[發明專利]一種綜采工作面數字化開采模型構建系統及方法

有效

• 申請號: 201911032511.0
• 申請日: 2019-10-28
• 公開（公告）號: CN111223182B
• 公開（公告）日: 2022-09-13
• 發明（設計）人: 張良;王峰;李森;李首濱;馮銀輝;黃曾華;榮耀
• 申請（專利權）人: 北京天瑪智控科技股份有限公司;北京煤科天瑪自動化科技有限公司
• 主分類號: G06T17/05
• 分類號: G06T17/05;G06F16/29;G06Q50/02
• 代理公司: 北京信諾創成知識產權代理有限公司 11728
• 代理人: 楊仁波

本發明提供一種綜采工作面數字化開采模型構建系統及方法，系統包括：概要三維模型建立模塊，構建工作面煤層地理信息的初步三維模型；巡檢組件，獲取工作面、工作面頂板及底板的三維空間信息；移動裝置定位模塊，獲取工作面中的移動裝置在初步三維模型中的空間位置坐標；綜采裝置定位模塊，獲取工作面中的綜采裝置在初步三維模型中的空間位置坐標；傳感器模塊，對移動裝置或綜采裝置的工作狀態進行檢測；模型構建模塊，融合以上數據得到綜采工作面數字化開采模型。采用本發明的以上方案，能得到工作面中移動裝置和固定位置的綜采裝置與工作面之間的物理關聯，建立綜采工作面數字化開采模型，提供對綜采裝置、移動裝置智能控制的基準與依據。

技術領域

本發明涉及煤炭自動化開采技術領域，具體涉及一種綜采工作面數字化開采模型構建系統及方法。

背景技術

針對當前煤礦綜采工作面智能化開采技術發展態勢，越來越多的煤炭生產企業與煤機裝備企業認識到目前智能化開采僅能提供裝備層面的智能化控制解決方案，煤炭賦存的不確定性直接導致了煤炭開采系統缺乏判斷的依據。賦存超前探測具有如下困難：煤層行成過程中受地殼運動的影響，造成了煤層賦存的復雜多變性。依據已經揭露出來的圍巖特征是無法推理出尚待開采煤層的賦存條件及其演化趨勢。同時在工作面開采過程中開采擾動對煤巖的動態影響及裝備與圍巖耦合關系也暫無方法剖析清晰。因此，如何實現綜采工作面賦存超前探測，建立融合綜采成套裝備與待開采煤層的數字化開采模型，進而指導生產過程中裝備與采場的耦合關聯，實現綜采裝備智能控制，真正實現綜采工作面生產模式邁入無人化開采，成為了煤礦綜采智能化開采所面臨的重要問題。

目前，現有方案采用震波CT(Computerized Tomography)探測技術對工作面煤層進行地質探測。圖1是震波CT探測技術方案示意圖，接收點和激發點分別位于工作面的上巷和下巷中，接收點與激發點之間形成多條射線，根據射線分布情況可以得到工作面地質賦存數據。將獲得的工作面地質賦存數據與待開采煤層的實測地質數據相互結合，進而建立工作面的地質三維模型，并在GIS軟件平臺下建立三維坐標系的工作面煤層頂底板數字模型，建立待開采煤層頂部的三維立體模型。現有技術的如下方案，存在如下技術問題：通過震波CT技術能實現對工作面煤層的探測，行成工作面地質模型，對于綜采裝備在工作面內所處的絕對空間位置，綜采裝備間的空間物理關聯情況無法感知，因此僅局限于對于采場的地質探測階段，并不能夠滿足對綜采裝備智能控制的指導和支撐。

而煤炭開采的采、落、支、運的過程從本質上來講是開采裝備與待采場煤層的相互作用，兩者間的耦合效果、效率直接影響著煤礦生產的效率。目前綜采自動化、智能化開采系統仍主要集中在裝備控制層面，對于不同開采裝備相互之間、開采裝備與采場間的耦合關系仍處于一個較弱的關聯狀態，極大地影響了開采效率。

發明內容

本發明要解決的技術問題是現有技術中無法實現賦存超前探測導致煤炭自動化開采依然需要依賴人工，進而提供一種綜采工作面數字化開采模型構建系統及方法，可以實現對綜采工作面待開采煤層的三維地理模型構建、綜采裝備絕對三維定位，行成數字化開采模型，以實現對綜采裝備控制決策的提前規劃，滿足煤礦綜采工作面自動化、無人化運行要求。

本發明提供一種綜采工作面數字化開采模型構建系統，包括：

概要三維模型建立模塊，用于構建工作面煤層地理信息的初步三維模型；

巡檢組件，用于獲取所述工作面的三維空間信息，以及所述工作面頂板及底板的三維空間信息；

移動裝置定位模塊，用于獲取所述工作面中的移動裝置在所述初步三維模型中的空間位置坐標；

綜采裝置定位模塊，用于獲取所述工作面中固定位置的綜采裝置在所述初步三維模型中的空間位置坐標；

傳感器模塊，用于對所述移動裝置或所述綜采裝置的工作狀態進行檢測；