[发明专利]一种煤矿小断面掘进机破岩路径选择方法

说明书

本发明公开了一种煤矿小断面掘进机破岩路径选择方法，其包括步骤：1)测试巷道围岩动荷载力学参数；2)测试巷道围岩静荷载力学参数；3)数值模拟掘进机截割工作状态；4)根据步骤3)的模拟结果，建立掘进机截割工作状态参数与不同岩性岩石破碎效率的关联函数，并根据最大岩石破碎效率选择确定不同岩性岩石的最优截割路径。本发明煤矿小断面掘进机破岩路径选择方法，其通过建立掘进机截割工作状态参数与不同岩性岩石破碎效率的关联函数，实现掘进机掘进过程自动选择优化的截割路径，能提高煤矿岩巷小断面掘进效率。

技术领域

本发明涉及涉及地下空间，特别是煤矿掘进技术领域，特别涉及一种小断面巷道掘进方法。

背景技术

掘进机的智能化发展迅速，机械种类及其功能也由单一的掘进机演变到掘锚一体化、掘探一体化、掘支一体化等高度集成化、智能化机型。然而现有的掘进机只具备断面监视等功能，但在掘进截割过程中，其不能自动选择优化的截割路径，而截割路径的优化对掘进效率的提升有重要影响。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种煤矿小断面掘进机破岩路径选择方法，以解决现有掘进机在掘进过程中不能自动选择优化截割路径，截割效率较低的技术问题。

本发明煤矿小断面掘进机破岩路径选择方法，包括以下步骤：

1)测试巷道围岩动荷载力学参数：

采用霍普金森压杆测定煤岩的动态破坏强度，及不同冲击荷载、冲击频率、冲击角度下不同岩性岩石的破坏规律；

2)测试巷道围岩静荷载力学参数：

通过单轴抗压、抗剪、抗拉实验，获得岩石的基本物理力学参数，所述的基本物理力学参数包括岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力；

3)数值模拟掘进机截割工作状态：

基于步骤1)和步骤2)所测得的不同岩性岩石的动态和静态力学参数，采用数值模拟掘进机截割路径，分析掘进机的截割头截齿与岩石动静态相互作用，分析不同截割角度、速度、荷载作用下岩石和截齿的受力状态；

4)建立关联函数：

根据步骤3)的模拟结果，建立掘进机截割头在不同截割路径时截割工作状态参数与不同岩性岩石破碎效率的关联函数；

5)确定最优破岩路径：

根据当前掘进巷道围岩的岩性和岩石最大破碎效率选择对应的关联函数，并根据关联函数和当前掘进机截割工作状态参数确定当前的最优截割路径。

进一步，在掘进机的当前工作状态参数未知情况下，还包括利用目标矿井前期掘进机截割工作状态参数和围岩应力变化数据，做为训练数据，建立掘进路径机器学习模型，并以此模型计算掘进机的当前工作状态参数和围岩应力变化数据，并结合机器计算结果和关联函数，确定当前巷道的最优截割路径。

本发明的有益效果：

本发明煤矿小断面掘进机破岩路径选择方法，其通过建立掘进机截割工作状态参数与不同岩性岩石破碎效率的关联函数，实现掘进机掘进过程自动选择优化的截割路径，能提高煤矿岩巷小断面掘进效率。

具体实施方式

本实施例煤矿小断面掘进机破岩路径选择方法，包括以下步骤：

1)测试巷道围岩动荷载力学参数：

采用霍普金森压杆测定煤岩的动态破坏强度，及不同冲击荷载、冲击频率、冲击角度下不同岩性岩石的破坏规律；

2)测试巷道围岩静荷载力学参数：

通过单轴抗压、抗剪、抗拉实验，获得岩石的基本物理力学参数，所述的基本物理力学参数包括岩石的单轴抗压强度、抗拉强度、内摩擦角和粘聚力；