[發明專利]一種綜采工作面煤層厚度自適應截割控制方法及電子設備

有效

• 申請號: 201910067488.2
• 申請日: 2019-01-18
• 公開（公告）號: CN109630110B
• 公開（公告）日: 2020-02-18
• 發明（設計）人: 龐義輝;王國法;任懷偉
• 申請（專利權）人: 天地科技股份有限公司
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開一種綜采工作面煤層厚度自適應截割控制方法及電子設備，其主要控制流程為建立基于統一坐標系的煤巖層分界面地質預測模型與綜采裝備群三維空間位姿模型，獲取采煤機的截割軌跡線，在采煤機截割煤層后采用視頻圖像識別技術進行煤巖層分界面識別，基于煤巖識別結果修正煤巖層分界面地質預測模型，基于修正的煤巖層分界面超前規劃采煤機下一刀煤的截割路徑，實現基于多次實時地質建模修正、煤巖界面滯后識別與采煤機截割路徑超前規劃的綜采工作面煤層厚度自適應截割控制。該項發明解決了現有鉆孔、物探等探測技術瓶頸對采煤機自適應控制的制約，實現了綜采工作面煤層賦存條件變化的自適應截割，為實現綜采工作面智能化、無人化開采提供了一種技術途徑。

技術領域

本發明涉及一種綜采工作面煤層厚度自適應截割控制方法，尤其涉及一種基于多次實時地質建模修正、煤巖界面滯后識別與采煤機截割路徑超前規劃的綜采工作面煤層厚度自適應截割方法及電子設備。

背景技術

綜采工作面煤層厚度自適應截割是實現綜采工作面智能化、無人化開采的基礎，采煤機智能調高控制是進行煤層厚度自適應截割的核心關鍵技術。雖然我國已經在黃陵一號煤礦、錦界煤礦等礦區實現了基于采煤機記憶截割的自動化開采，但相關技術難以應用于煤層厚度變化較大的礦區，且受制于煤巖界面識別技術的發展瓶頸，難以實現根據煤層厚度變化進行采煤機截割高度的智能調整，嚴重制約了綜采工作面智能化開采技術的發展進步。

針對綜采工作面煤層厚度自適應截割控制難題，河南理工大學申請號為CN201510193033.7名稱為基于機器視覺用于采煤機的煤巖界面識別裝置，提出了一種在采煤機機身上安裝攝像頭，通過機器視覺進行煤巖界面識別，但該項技術受制于井下采煤機截割環境，由于井下采煤機截割過程中會產生大量的煤塵，且采用噴霧降塵技術形成的水霧與煤塵均會嚴重影響攝像頭的成像質量，難以對煤巖界面進行高效識別。北京天地瑪珂電液控制系統有限公司申請號為CN201810207531.6名稱為一種采煤機調高控制方法和系統，利用物探技術進行煤巖頂底板巖層的數字化建模，并利用里程計和陀螺儀進行采煤機位姿檢測，但受制于物探技術的發展瓶頸，現有探測技術很難對煤巖分界面進行高精度探測，所以相關技術難以應用于工程實踐。山東科技大學申請號為CN201610265198.5名稱為一種用于無人化采煤工作面的截割路徑規劃方法，基于煤層的精準三維地質模型對工作面前方煤體進行切片，將每片煤體劃分為若干刀，然后對采煤機的截割軌跡進行模擬，得出采煤機的進刀方案，此方法仍然需要提前建立煤巖體的精準地質模型，并基于精準地質模型對采煤機的截割路徑進行提前規劃。

基于上述分析，發現現有采煤機截割高度自動控制技術與裝備存在如下問題：

（1）現有技術依賴于煤巖地質體的一次精準建模，如采用地質勘探、三維地震波檢測、井下鉆探、圖像攝影地質測繪、激光掃描、電磁波探測等技術進行煤巖體的地質建模，但現有地質勘探技術均難以實現煤巖地質體的一次精準建模，且工作面前方煤巖分界面超前精準探測技術與裝備尚存在技術瓶頸，短期內難以有效突破。

（2）現有技術需要在采煤機機身上布置煤巖識別裝置，如基于視頻圖像的煤巖識別傳感器、太赫茲煤巖識別裝置、基于紅熱成像的煤巖識別裝置等。首先，現有煤巖識別技術尚難以在高粉塵、低照度環境下對煤巖界面進行有效識別；其次，即使相關技術實現了對煤巖的實時精準識別，也難以實現對采煤機截割高度的即時調整，且受制于液壓支架對頂板支護平整度的要求，采煤機截割高度調整還需要考慮截割后頂板的平整度和曲率；再者，采煤機對煤體進行截割過程中會產生大量的振動，從而導致機載式煤巖識別裝置的識別精度下降、采煤機位姿監測精度下降等，影響采煤機截割高度的自動控制精度。

（3）現有技術并未對煤巖體地質建模的三維坐標與綜采系統的三維定位坐標進行有效關聯，導致采煤機的截割位姿信息與煤巖體地質模型的坐標信息脫節，從而難以實現對采煤機的精準控制。

發明內容