[發明專利]一種煤礦小斷面掘進機破巖路徑選擇方法

有效

• 申請號: 202011246294.8
• 申請日: 2020-11-10
• 公開（公告）號: CN112228083B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 唐軍華;趙洪亮;蘆志剛;萬世文;秦勇;王劍
• 申請（專利權）人: 山西潞安環保能源開發股份有限公司;重慶大學
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;G06F30/20;G06F30/27
• 代理公司: 重慶信航知識產權代理有限公司 50218
• 代理人: 吳彬

本發明公開了一種煤礦小斷面掘進機破巖路徑選擇方法，其包括步驟：1)測試巷道圍巖動荷載力學參數；2)測試巷道圍巖靜荷載力學參數；3)數值模擬掘進機截割工作狀態；4)根據步驟3)的模擬結果，建立掘進機截割工作狀態參數與不同巖性巖石破碎效率的關聯函數，并根據最大巖石破碎效率選擇確定不同巖性巖石的最優截割路徑。本發明煤礦小斷面掘進機破巖路徑選擇方法，其通過建立掘進機截割工作狀態參數與不同巖性巖石破碎效率的關聯函數，實現掘進機掘進過程自動選擇優化的截割路徑，能提高煤礦巖巷小斷面掘進效率。

技術領域

本發明涉及涉及地下空間，特別是煤礦掘進技術領域，特別涉及一種小斷面巷道掘進方法。

背景技術

掘進機的智能化發展迅速，機械種類及其功能也由單一的掘進機演變到掘錨一體化、掘探一體化、掘支一體化等高度集成化、智能化機型。然而現有的掘進機只具備斷面監視等功能，但在掘進截割過程中，其不能自動選擇優化的截割路徑，而截割路徑的優化對掘進效率的提升有重要影響。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的是提供一種煤礦小斷面掘進機破巖路徑選擇方法，以解決現有掘進機在掘進過程中不能自動選擇優化截割路徑，截割效率較低的技術問題。

本發明煤礦小斷面掘進機破巖路徑選擇方法，包括以下步驟：

1)測試巷道圍巖動荷載力學參數：

采用霍普金森壓桿測定煤巖的動態破壞強度，及不同沖擊荷載、沖擊頻率、沖擊角度下不同巖性巖石的破壞規律；

2)測試巷道圍巖靜荷載力學參數：

通過單軸抗壓、抗剪、抗拉實驗，獲得巖石的基本物理力學參數，所述的基本物理力學參數包括巖石的單軸抗壓強度、抗拉強度、內摩擦角和粘聚力；

3)數值模擬掘進機截割工作狀態：

基于步驟1)和步驟2)所測得的不同巖性巖石的動態和靜態力學參數，采用數值模擬掘進機截割路徑，分析掘進機的截割頭截齒與巖石動靜態相互作用，分析不同截割角度、速度、荷載作用下巖石和截齒的受力狀態；

4)建立關聯函數：

根據步驟3)的模擬結果，建立掘進機截割頭在不同截割路徑時截割工作狀態參數與不同巖性巖石破碎效率的關聯函數；

5)確定最優破巖路徑：

根據當前掘進巷道圍巖的巖性和巖石最大破碎效率選擇對應的關聯函數，并根據關聯函數和當前掘進機截割工作狀態參數確定當前的最優截割路徑。

進一步，在掘進機的當前工作狀態參數未知情況下，還包括利用目標礦井前期掘進機截割工作狀態參數和圍巖應力變化數據，做為訓練數據，建立掘進路徑機器學習模型，并以此模型計算掘進機的當前工作狀態參數和圍巖應力變化數據，并結合機器計算結果和關聯函數，確定當前巷道的最優截割路徑。

本發明的有益效果：

本發明煤礦小斷面掘進機破巖路徑選擇方法，其通過建立掘進機截割工作狀態參數與不同巖性巖石破碎效率的關聯函數，實現掘進機掘進過程自動選擇優化的截割路徑，能提高煤礦巖巷小斷面掘進效率。

具體實施方式

本實施例煤礦小斷面掘進機破巖路徑選擇方法，包括以下步驟：

1)測試巷道圍巖動荷載力學參數：

采用霍普金森壓桿測定煤巖的動態破壞強度，及不同沖擊荷載、沖擊頻率、沖擊角度下不同巖性巖石的破壞規律；

2)測試巷道圍巖靜荷載力學參數：

通過單軸抗壓、抗剪、抗拉實驗，獲得巖石的基本物理力學參數，所述的基本物理力學參數包括巖石的單軸抗壓強度、抗拉強度、內摩擦角和粘聚力；