《专业型文档》综采工作面设备配套选型专家系统.doc

综采工作面设备配套选型专家系统 高产高效矿井建设已成为煤炭行业的发展趋势，工作面高产高效是矿井高产高效的核心，工作面高产高效的先决条件是综采设备的正确选择和使用。综采工作面设备主要由采煤机、刮板输送机和液压支架组成，通常称为工作面“三机”，只有通过正确的“三机”配套选型，才能充分发挥设备的生产效能，搞好工作面设备选型和配套是用好工作面设备的前提。 本文结合综采技术，针对设备选型的特点，运用专家系统的理论和方法，以Visual FoxPro为工具，设计完成一个能直接应用于煤矿生产实际的综采工作面设备配套选型专家系统(DHFES)，从而实现工作面设备“单机”和配套选型的科学化、智能化。 1 综采设备配套选型 1.1 液压支架选型 1.1.1 液压支架选型原则 ①支护强度与工作面矿压相适应；②支架结构与煤层赋存条件相适应；③支护断面与通风要求相适应。 1.1.2 影响液压支架选型的主要因素 顶板(直接顶、老顶)和底板岩性，煤层可采厚度，煤层倾角，煤层瓦斯含量等。 1.1.3 支架性能参数的确定 (1)架型根据顶、底板岩性级别来确定。 (2)支架最大高度Hmax和最小高度Hmin Hmax＝Mmax＋0.2 Hmin＝Mmin－(0.25～0.35) 式中 Mmax、Mmin——煤层最大、最小采高,m。 (3)支架工作阻力。本文采用折算法来计算顶板载荷，即按老顶岩性和支架最大高度确定的支架载荷Q。 Q＝q F×10－3 式中 Q——支架载荷，kN； F——支架的支护面积，m2； q——支架的支护强度，MPa。 1.2 采煤机选型 1.2.1 采煤机选型原则 ①适合特定的煤层地质条件，并且采煤机采高、截深、牵引速度等参数选取合理，有较大的实用范围；②满足工作面开采生产能力要求，采煤机实际生产能力要大于工作面设计生产能力10%～20%；③与液压支架和刮板输送机相匹配。 1.2.2 影响采煤机选型的主要因素 煤层的力学特性、厚度和倾角，工作面生产能力。 1.2.3 采煤机性能参数的确定 (1)采高。采煤机的采高Ht应与煤层厚度M的变化范围相适应，由于浮煤和顶板下沉的影响，工作面的实际高度会在开采过程中变小，为保证采煤机能够正常工作，采高Ht与煤层厚度M应保持下列关系 Mmin＝（1.1～1.2）Htmin Mmax＝(0.9～0.95)Htmax 式中 Htmin、Htmax——采煤机最小、最大采高，m。 (2)截深。截深的选取与煤层厚度，煤层软硬，顶板岩性以及支架移架步距有关，DHFES系统的截深由用户自己选择。 (3)牵引速度。这主要根据工作面设计生产能力来选择

式中 Qh——工作面小时产量，t/h； Vg——采煤机所需牵引速度，m/min； M——采高，m； B——截深，m； γ——煤容重，t/m3。 所选工作面采煤机牵引速度V≥Vg。 (4)装机功率。采煤机需要配备的电动机功率，决定于煤质硬度f和煤层开采厚度M，装机功率的大小决定采煤机在具体条件下可能达到的生产率。 N1＝60BMVHw／3.6 N2＝300×0.6×F×0.9×V／3 式中 N1、N2——电动机功率，kW； Hw——能耗系数，按1.1～4.4选取； F——煤质硬度系数。 1.3 刮板输送机选型 1.3.1 刮板输送机选型原则 ①刮板输送机的运输能力应大于采煤机最大生产能力，一般取1.2倍；②要根据刮板链的负荷确定链条数目，结合煤质硬度选择链子结构型式；③应优先选用双电机双机头驱动方式；④应优先选用短机头和短机尾；⑤应满足采煤机的配合要求。 1.3.2 刮板输送机参数的确定 (1)工作面输送机运输能力的确定。工作面刮板输送机必备的运输能力Qb1，Qb2，可用如下计算式分别计算 Qb1＝60KcKyKsQh 式中 Kc——采煤机与输送机的相对修正系数Kc＝Vg／（Vg±Vn），Vg、Vn分别为输送机链速和割煤速度，它们方向相同时，式中取“-”号，相反取“+”号； Ky——输送机的装载不均匀系数，取1.5～1.6； Ks——考虑煤层倾角及运输方向的系数，煤炭下运时，倾角≤10°，Ks＝1.3，倾角＞10°时，Ks＝1.5；上运时，倾角≤10°，Ks＝0.9，倾角＞10°时，Ks＝0.7。 另外根据工作面生产能力确定的输送机能力：

式中 Qa——工作面年产量，t/a； d——年工作日，一般为300 d； f——能力富裕系数； h——日工作时间，h； K——开机率。 则刮板输送机必备的运输能力Qb＝max｛Qb1，Qb2｝ 所选刮板输送机额定运输能力Q≥Qb，则符合要求。 (2)工作面刮板输送机长度的确定。输送机的铺设长度要能够达到工作面长度，即工作面上只铺设1台输送机，所以所选输送机的出厂长度≥工作面长度的值时，符合要求。 (3)工作面输送机功率的确定。①工作面输送机的重段、空段阻力W1与W2为 W1＝q0L（f1cosα－sinα）＋qL（f2cosα－sinα） W2＝qL(f2cos α＋sin α) 式中 W1、W2——重段、空段阻力，kN； q0——刮板输送机每米刮板链的重量，kg/m； q——每米刮板输送机负荷，q＝ Qb／3.6 V，V为链速(m/s)； L——刮板输送机的铺设长度，m； f1——煤与刮板之间的摩擦因数，取0.7； f2——金属板之间的摩擦因数，取0.4； α——输送机的倾斜坡度。 ②刮板输送机运行所需的最大最小功率N1和N2为 N1＝KaK0（W1＋W2）V／102Kd N2＝KbqLVcos α／102Kd 式中 Ka、Kb——功率备用系数，分别取1.15、1.20； Kd——传动效率，取0.83； K0——刮板弯曲段阻力因数，可取1.12。 ③刮板输送机所需的电机功率Ns为 (1) 式中 Np——刮板输送机电机必备功率，kW； Kp——电机容量备用因数，可取0.72。 1.4 “三机”配套选型 1.4.1 “三机”几何关系配套 从安全的角度出发，支架前柱到煤壁的无立柱空间愈小愈好。 1.4.2 “三机”性能配套 主要解决各设备性能间互相制约的问题，从而充分发挥设备性能，以满足生产的需要。 1.4.3 “三机”生产能力配套 工作面生产能力取决于采煤机落煤能力，而工作面输送机、液压支架和其它设备的生产能力都要大于采煤机的生产能力。 综采工作面的生产能力，可按下列程序计算： (1)确定综采工作面所需的生产能力。工作面所需的小时生产能力可按下式计算

式中 k——生产不均衡因数，可取1.1～1.25； Qd——工作面日产量，t/d； s——时间利用系数，目前一般为0.3～0.5。 (2)采煤机可实现的生产能力。可按下式计算： Qs＝60V1HBγ 式中 Qs——采煤机可实现的生产能力，t/h； V1——采煤机牵引速度，m/min； H——平均采高，m。 (3)刮板输送机可实现的生产能力。可按下式计算： Qc＝3600FΨγV2 式中 Qc——刮板输送机可实现的生产能力，t/h； F——溜槽货载截面积，m2； Ψ——装满因数，一般为0.65～0.90； γ——装载的松散容重，t/m3； V2——刮板机链速，m/s。 各单机可实现的生产能力与工作面生产能力的关系应满足： Qc≥Qs≥Qh 1.5 DHFES的设计和使用 本文采用Visual FoxPro为开发工具，设计完成了双高工作面专家系统(Doubles High Face Expert System)，简称DHFES。 系统的工作过程是：①系统以静态数据库的形式将工作面的自然条件特征如煤层厚度、倾角等，工作面参数如设计生产能力，工作面长度，以及“三机”的具体型号、技术特征等贮存起来；②系统从静态数据库中取出工作面的相应数据，运用知识库中的规则，按一定的推理方式进行“三机”选型推理，其中间结果以动态数据库形式贮存起来，根据需要可随时取出；③系统经过推理搜索得到若干种适合工作面条件的“三机”设备，最后系统将进行“三机”配套方案的确定；④按一定顺序和形式输出DHFES确定的“三机”配套方案，提供给用户。DHFES系统应用“事实→结论”的正向推理方法，运用深度优先的控制策略，其推理过程如图1所示。

图1 DHFES推理过程 DHFES系统的功能结构可分为四大部分：①系统管理；②基础数据录入；③设备选型推理；④帮助。 DHFES系统设备选型和配套一体化，通过实例研究表明可以实现综采工作面设备配套选型科学化、系统化、智能化，并为其他条件下综采设备的选型和配套提供有益经验。 DHFES系统将数据库和专家系统有机地集成运用，扩展了各自的功能和应用范围，将参数定量化，大大提高了系统的推理速度和效率，系统以工作面编号为中心线索，推进过程始终围绕此线索进行。 DHFES系统将知识库和推理机分开，有利于推理机系统的相对稳定性和知识库的维护与更新。系统具有实现工作面单机选型和设备配套选型的功能，是专家系统在综采工作面设备选型方面应用的一种新的尝试。

情感语录 1.爱情合适就好，不要委屈将就，只要随意，彼此之间不要太大压力 2.时间会把最正确的人带到你身边，在此之前，你要做的，是好好的照顾自己 3.女人的眼泪是最无用的液体，但你让女人流泪说明你很无用 4.总有一天，你会遇上那个人，陪你看日出，直到你的人生落幕 5.最美的感动是我以为人去楼空的时候你依然在 6.我莫名其妙的地笑了，原来只因为想到了你 7.会离开的都是废品，能抢走的都是垃圾 8.其实你不知道，如果可以，我愿意把整颗心都刻满你的名字 9.女人谁不愿意青春永驻，但我愿意用来换一个疼我的你