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创新点
（1）建立了向和逆自由面截割状态特征量的数学模型和截割顶底板位置与占比的识别定量载荷关联特征模型 。 根据煤岩层赋存条件 ， 将采煤工作面划分为全煤、全岩、煤岩混合及含包裹体等区域 ， 依据滚筒相对煤岩层的位置与工作参数 ， 划分滚筒截割过程为顺转截割、逆转截割、向和逆自由面截割以及截割顶底板和夹矸等截割状态 ， 构建了向和逆自由面截割状态特征量的数学模型以及截割顶底板位置与占比的识别定量载荷关联特征模型 ， 给出了截齿垂直、平行于层理方向截割力的累计占比计算方法 ， 通过旋转截割实验验证了关联载荷特征模型的准确性 。 截割状态载荷特征与传感器感知参数之间的互补关系 ， 能够反演截割状态 ， 为识别岩层位置 ， 对修正采煤机智能化调高调速协同控制行为提供了数学原理的参考 ， 提升了截割调控的精准性和可靠性 。
（2）提出了采煤机智能化自主调高-调速的二元协同控制模式 。 针对采煤工作面煤层的厚度变化、含夹矸和包裹体的不确定性 ， 以及复杂煤岩占比和位置辨识的差异 ， 致使采煤机在截割过程中会产生无效调整截割高度的情况 ， 根据截割顶底板、夹矸岩层前后载荷变化导致的截割电机电流变化规律与调高液压缸两腔压力的关联性变化规律 ， 结合截割煤岩状态的关联载荷特征模型 ， 修正与预测截割状态和岩层位置 ， 确定了修正采煤机智能化调高调速行为协调控制的数学描述 。
采煤机截割状态与煤岩识别的关联载荷特征模型
作者：刘春生1 ， 刘延婷2 ， 刘若涵2 ， 白云锋2 ， 李德根1 ， 沈佳兴3
单位：1. 黑龙江科技大学；2. 黑龙江科技大学 安全工程学院；3. 黑龙江科技大学 机械工程学院
研究背景
采煤机智能开采煤炭是提升煤矿安全、高效生产的重要途径 。 煤岩识别是实现工作面智能化开采的核心技术 ， 已成为煤炭开采领域的技术难题 。 目前 ，厚煤层地质条件较好的工作面基本可以实现人工远程干预的智能开采模式 ， 复杂地质条件下仍存在技术瓶颈 ， 尤其是地质条件复杂的薄煤层 ， 随着煤炭资源及厚煤层的逐渐减少 ， 开采薄煤层具有重要的意 义 。 相比于厚煤层 ， 薄煤层由于其空间狭小、地质起伏 ， 直接将厚煤层的智能截割技术应用到薄煤层尚未完全适用 ， 如受薄煤层的变化影响 ， 滚筒记忆程控截割还需进一步辅助校正、空间的限制致使多传感信息融合的煤岩界面感知识别中传感器的安装空间受限 ， 以及透明地质的地理信息系统在薄煤层的智能开采方面均受限制 ， 薄煤层的厚度和复杂地质条件致使采煤机控制过程中 ， 不能仅单纯考虑调高 ， 需结合滚筒截割的实际工况决策是调高还是调速 。
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