采煤机自动调高控制及相关技术*

折力兵

(西山煤电集团公司东曲煤矿,山西太原 030200)

采煤机自动调高控制及相关技术*

折力兵

(西山煤电集团公司东曲煤矿,山西太原 030200)

随着煤矿产业规模的不断扩大,实现采煤机的自动化控制技术是提高煤矿企业生产效率的关键,我国在这方面投入了大量的精力,当前我国已经在采煤机的自动调高技术上有了一定的成果。主要介绍了我国当前对采煤机自动调高技术的研究和相关成果,并分析了这一技术的应用前景。

采煤机;自动调高控制;技术;应用

0 引 言

采煤机是煤矿综合采掘中的关键设备之一,对于采煤的质量和效率都有极大的影响作用,同时也是确保煤矿生产安全的重要环节。在采煤机的结构功能中,调高技术又对采煤机的整体功能起到了重要的影响。我国当前最常用的采煤调高技术是滚筒调高技术。为了提高采煤工作的效率,我国当前正致力于对采煤机的调高技术进行自动化处理,当前已经取得了一定的成果。本文主要对采煤机的自动调高技术进行了分析,并总结了其中的技术要点。

1 采煤机自动调高控制研究现状

我国在采煤机的自动调高控制研究上的起步较晚,因此在研究成果上与发达国家仍有较大的差距。我国在采煤机的自动调高控制技术上主要着重于对滚筒自动调高技术的研究。不同的专家学者分别从油缸的滚筒切割状态、液压系统的自动调节装置、滚筒调高的电液服务系统、液压控制系统、非线性控制机、神经网络控制系统等方面进行了研究[1]。

尽管我国对采煤机的自动调高技术进行了广泛的研究,在但研究上还存在一些问题。例如,在对采煤机的调高负载研究上,缺乏一定的实践数据支持,仅仅停留在理论研究上,对实际应用的考虑较少。对采煤机滚筒自动调高技术的研究还不够深入,没有进行充分的试验室实验,导致采煤机的实际应用价值没有得到明显的提高。

2 采煤机自动调高控制及其关键技术

2.1 采煤机调高机构及其控制

采煤机中最重要的组成部分为滚筒调高机构。滚筒调高结构在采煤机的运行过程中起到了调节采煤机高度的作用,从而确保采煤机能够对不同高度的煤层都进行开采,提高煤矿开采的效率。而采煤机的自动控制技术则指对采煤机的调高系统进行预先的设置,使得采煤机能够在采煤现场进行规律的高度的调节,再辅助一定的人工调节,来完成整个高度调节工作。

采煤机中的滚筒通常为双滚筒。在调节方式上,一般通过摇臂的调节、切割部分调节及机身的调节来完成高度的调节过程。这三种调节方式的共同之处在于都通过油缸活塞的伸缩来实现对采煤机高度的调节。不同点在于在三种调节方式中,活塞的按照位置和驱动方式有所差异。当前,世界上采用较为广泛的是大功率的摇臂调高方式,从摇臂调高方式可以看到,在这一种调高方式中,油缸是架设在机身的侧下方的,在另一端还有一个较小的摇臂起到辅助作用。这种调高方式具有调高范围大,效果好的优点,并且还有水平调高和倾斜调高两种方式可供选择,因此在各种机型的煤矿机中都有广泛的应用。本文将摇臂式的调高方式作为主要的研究对象进行了分析[2]。

2.2 采煤机螺旋滚筒截割负载力学特性研究

采煤机的工作对象是煤矿或煤矿与岩石混杂的物质。采煤机起到了对煤矿及混合物的切割作用。采矿机的切割效果受到煤矿性质的影响,因此要确保采煤的质量必须对采煤机的功能、特性及煤矿的性质入手进行研究。在进行实际的采煤前,应当对煤层的状态进行模拟,并在实验室中进行采煤现场的模拟,根据实验结果对采煤机的参数设定进行调整,确保在实际的采煤过程中,采煤机能够充分适应实际的环境情况,保证采煤工作的质量和效率。

煤矿是由远古植物经过长期复杂的变化而形成的。在不同时期形成的煤层在物理化学性质上都会有很大的差异,因此在进行切割时也必须采用不同的工艺。而同一个区域内的煤层极有可能是由不同时期形成的煤层而组成的,从而形成了较为复杂的煤矿结构,给采煤工作带了一定的难度。有些煤层中含有较多的碳,在刚度上较高,在采掘的过程中需要使用强度较高的采煤机;而有些煤层中含有硬度较大的硫化物和硅化物等,在进行切割时必须选择承载力较大的滚筒来保证切割的质量。在进行采煤机的滚筒选择时必须充分考虑到煤矿的性质,做出有针对性的选择,否则不仅达不到采煤的质量要求,还会对采煤机的滚筒造成严重的破坏[3]。

一般在进行实际的采煤工作前,工作人员都会对采煤状况进行模拟。当前常用的采煤模拟方式主要有三种。第一种是在实际的采掘面进行小规模的试采。这种实验方式能够掌握真实的信息,但在操作上较为复杂,并且容易对设备产生一定的磨损,在安全性上较差,不适用于大规模的采煤实验。第二种是在地面上制作煤岩介质,将采煤的过程移到地面上来进行。这种实验方式在安全性上有了一定的提升,但介质制作的过程较为复杂,并且制作出的煤岩介质与实际的煤岩还是存在较大的差距,在实验数据的真实性上难以有所保障。第三种实验方法是根据一定的准则来制作煤岩介质的物理模型。这种实验方式能够更为真实的模拟出实际的采煤过程,在安全性和信息的准确性上都有较好的保证,是当前使用最为广泛的一种实验方式。

2.3 基于记忆截割的采煤机煤岩界面自动识别方法研究

机器人控制技术在许多产业中都得以应用,并且取得了良好的效果。在采煤的发展过程中也受到了这一技术理论的影响,尤其是在采煤机自动化发展的过程中,机器人控制技术为自动化理论提供了一定的参考思路。在机器人控制技术中最为重要的就是记忆控制技术,体现在采煤机的控制技术上就是记忆截割技术的应用。记忆切割技术能够实现对信息的集中化处理,并且提高了采煤机自动识别功能和数据存储功能。记忆切割技术以传感技术和计算机技术为基础,能够对煤层进行直接的识别,即使是厚度较大的煤层在采用了这一技术后也能进行自动化的控制。

采煤机滚筒的自动控制技术的核心是煤岩界面的自动识别技术。而煤岩界面的识别实际上是一个映射问题,只要能够找到相互的对应关系和转化方式,就能在极短的时间内实现煤岩层的自动识别。当前,自动识别技术也是我国采煤企业和相关研究人员研究的重点。只要能够得出对煤岩层的智能识别公式,就能极大的提高采煤机的自动化水平,最终提高煤矿产业的生产效率[4]。

人工神经网络是一种适应性较强的映射方式,它通过输出神经元来对模型进行等效划分,从而实现对煤岩层的自动识别。这种方式已经成为了最常用的煤岩层识别方式。人工神经网络的方式在与逻辑运算、遗传概率算法等进行融合后,能够进一步提高自动识别的准确性和效率。但这一种识别方式容易受到截割介质的影响,在实验室中的模拟难度较大,因此还需要进一步的完善和发展。

3 结 语

采煤机的自动化控制是实现采煤效率提高的关键环节,我国当前最常用的采煤自动化控制技术是滚筒控制技术,但在煤矿产业不断发展、技术和设备更新频繁的形势下,这种传统的控制模式已经难以满足煤矿生产的实际需求。本文从采煤机自动调高控制系统的技术和相关研究理论出发,总结了采煤机自动控制技术的要点,希望能对采煤机的自动化发展提供一定的参考。

[1] 张丽丽,谭 超,王忠宾.基于微粒群算法的采煤机记忆截割路径优化[J].煤炭科学技术,2011(38):69-71.

[2] 周 斌,王忠宾.灰色系统理论在采煤机记忆截割技术中的应用[J].煤炭科学技术,2011(39):75-77.

[3] 徐志鹏.王忠宾.基于粒子滤波的采煤机截割负载特性分析[J].煤炭学报,2011(4):96-99.

[4] 权国通,谭 超,周 斌.基于模糊自适应PID算法的采煤机液压自动调高系统研究[J].矿山机械,2010(15):20-23.

Automatic Height-Adjustment Control and Related Technology of Coal Mining Machine

ZHE Li-bing
(Dongqu Coal Mine,Xishan Coal Electricity Group Corporation,Taiyuan Shanxi 030200,China)

With the continuous expansion of the scale of coal mine industry,to realize the automation control technology of coal mining machine is the key to improve the production efficiency of coal enterprises,China in this regard has invested a lot of energy,and the current China has made some achievements in the coal mining machine automatic control technology.This paper mainly introduces the research and the related results of automatic height-adjustment control technology of the coal mining machine in China,and analyzes the application prospect of this technology.

coal mining machine;automatic height-adjustment control;technology;application

TD608

A

1007-4414(2015)05-0166-02

10.16576/j.cnki.1007-4414.2015.05.060

2015-08-17

折力兵(1982-),男,山西古交人,助理工程师,主要从事煤矿安监方面的工作。