掘进的自主感知及调控技术研究进展

针对当前煤矿巷道综掘工作面的智能化程度较低,掘进效率低下的问题,分析了煤矿综掘工作面实现智能化快速掘进的关键技术--自主感知和调控技术。首先,探讨了智能化快掘创新方法与理论,以智能感知技术、自主控制技术、群组协同技术为核心,构建智能化快速掘进技术体系,以实现煤矿综合掘进机器人化装备的探-掘-护-锚一体化协同作业。其次,重点阐述了智能化掘进的自主感知技术,包括基于超宽带原理的位姿感知、基于双频激电法的超前探测、基于SLAM原理的环境感知、基于变迁记忆故障Petri网的故障感知等;自主调控技术,包括基于群体智能算法的智能截割、基于遗传变异粒子群算法的路径规划、基于BP神经网络PID算法的自主纠偏等。再次,详细论述了智能临时支护感知,包括围岩压力、顶底板状况、支架位姿等多维信息的感知,研究了非水平场景下掘支协同与多机组多缸联动的自适应控制方法;介绍了智能永久支护感知,包括围岩位移感知和支护装备受力变形感知,探讨了锚护网络结构优化方法,提出了基于粒子群优化算法的自适应钻进控制策略。最后,展望了煤矿巷道智能化掘进的自主感知及调控技术的发展方向。     

一种矿山压力监测方法的研究与实现

介绍了一种通过定期监测煤体的位移量变化和应力状态以实现围岩压力监测的原理和方法,详细阐述了实现关键参数监测与记录的爆炸性气体环境用本安型矿压监测数据智能记录仪的软硬件设计。实践应用表明,通过该仪器对综采工作面矿山压力进行监测,可为煤矿生产中片帮冒顶事故的预防和顶板安全管理提供可靠的数据和决策依据。     

综采运输设备传动部综合实验台的研制

介绍了综采运输设备传动部综合实验台的系统构成、功能特点以及软硬件的实现。该实验台可实现 13种型式的功率在 2 0 0～ 6 0 0kW的减速器及匹配电机的综合试验、实现微机控制、实现技术数据自动采集处理。该试验台性能先进可靠、操作简便、易维护且自动化水平高 ,节能率可达 70 %以上 ,是适合于矿区机修厂集减速器、电机检测为一体的微机检测系统     

钢管缺陷位置对电磁超声传感器检测结果的影响

由于电磁超声传感器 (EMAT)钢管缺陷检测时 ,缺陷位置会影响检测结果 ,为此 ,设计了EMAT钢管缺陷检测的实验方案。通过理论与实践分析得到EMAT无法实现位于探头的正下方的缺陷的检测。     

矿用聚焦双频激电法电场扫描探测方法

为实现煤矿巷道超前探测,提出了一种基于双频激电法和电场扫描探测理论的矿用聚焦双频激电法超前探测技术。基于共线点电流源的电力线方程理论,推导煤矿巷道探测电场边界电力线方程算法;提出电场扫描探测策略,分析了电场扫描探测的实际分辨率;基于电介质边界条件,根据巷道地质结构模型推导电力线偏移向量求解公式,分析了地质异常体对电力线的影响。理论计算表明:通过连续改变探测仪各通道电流强度,探测电场扫描分辨率理论上可任意设定,实际探测由实际地质工况条件选定;地质异常体的存在会影响电力线分布,板状体的厚度越大或者围岩与板状体之间的电阻率比值越大或者板状体倾角越大,则电力线偏移向量横坐标与纵坐标的绝对值越大;通过电场聚焦和偏转扫描探测,可确定异常体的直径和方位。     

纵轴式掘进机截割轨迹规划及边界控制方法研究

为实现无人化掘进装备自主作业、完成既定任务,开展了截割轨迹规划及边界控制方法研究。通过分析煤岩硬度与截割臂摆速、截割电动机转速之间的数学关系模型,提出了基于多传感器参数判断的煤岩硬度环境信息描述方法;采用栅格法对环境模型进行建模,构建了栅格地图;针对截割的扫底、自动截割及自动扩帮3个过程,分别规划了截割轨迹;并提出边界控制方法,对规划后的轨迹进行精准自动控制。研究结果表明:提出的截割轨迹规划方法,可使截割头从任意起点躲避夹矸所在位置截割完整个断面,经过试验验证,设计的边界控制方法控制精度较高,可保证巷道边界成形质量,为实现整条巷道的自主定向掘进提供了重要技术基础。     

河道生态基流计算方法回顾与评估框架研究

回顾了国内外河道生态基流计算方法的发展历程并对比分析其异同,同时提出了国内河道生态基流的研究不足。开展了国内外河道生态基流计算方法的分类对比研究,讨论了不同类型计算方法的优缺点与适用条件,为不同计算方法的应用提供了依据。最后,构建了河道生态基流评估框架,分析了生态基流评估计算时的影响因素,提出了评估框架构建原则。通过构建生态基流决策支持系统提出了河道生态基流评估框架的分析流程。研究成果可为不同区域生态基流的确定提供技术支撑。     

基于全站仪的掘进机机身位姿参数测量方法

 本文提出了一种基于全站仪的掘进机机身位姿参数测量系统及其方法,详细介绍了方案原理及结构,并通过实验验证了其可行性。所提出的新方法可对掘进机机身位姿信息实现有效、快速、准确地获取,从而为实现掘进机自动定向掘进奠定坚实的基础。     

高钛重矿渣钢筋混凝土柱性能研究

将混凝土粗细集料全部取代为高钛重矿渣材料,分析高钛重矿渣钢筋混凝土的结构性能。试验设计出高钛重矿渣钢筋混凝土柱,分析其轴压性能,并和普通钢筋混凝土柱进行对比。研究表明:高钛重矿渣混凝土的力学性能指标高于普通混凝土,具有较高的界面能;高钛重矿渣钢筋混凝土柱和普通钢筋混凝土柱的结构性能相似,但极限受压承载力比普通钢筋混凝土柱提高了29.68%。认为高钛重矿渣钢筋混凝土结构满足结构设计的要求。     

基于空间交汇测量技术的悬臂式掘进机位姿自主测量方法

根据深部危险煤层无人化开采的需求,要实现无人环境下对悬臂式掘进机位姿的高精度测量。提出一种基于空间交汇测量技术的悬臂式掘进机自主位姿测量方法,由悬臂式掘进机搭载激光发射器并发射旋转激光平面,在其后方安装位置固定的激光接收器并通过激光平面获取激光发射器相对于其自身的方位,从而得到悬臂式掘进机相对于由激光接收器确定的巷道坐标系的位姿状态。构建悬臂式掘进机位姿测量的数学模型,运用仿真软件对该模型进行仿真并分析位姿测量精度。仿真表明：在激光发射器与激光接收器相距25 m时悬臂式掘进机定位点的最大测量误差在X轴,测量误差为0.082 3 m;姿态角的最大测量误差为横滚角,测量误差为2.018 4°。基本满足目前煤矿综掘工作面对悬臂式掘进机位姿测量精度的要求。