[发明专利]一种综采工作面煤层厚度自适应截割控制方法及电子设备

说明书

本发明公开一种综采工作面煤层厚度自适应截割控制方法及电子设备，其主要控制流程为建立基于统一坐标系的煤岩层分界面地质预测模型与综采装备群三维空间位姿模型，获取采煤机的截割轨迹线，在采煤机截割煤层后采用视频图像识别技术进行煤岩层分界面识别，基于煤岩识别结果修正煤岩层分界面地质预测模型，基于修正的煤岩层分界面超前规划采煤机下一刀煤的截割路径，实现基于多次实时地质建模修正、煤岩界面滞后识别与采煤机截割路径超前规划的综采工作面煤层厚度自适应截割控制。该项发明解决了现有钻孔、物探等探测技术瓶颈对采煤机自适应控制的制约，实现了综采工作面煤层赋存条件变化的自适应截割，为实现综采工作面智能化、无人化开采提供了一种技术途径。

技术领域

本发明涉及一种综采工作面煤层厚度自适应截割控制方法，尤其涉及一种基于多次实时地质建模修正、煤岩界面滞后识别与采煤机截割路径超前规划的综采工作面煤层厚度自适应截割方法及电子设备。

背景技术

综采工作面煤层厚度自适应截割是实现综采工作面智能化、无人化开采的基础，采煤机智能调高控制是进行煤层厚度自适应截割的核心关键技术。虽然我国已经在黄陵一号煤矿、锦界煤矿等矿区实现了基于采煤机记忆截割的自动化开采，但相关技术难以应用于煤层厚度变化较大的矿区，且受制于煤岩界面识别技术的发展瓶颈，难以实现根据煤层厚度变化进行采煤机截割高度的智能调整，严重制约了综采工作面智能化开采技术的发展进步。

针对综采工作面煤层厚度自适应截割控制难题，河南理工大学申请号为CN201510193033.7名称为基于机器视觉用于采煤机的煤岩界面识别装置，提出了一种在采煤机机身上安装摄像头，通过机器视觉进行煤岩界面识别，但该项技术受制于井下采煤机截割环境，由于井下采煤机截割过程中会产生大量的煤尘，且采用喷雾降尘技术形成的水雾与煤尘均会严重影响摄像头的成像质量，难以对煤岩界面进行高效识别。北京天地玛珂电液控制系统有限公司申请号为CN201810207531.6名称为一种采煤机调高控制方法和系统，利用物探技术进行煤岩顶底板岩层的数字化建模，并利用里程计和陀螺仪进行采煤机位姿检测，但受制于物探技术的发展瓶颈，现有探测技术很难对煤岩分界面进行高精度探测，所以相关技术难以应用于工程实践。山东科技大学申请号为CN201610265198.5名称为一种用于无人化采煤工作面的截割路径规划方法，基于煤层的精准三维地质模型对工作面前方煤体进行切片，将每片煤体划分为若干刀，然后对采煤机的截割轨迹进行模拟，得出采煤机的进刀方案，此方法仍然需要提前建立煤岩体的精准地质模型，并基于精准地质模型对采煤机的截割路径进行提前规划。

基于上述分析，发现现有采煤机截割高度自动控制技术与装备存在如下问题：

（1）现有技术依赖于煤岩地质体的一次精准建模，如采用地质勘探、三维地震波检测、井下钻探、图像摄影地质测绘、激光扫描、电磁波探测等技术进行煤岩体的地质建模，但现有地质勘探技术均难以实现煤岩地质体的一次精准建模，且工作面前方煤岩分界面超前精准探测技术与装备尚存在技术瓶颈，短期内难以有效突破。

（2）现有技术需要在采煤机机身上布置煤岩识别装置，如基于视频图像的煤岩识别传感器、太赫兹煤岩识别装置、基于红热成像的煤岩识别装置等。首先，现有煤岩识别技术尚难以在高粉尘、低照度环境下对煤岩界面进行有效识别；其次，即使相关技术实现了对煤岩的实时精准识别，也难以实现对采煤机截割高度的即时调整，且受制于液压支架对顶板支护平整度的要求，采煤机截割高度调整还需要考虑截割后顶板的平整度和曲率；再者，采煤机对煤体进行截割过程中会产生大量的振动，从而导致机载式煤岩识别装置的识别精度下降、采煤机位姿监测精度下降等，影响采煤机截割高度的自动控制精度。

（3）现有技术并未对煤岩体地质建模的三维坐标与综采系统的三维定位坐标进行有效关联，导致采煤机的截割位姿信息与煤岩体地质模型的坐标信息脱节，从而难以实现对采煤机的精准控制。

发明内容