Page 158 - 采矿工程中采矿工艺与技术研究

Research on Mining Technology and Technology in Mining Engineering
采矿工程中采矿工艺与技术研究

别算法，可为平巷掘进、沿底掘进、沿顶掘进以及上下坡掘进工况下煤层顶底板
高度控制提供依据。可以采用 RBF 神经网络或者改进粒子群算法优化的神经网
络（IPSO-BP）设计截割载荷识别器，通过井下实测多传感器数据进行离线训练，

将截割过程中实时采集的信号输入到已训练好的神经网络识别器中，输出为表征
煤岩硬度的截割载荷信号。另外还可以采用遗传算法或者改进模拟退火粒子群算
法（ISAPSO）等算法优化的模糊 PID 智能控制器最终实现掘进机恒功率控制，
为自主定型定向截割提供依据。

掘进机截割作业形式与连采机不同，其截割时运动自由度更高，相对巷道位
置变化更大。掘进机记忆截割需要应用位姿检测系统检测并记录掘进机的位姿情
况，包括掘进机相对巷道既定截割断面的位姿情况、掘进机行走马达转速及压力
情况，通过行走马达转速分析掘进机截割过程中相对巷道的位姿变换情况，通过

行走马达压力起伏记录掘进巷道前端地表平整度情况，在下次截割过程中进行记
忆导向。通过对截割头位姿及掘进机位姿的记忆减少现截割过程中参数采集及截
割控制工作量，同时降低恒功率截割误差率。
5. 掘进机远程自主截割控制技术

掘进机远程自主截割控制技术是实现煤矿掘进智能化、数字化、无人化的关
键关节之一，是实现掘进工作面物理空间与掘进信息虚拟空间的深度融合与交互
的主要基础。近年来国内很多科研院所结合数字孪生技术对此展开了深入研究，
煤矿巷道智能掘进数字孪生系统，为煤矿井下综采综掘工作面设备的远程智能监

测与控制提供了全新的思路。
数字孪生（Digital Twin，DT）是一种利用数字化方法创建物理实体虚拟模
型的技术，其通过建立虚拟孪生体与物理实体之间的数字交互，实现虚拟模型
对物理实体的监测和控制，从而实现了虚实结合的智能化运维，为煤矿智能化发

展提供了新的方向。智能快速掘进数字孪生系统的关键在于数字孪生模型、数据
传输、数据感知与多机协同控制。对于数字孪生模型，包括虚拟数字模型和以
掘进机器人运动学模型为基础的数字孪生驱动模型。虚拟数字孪生模型可以通
过 Unity3D、3DMax 等构建，利用动态编程实现掘进机器人动作绑定；利用机器

人技术实现虚拟场景与现实的统一，通过其运动学模型驱动虚拟模型动作。数据
传输的关键在于如何低延迟、完整的将掘进机器人状态信息和工况环境信息传输
至协同控制中心，同时将控制指令低延迟、无损耗的下发至控制器中。为了保证

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