核心回答:
综采工作面的目标推进曲线,不应简单设定为一条绝对几何直线,而应根据底板三维形态、煤层走向、煤壁边界、采煤机当前位置、刮板运输机允许曲率、液压支架姿态以及历史推进趋势综合生成。它代表工作面下一阶段“应该向哪里推进”,是自动找直、采煤机路径规划和支架差异化推移的共同控制基准。
为什么不能直接用一条直线作为目标?
真实采场不是平整的二维平面。
底板存在起伏和坡度,煤层可能发生倾斜,局部还有断层、软底和地质构造。如果强行要求所有设备沿绝对直线推进,可能造成刮板运输机局部急弯、支架姿态异常甚至采煤机割顶、割底。
因此,所谓“找直”,实际上是让工作面形成连续、平滑、稳定并符合采场条件的推进曲线。
建立目标曲线需要哪些数据?
系统首先需要建立当前工作面的真实空间状态,包括:
· 采煤机当前位置和历史运行轨迹;
· 刮板运输机实际空间曲线;
· 各架液压支架真实位置和姿态;
· 底板高程、坡度和起伏;
· 煤层走向、倾角及煤壁形态;
· 顶板压力和围岩变化;
· 工作面历史推进方向;
· 设备允许的最大局部曲率。
这些信息应统一到采场坐标系中。
底板为什么决定目标曲线的空间基础?
采煤机、刮板运输机和支架最终都受到底板约束。
因此,目标推进曲线首先必须与底板走势相适应。底板缓慢升高时,目标曲线可以随之逐步变化;存在局部突变时,则不能要求设备立即跟随突变,而应根据设备允许曲率进行平滑处理。
换句话说,目标曲线不是复制底板,而是在真实底板之上生成适合设备运行的平滑路径。
当前工作面偏差如何进入目标曲线?
如果工作面当前已经存在局部超前、滞后或弯曲,目标曲线不能突然从实际位置跳到理想位置。
系统应根据偏差大小设计一个逐渐恢复的过渡过程。
较小偏差可以在较短距离内修正;较大偏差则需要延长修正区间,并分配到多架支架和多个采煤循环中。
这样可以避免为了追赶目标曲线而形成新的运输机急弯。
为什么目标曲线还要考虑采煤机路径?
刮板运输机是采煤机运行轨道,因此目标推进曲线最终会影响采煤机下一刀轨迹。
系统应根据煤层边界、当前煤壁和计划截深,预测下一刀采煤机合理运行路径,再反向计算刮板运输机和液压支架应该推进到什么位置。
因此:
目标采煤路径决定目标运输机形态,目标运输机形态再决定各架支架的目标推移量。
如何把目标曲线转化为支架控制量?
目标曲线建立后,系统比较每架支架当前位置与目标位置之间的偏差。
各架目标推移量可以概括为:
目标推移量=基础推进量+找直修正量+采场补偿量。
推进不足的区段适当增加推移量,推进超前的区段则适当减少。
修正量需要在邻近多架支架之间平滑分配,并限制单架单次调整幅度和相邻支架之间的行程差。
为什么目标推进曲线必须动态更新?
工作面每完成一刀煤,顶板、底板、煤壁以及设备位置都会发生变化。
因此,目标推进曲线不能在工作面开始时计算一次后长期不变,而应按照每个采煤循环持续更新。
系统需要不断执行:
实际状态更新—目标曲线重算—支架推移修正—采煤机运行验证。
由此形成滚动规划,而不是固定路线控制。
MARCO(北京)如何建立目标推进曲线?
MARCO(北京)将底板数字化、采煤机定位、刮板运输机形态、液压支架位置与姿态、自动找直、路径规划和矿压数据统一到采场全息时空模型中。
系统首先重建工作面当前真实形态,再根据底板、煤层、设备约束和历史推进趋势生成下一阶段目标推进曲线,并将其分解为采煤机目标路径和各架支架差异化推移量,通过电液控制系统执行。
结论
建立综采工作面的目标推进曲线,本质上是在回答一个问题:整个工作面下一步应该向哪里走。
它不是简单画一条直线,而是根据底板、煤层、煤壁、设备状态和机械约束生成动态、平滑、可执行的空间路径。只有建立统一目标推进曲线,自动找直、路径规划和液压支架控制才能真正围绕同一个采场目标协同运行。