一煤礦開采基礎(chǔ)理論工作面三機裝備配套關(guān)系

二采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)

三第五章采礦系統(tǒng)智能控制液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)

四三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)

五本章重點難點1、煤礦開采基礎(chǔ)理論2、工作面三機裝備配套關(guān)系3、采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)4、液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)5、三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)6.1巖層控制的關(guān)鍵層理論煤層開采后必然引起巖體向采空區(qū)內(nèi)移動。關(guān)鍵層理論是指采場上覆巖層活動全部或局部起控制作用的巖層。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.1巖層控制的關(guān)鍵層理論采場上覆巖層中的關(guān)鍵層基本特征：相對其他同類巖層單層厚度較厚；相對其他巖層較為堅硬，即彈性模量較大，強度較高；關(guān)鍵層下沉變形時，其上覆全部或局部巖層的下沉量同步協(xié)調(diào)；第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.1巖層控制的關(guān)鍵層理論采場上覆巖層中的關(guān)鍵層基本特征：關(guān)鍵層的破斷將導(dǎo)致全部或局部上覆巖層的同步破斷，引起較大范圍內(nèi)的巖層移動；破斷前以“板”（或簡化為“梁”）的結(jié)構(gòu)形式作為全部巖層或局部巖層的承載主體，破斷后則成為砌體梁結(jié)構(gòu)，繼續(xù)成為承載主體。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.2采場支架-圍巖耦合作用模型綜采工作面液壓支架依托接觸頂板、周邊煤壁和采空區(qū)矸石形成一個動態(tài)平衡的支護體系，充分發(fā)揮圍巖的周邊作用和支架支護的力學(xué)特性，形成安全穩(wěn)定的采煤作業(yè)空間。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.2采場支架-圍巖耦合作用模型采場支架受力來源：直接頂自身產(chǎn)生的載荷，包括頂煤或采高變化導(dǎo)致的殘余部分頂煤自重?；卷攣韷和ㄟ^直接頂將自重以力矩形式傳遞到工作面支架上。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.3煤巖截割理論煤巖的機械性質(zhì)強度硬度、接觸強度彈塑性和脆性堅硬度截割阻抗磨礪性、摩擦與磨蝕性等。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.3煤巖截割理論煤巖的機械性質(zhì)煤分為三級，f<1.5為軟煤；f=1.5-3為中硬煤；f>3為硬煤。截割阻抗：單位截割深度作用于刀具上的截割阻力，A(kN/m)表示。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.3煤巖截割理論煤巖的機械性質(zhì)煤層按截割阻抗分類：A≤180kN/m的煤為軟煤，適合用各種刨煤機，特別是脆性煤層適于刨煤機；A=180～240kN/m的煤為中硬煤，其中韌性煤適合用采煤機，脆性煤適于滑行刨煤機；A=240～360kN/m的煤為硬煤，韌性煤須用大功率采煤機，脆性煤可用滑行刨煤機。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.3煤巖截割理論現(xiàn)代化的煤炭生產(chǎn)技術(shù)中,機械破碎是主要的方法.滾筒采煤機刨煤機掘進機等。煤巖截割機理:切削破巖沖擊破巖第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.3煤巖截割理論切削破巖機理楔裂說、剪裂說、密實核說、斷裂力學(xué)說、剪切變形說等。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.3煤巖截割理論沖擊破巖機理①壓碎釬頭前巖石上的小突起，形成壓痕；②巖體產(chǎn)生彈性變形并產(chǎn)生徑向主裂紋；③釬頭前的巖石被壓碎,形成粉碎體；④粉碎體擠壓周圍巖體，使裂紋沿著剪團應(yīng)力或拉伸應(yīng)力的連續(xù)延伸擴展到巖體自由面，崩落大的碎片；⑤重復(fù)循環(huán)上述過程，最終形成破碎坑。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.3煤巖截割理論煤巖截割理論模型拉碎理論模型Evans拉力破壞理論Goktan的改進理論剪碎理論模型拉剪聯(lián)合理論模型斷裂力學(xué)理論模型第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.4工作面三機裝備配套關(guān)系采煤機實際生產(chǎn)能力采高截深截割速度牽引速度牽引力和功率等第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.4工作面三機裝備配套關(guān)系液壓支架支架類型(支撐式、掩護式、支撐掩護式)、支護阻力(初撐力和額定工作阻力)、支護強度底板比壓支架的結(jié)構(gòu)參數(shù)(立柱數(shù)目、最大最小高度、頂梁和底座的尺寸及相對位置等)閥組性能和操作方式等。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.4工作面三機裝備配套關(guān)系刮板輸送機1）刮板輸送機的輸送能力應(yīng)大于采煤機的最大生產(chǎn)能力，一般取1.2倍。2）要根據(jù)刮板鏈的質(zhì)量情況確定鏈條數(shù)目，結(jié)合煤質(zhì)硬度選擇鏈子結(jié)構(gòu)型式。3）應(yīng)優(yōu)先選用雙電機雙機頭驅(qū)動方式,，應(yīng)優(yōu)先選用短機頭、機尾。5）應(yīng)滿足采煤機的配合要求。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)記憶截割路徑規(guī)劃路徑記憶數(shù)據(jù)處理自適應(yīng)調(diào)高人工修正第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)自適應(yīng)牽引控制技術(shù)采煤機的自適應(yīng)牽引控制是當截割環(huán)境、截割阻力或者截割狀態(tài)發(fā)生變化時，通過自適應(yīng)調(diào)節(jié)采煤機的牽引速度，使采煤機穩(wěn)定工作，并保證滾筒有足夠的時間和空間進行高度調(diào)節(jié)，從而更好地適應(yīng)截割條件變化。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機自動糾偏技術(shù)1）建立局部地理坐標系下采煤機截割軌跡的數(shù)學(xué)模型與工作面煤層斷層、褶皺等復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造的數(shù)學(xué)描述模型。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機自動糾偏技術(shù)2）利用3次樣條曲線插值算法得到褶皺頂?shù)装迕簬r界面曲線，以獲得的頂?shù)装迩€為參照，利用循環(huán)坐標變換法對采煤機的截割路徑進行規(guī)劃，可以獲得采煤機每一刀挖底量的調(diào)整量和俯仰采角度的計算方法。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機自動糾偏技術(shù)3）將斷層地質(zhì)構(gòu)造的特征參數(shù)作為輸入量，準確表示斷層帶的整體構(gòu)造，以實現(xiàn)最大回采率和最少割巖量為研究目標，綜合考慮設(shè)備的通過能力、前后2刀截割的連續(xù)性等約束條件，對采煤機截割軌跡進行規(guī)劃。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機自動糾偏技術(shù)4）根據(jù)采煤工藝要求，建立基于插補算法和循環(huán)坐標變換算法的采煤機理論規(guī)劃路徑的修正方法，由此實現(xiàn)采煤機在復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造下的自動糾偏。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機煤巖識別技術(shù)人工γ射線法自然γ射線法機械振動法雷達探測法紅外反射記憶截割法等。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機調(diào)高技術(shù)采煤機的調(diào)高一般專用一個調(diào)高泵和操作閥以及調(diào)高油缸等組成一個系統(tǒng)。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機調(diào)高技術(shù)截割滾筒調(diào)高狀態(tài)控制調(diào)高油缸中配置位移傳感器；搖臂上配置傾角傳感器測量截割滾筒的當前位置。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機調(diào)高技術(shù)自適應(yīng)調(diào)高控制技術(shù)將人工免疫理論與記憶截割相結(jié)合，實現(xiàn)采煤機截割滾筒的自適應(yīng)調(diào)高第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機自主定位技術(shù)基于GIS的采煤機定位定姿實時解算出采煤機機身、截割滾筒在“東北天”坐標系下的坐標。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機自主定位技術(shù)基于GIS的采煤機定位定姿利用安裝于采煤機機身的具有自動尋北功能的慣性導(dǎo)航裝置測量采煤機機身的運行方位與姿態(tài)；利用安裝于搖臂與機身鉸接軸的軸編碼器測量搖臂相對于采煤機機身的旋轉(zhuǎn)角度；利用安裝于采煤機行走部的軸編碼器測量采煤機的行走速度與距離(標量，行走方向由慣性導(dǎo)航裝置確定。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機狀態(tài)控制技術(shù)采煤機狀態(tài)故障診斷現(xiàn)代智能感知技術(shù)建立的采煤機故障診斷模型第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機狀態(tài)控制-截割控制狀態(tài)機第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機狀態(tài)控制-姿態(tài)控制狀態(tài)機第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.5采煤機智能控制關(guān)鍵技術(shù)采煤機狀態(tài)控制-牽引控制狀態(tài)機第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)液壓支架姿態(tài)類型頂梁通常產(chǎn)生低頭、水平、抬頭三種姿態(tài)底座通常產(chǎn)生低頭、水平、抬頭三種姿態(tài)第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)液壓支架姿態(tài)類型液壓支架運作時有升高、降低兩種姿態(tài)第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)液壓支架姿態(tài)光纖感知技術(shù)1,2,3-礦用光纖光柵液壓支架傾角傳感器；4,5-光纖光柵壓力傳感器；6-礦用隔爆型光纖光柵分析控制箱；7-推移千斤頂；8-立柱；9-平衡千斤頂；10-前連桿；11-電液控制閥；12,13,14-液壓泵；15-智能控制器第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)液壓支架姿態(tài)光纖感知技術(shù)光纖光柵傾角傳感器光纖光柵支架壓力傳感器礦用隔爆型光纖光柵分析控制箱智能控制器第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)液壓支架姿態(tài)光纖感知系統(tǒng)結(jié)構(gòu)姿態(tài)信息感知子系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理與傳輸子系統(tǒng)信息接收與存儲子系統(tǒng)第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)液壓支架姿態(tài)光纖感知系統(tǒng)功能（1）支架姿態(tài)信息查詢及存儲功能（2）支架姿態(tài)信息分析與處理功能（3）支架實時定位功能第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)液壓支架自動移架技術(shù)在液壓支架電液控制系統(tǒng)基礎(chǔ)上，實現(xiàn)全工作面跟機自動化的基礎(chǔ)上，依據(jù)電液控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)與液壓支架視頻相結(jié)合，通過監(jiān)控中心遠程操作臺對液壓支架進行人工干預(yù)，以滿足復(fù)雜環(huán)境下液壓支架的自動化控制。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)液壓支架自動移架技術(shù)1-SAC-C控制器，2-SA-CH人機界面，3-SAC-I合器，4-電源器，5-前柱壓力傳感器，6-后柱壓力傳感器，7-行程傳感器，8-采煤機位置檢測傳感器，9-電磁閥組，10-主控閥組，11-網(wǎng)絡(luò)交換器，12-井下監(jiān)控主機，13-地面監(jiān)控主機，14-電磁閥連接器，15-控制器連接器，16-電源電纜6.6液壓支架智能控制關(guān)鍵技術(shù)第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)采用微波通信技術(shù)、數(shù)字視頻處理技術(shù)、CDMA/GPRS通訊技術(shù)、IP通信技術(shù)和光纖通信技術(shù)等先進通信技術(shù)的遠程視頻監(jiān)控系統(tǒng)使數(shù)千公里外也能達到親臨現(xiàn)場的效果網(wǎng)絡(luò)視頻監(jiān)控系統(tǒng)可以克服模擬閉路電視監(jiān)控的局限性，可實現(xiàn)遠距離監(jiān)控做到無人值守，同時圖像可以在本礦的局域網(wǎng)上傳輸。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)1）監(jiān)控前端監(jiān)控前端設(shè)備主要包括攝像機和井下夜視儀。圖像信號通過視頻服務(wù)器連接到網(wǎng)絡(luò)并設(shè)置一個IP地址,網(wǎng)絡(luò)視頻服務(wù)器擁有固定的IP地址后，就可以依托已有的無線局域網(wǎng)，在局域網(wǎng)內(nèi)的任何地方都可以利用瀏覽器來察看井下的作業(yè)情況。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)2）監(jiān)控中心由監(jiān)控服務(wù)器、監(jiān)控客戶終端等組成。接收和顯示礦區(qū)現(xiàn)場圖像，用戶登錄信息管理，控制信號的協(xié)調(diào)，圖像的實時監(jiān)控以及錄像的備份、存儲、檢索、回放、恢復(fù)等第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)煤礦監(jiān)控系統(tǒng)3）遠程傳輸由監(jiān)控主機和接收軟件兩部分組成。通過礦務(wù)局和各個煤礦之間的聯(lián)網(wǎng)就可以構(gòu)建一套數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化的視頻監(jiān)控系統(tǒng)在電腦上安裝了監(jiān)控系統(tǒng)的軟件后就可以隨時隨地查看所需要的現(xiàn)場圖像，并能任意轉(zhuǎn)換鏡頭。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)可視遠程干預(yù)技術(shù)技術(shù)原理可視遠程干預(yù)開采技術(shù)以實現(xiàn)綜采工作面常態(tài)化無人作業(yè)為目標，以采煤機記憶截割、液壓支架自動跟機及可視化遠程監(jiān)控為基礎(chǔ)，以生產(chǎn)系統(tǒng)智能化控制軟件為核心，實現(xiàn)在巷道監(jiān)控中心或地面對綜采設(shè)備的智能監(jiān)測與集中控制，確保工作面割煤、推移刮板輸送機、移架、運輸、消塵等智能化運行，達到工作面連續(xù)、安全、高效開采。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)可視遠程干預(yù)技術(shù)總體方案執(zhí)行層控制層決策層第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)可視遠程干預(yù)技術(shù)系統(tǒng)功能計算功能通信功能控制功能協(xié)調(diào)功能自治功能監(jiān)控技術(shù)第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)遠程可視化監(jiān)控技術(shù)采煤機遠程控制系統(tǒng)架構(gòu)狀態(tài)遠程監(jiān)測電動機啟?？刂撇擅簷C參數(shù)化控制截割路徑規(guī)劃采煤機傳感信息融合本地遠程控制器同步互鎖第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)遠程可視化監(jiān)控技術(shù)采煤機遠程控制的3DVR平臺實現(xiàn)采煤機三維虛擬樣機模型的實時驅(qū)動，并可以通過遠程監(jiān)控平臺實現(xiàn)控制指令的下發(fā)，通過歸檔數(shù)據(jù)庫、WinCC監(jiān)控系統(tǒng)以及遠程控制器，將控制指令傳輸?shù)讲擅簷C的本地控制器，實現(xiàn)采煤機的可視化遠程控制。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)遠程可視化監(jiān)控技術(shù)采煤機遠程控制的3DVR平臺第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)遠程可視化監(jiān)控技術(shù)基于多傳感融合的數(shù)據(jù)采集處理系統(tǒng)設(shè)計采用多傳感器數(shù)據(jù)自適應(yīng)加權(quán)融合估計算法對同種類多個傳感器數(shù)據(jù)進行數(shù)據(jù)級融合，得出均方誤差最小的數(shù)據(jù)融合值。多傳感信息融合可以將來自多個傳感器或者多源的信息進行綜合處理，從而得出對現(xiàn)實環(huán)境更為準確、可靠的描述。第六章采煤工作面智能控制基礎(chǔ)理論與技術(shù)6.6三機遠程視頻監(jiān)控關(guān)鍵技術(shù)遠程可視化監(jiān)控技術(shù)基于多冗余的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)設(shè)計無需布線，安裝簡便，布置靈活且易于維護?；诙嗳哂嘣O(shè)計，增