煤巷自动化快速掘进 (自动保存)

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1、煤巷自动化快速掘进自动纠偏与煤岩识别技术研究与实践摘要：王庄煤矿2008年建成全国首个自动化掘进工作面。在此基础上，王庄煤矿2009年继续在煤巷自动化快速掘进技术上进行研究和实践，成功研发了EBZ-150D掘进机，实现了在自动化快速掘进过程中掘进设备的自动纠偏与煤岩识别，使自动化掘进技术得到进一步巩固和完善。关键词：煤巷自动化快速掘进自动纠偏煤岩识别2008年，王庄煤矿在6207运巷建成全国首个自动化掘进工作面，煤巷自动化快速掘进在自动截割、远程控制、自动化监测、掘锚一体化等关键技术方面取得重大突破。在此基础上，针对所使用的掘进设备在煤岩识别和自动纠偏技术上的不足，2009年王庄煤矿重点对掘进

2、机的自动纠偏功能和煤岩识别进行了完善和升级，成功研发了EBZ-150D掘进机，实现了掘进过程中姿态的自动调整和顶底板煤岩的自动识别，通过在该矿4341风巷进行工业性试验，再次取得了重大突破，也使该矿煤巷自动化快速掘进关键技术得到进一步的巩固与完善。1工作面概况王庄煤矿4341风巷地面位置位于屯留县岭上村南，井下位置位于+740水平43采区，掘进3#煤层。该工作面赋存于二叠系山西组地层中部，为陆相湖泊型沉积；在本工作面范围内，煤层厚度稳定，煤厚7.4米，全煤含夹矸5层，其中上分层含夹矸2层，下分层含夹矸3层，总厚度0.41米。该巷道北为4339已采工作面，南为长邯高速公路保护煤柱，东接43三下山

3、南翼皮带轨道，西临43三下山探巷。煤层下部有一层夹矸较厚,为0.3米，工作面外部煤层较薄，里部较厚。东面及北面是岭上村保护煤柱，西接630南翼巷道，南临6205工作面。该巷采用5×3.5米矩形断面全锚网支护，顶每排6根锚杆，每3排布置2根锚索；每帮4根锚杆。2掘进机自动纠偏技术研究2.1总体思路掘进机相对巷道中心自动纠偏就是掘进机在截割落煤、装煤、运煤后进行下一自动截割之前依靠掘进机的左右履带行走速度的变化及向前、向后的调整进行调整掘进机中心线与巷道中心线的相对位置，保证掘进机在自动截割时掘进机中心线与巷道中心线接近一致，从而保证掘进机截割头在截割时左右截割的距离一致，控制掘进机沿着巷道中心线

4、沿直线前进，保证巷道的走向。2.2必要设备方向执行元件是三维电子罗盘仪，其主要检测掘进机行进方向与地磁正北的方位夹角，计算机将以此为依据，恢复为掘进机初始姿态坐标值，使掘进机在进行掘进施工时保证掘进机中心线与巷道中线的设计走向保证一致，同时时刻跟踪激光指向仪的指向，确保掘进巷道按照设计目标前进。相对巷道中心线偏移位置的执行元件是三个超声波距离传感器，右面两个，左面一个,根据检测到的距离来判断掘进机在巷道中的位置情况，其采用超声波回波测距原理，运用精确的时差测量技术，检测传感器与目标物之间的距离，小盲区超声波传感器，具有测量准确、无接触、防水、防腐蚀、低成本等优点。掘进机的姿态位置状态元件采用二

5、轴倾角传感器，主要检测掘进机机身沿着行进方向与水平面的俯仰角、机身的侧倾角，给超声波传感器提供有利的位置角度数据。掘进机调整元件为行走马达、比例电磁阀、比例电磁阀PLVC控制单元。PLVC控制单元控制比例电磁阀的开度，比例电磁阀控制行走马达的转速，从而控制左右行走的速度，摆正掘进机的位置。2.3位置分析掘进巷道中掘进机与巷道中线的位置关系有以下几种情况：1）无位置偏差巷道中心线与掘进机中线重合，位置无偏差，这也是掘进机位置纠偏的目标。掘进机与中线无偏差2）方向角偏差掘进机的中线与巷道中线存在一定的夹角掘进机中线与巷道中线存在偏角3）位置偏差掘进机中线与巷道中线平行，但存在着一定的位置偏差掘进机

6、中线与巷道中线存在偏距4）混合偏差这种情况也是实际过程中经常遇到的情况，掘进机与巷道中线既存在偏角也存在偏距，可认为其是由位置情况2与位置情况3的组合而成分为四种情况2.4纠偏策略根据掘进机与巷道的位置情况，下面给出不同位置关系下掘进机的纠偏控制策略：1）方向角偏差纠正图中为转台中心，为机身行走部的中心，分别为对称分布在行走中心的超声波传感器测得的传感器至煤墙的距离。掘进机方向角偏差抽象图此时经过测距后的满足关系式式通过上式可以判断掘进机与巷道在位置上存在方向角偏差，反之亦成立。指定纠偏措施如下：（1）如果则说明掘进机向左偏离巷道中心线，此时，控制通过比例电磁阀控制掘进机左、右液压马达向相反的

7、方向行进，并有，保持两个马达运行直到（2）如果则说明掘进机向右偏离巷道中心线，此时，控制通过比例电磁阀控制掘进机左、右液压马达向相反的方向行进，并有，保持两个马达运行直到。2）位置偏差纠正掘进机位置偏差抽象图此时经过测距后的满足式通过上式可以判断掘进机与巷道中心线存在位置偏差，反之亦成立。设计纠偏策略如下：（1）如果则说明掘进机向右偏离巷道中心线，此时，控制通过比例电磁阀控制掘进机左、右液压马达同