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一种基于地理信息系统的综采设备数字样机分析系统与方法
发布时间: 2022-01-07
基本信息
合作方式：
技术服务
成果类型：
发明专利,新技术
行业领域：
采矿业
成果介绍
一、项目意义
现代煤炭开采业正向着自动化及少人或无人开采的方向快速发展，煤炭综采工作 面的三机：采煤机、刮板输送机和液压支架是现代采煤技术的核心设备。在煤炭开采过程 中，安全是永恒的主题，而以三机为核心的综采设备的安全有效运行对整个开采过程的安 全进行有重要意义。
综采设备属于大型复杂机电设备，在其开发设计过程中，需要对其工作性能进行 分析研究，以提高设计可靠性，但目前只是对设备的典型工况进行性能分析，在实际开采过 程中，设备需要经历复杂多变的工作环境，对典型工况的分析显然不能得到综采设备全面 有效的性能结果，且不能有效结合实际工作环境进行设备性能分析。
二、技术优点
地质数据库：其中包含采区煤岩层空间几何分布信息及煤岩层物理属性信息，为 地理信息系统的建立及地质环境分析提供数据支持；
开采方案构建模块：将各煤层开采方案转换为地质环境中采煤机、液压支架及刮 板输送机的推进路径及坐标数据，将截割工艺方案转换为采煤机、液压支架及刮板输送机 的运行参数，将运行参数与推进路径及坐标关联；
地质环境分析模块：利用地质数据库建立地理信息系统，其中包含采区地表模型 和采区矿体模型，根据开采方案提取沿开采路径的采煤工作面局部三维地质信息及地质环 境参数，将局部地质信息及参数转换成采煤机、液压支架及刮板输送机的工作环境参数；
数字样机分析模块：根据设备运行参数及工作环境参数生成相应的载荷、运 行状态及边界条件设置，对采煤机、液压支架及刮板输送机的数字三维模型进行运行仿真、 性能分析及危险预测，并记录分析结果；
设备性能评估模块：根据不同煤层下对综采设备数字三维模型的仿真分析结果， 对综采设备进行性能评估及预警。
三、技术方案
根据采区地质数据库建立采区地理信息系统，将煤矿的开采方案转换为采煤 机、液压支架及刮板输送机在地理信息系统中的推进路径及设备坐标数据，将截割工艺方 案转换为采煤机、液压支架及刮板输送机的运行参数，并将推进路径及坐标数据与运 行参数关联；
2）在地理信息系统中，提取采煤机、液压支架及刮板输送机相应坐标下的采煤工 作面局部三维地质信息及地质环境参数，将局部地质信息及参数转换成采煤机、液压支架 及刮板输送机的工作环境参数；
3）根据采煤机、液压支架及刮板输送机的运行参数及工作环境参数生成相应 的载荷、运行状态及边界条件参数，对采煤机、液压支架及刮板输送机的数字三维模型进行 运行仿真、性能分析及危险预测；
4）沿着采煤机、液压支架及刮板输送机在地理信息系统中的推进路径及坐标数 据，从开采路径始端起分段向路径末端推进，重复步骤2）及步骤3），并记录分析结果；
5）根据仿真及分析结果对设备的运行性能进行评估，对危险状况进行预警。
在上述的方法中，可以在开采方案构建中建立多种开采方案及截割方案，对数字 样机模型进行多次分析，并记录分析结果，最后可综合多个分析结果评估设备性能。
成果亮点
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