悬臂式掘进机智能化控制系统的设计与验证

赵 刚

（西山煤电集团官地矿，山西 太原 030053）

引言

据统计表明，我国煤矿综采工作面的生产效率可达90%，而掘进工作面的生产效率仅为49%。在实际生产中综采效率和掘进效率的不平衡已严重制约煤矿的生产能力。针对掘进工作面，制约其生产效率的关键在于掘进机控制系统无法实时获取数据对设备进行定位，无法实现对设备的远程监控等。除此之外，掘进机控制系统的落后还会导致巷道成型质量较差，影响后续采煤效率[1]。因此，本文将着重对掘进机智能化控制系统进行设计，并对其控制效果进行验证。

1 智能化控制需求分析

1.1 控制过程分析

本文以悬臂式掘进机为研究对象，其主要部件分为截割部、行走部以及装载部，如图1所示。

如图1所示，截割部与岩层、煤层直接接触，由装运机构将截割部截割掉落的岩石、煤炭，通过装运机构的铲板通过第一运输机运送出巷道。在实际截割过程中，掘进机截割部可根据实际工作面情况由升降液压油缸控制截割头自身旋转、左右、上下以及伸缩等运动，从而实现对不同位置岩层或煤层的截割任务。

图1 掘进机整体结构示意图

1.2 掘进机控制需求的分析

为实现对工作面的高效掘进以及最终成型高质量的巷道，要求掘进机控制系统能够根据岩层条件、工作面实际情况对截割部、行走部等机构实现智能化控制，具体需对掘进机机身姿态位置参数的监控、对掘进机截割部截割头姿态的监控、能够实时感知所在位置区域煤层或岩层的特征、实现对断面的自动成型控制以及实现对掘进机的远程监测和控制功能[2]。……