(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211302278.5 (22)申请日 2022.10.24 (71)申请人 太原理工大 学 地址 030024 山西省太原市迎泽西大街79 号 (72)发明人 谢嘉成　李素华　王学文　刘曙光　 沈卫东　闫泽文　葛福祥　梅震怀　 郑子盈　王怡荣　 (74)专利代理 机构 太原倍智知识产权代理事务 所(普通合伙) 14111 专利代理师 张宏 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/11(2006.01) G01C 15/00(2006.01)G01B 21/24(2006.01) (54)发明名称 复杂煤层条件下综采工作面空间直线度的 评价方法 (57)摘要 本发明涉及一种复杂煤层条件下综采工作 面空间直线度的评价方法， 基于煤层起伏对综采 工作面空间直线度的影 响， 根据刮板输送机在推 进过程中的运动特性 以及煤层起伏对刮板输送 机与液压支架 群轨迹的影 响， 通过分析装备群轨 迹的空间直线度密度， 分别建立了空间直线度评 价模型， 将液压支架群与刮板输送机浮动连接机 构的运动特性对综采工作面协同推进的影响考 虑在内， 实现了复杂煤层条件下， 基于影响综采 工作面装备间协同推进的因素的综采工作面空 间直线度的分析。 权利要求书7页 说明书15页 附图3页 CN 115526060 A 2022.12.27 CN 115526060 A 1.一种复杂煤层条件下综采工作面空间直线度的评价方法， 其特 征在于， 包括： 步骤一， 在综采工作面开采初期对煤层起伏进行探测， 根据探测数据确定的煤层起伏 情况， 对煤层进行分段； 步骤二， 建立 面向各离 散煤层段的刮板 输送机空间直线度评价模型， 包括： (1)建立刮板 输送机轨迹几何模型和(2)建立刮板 输送机离散空间位姿误差模型； 其中， 刮板 输送机离散空间位姿误差模型包括： ①沿采煤机行走方向刮板输送机空间直线度误差模型， 该模型获得刮板输送机横向推 进空间直线度误差密度ρs， 和②沿综采工作面整体推进方向刮板输送机空间方向误差模型， 该模型获得刮板输送 机纵向推进空间直线度误差密度ρd； 步骤三， 建立 面向各离 散煤层段的液压支 架群空间直线度评价模型， 包括： (1)建立液压支 架群轨迹几何模型和(2)建立液压支 架群离散空间位姿误差模型； 其中， 液压支 架群离散空间位姿误差模型包括： ①沿采煤机行走方向液压支架群空间直线度误差模型， 该模型获得表示液压支架群横 向推进空间直线度误差密度ρsH， 和②沿综采工作面整体推进方向液压支架群的空间方向误差模型， 该模型获得表示液 压支架群纵向推进空间直线度误差密度ρd(H)； 步骤四， 建立 面向各离 散煤层段的综采工作面空间直线度评价模型； 在刮板输送机空间直线度评价模型和液压支架群空间直线度评价模型构建的基础上， 联合浮动连接机构的运动特性对综采工作面整体的空间直线度进行定义； 当液压支架群、 刮板输送机的推进空间直线度误差密度、 以及刮板输送机与液压支架群浮动连接机构 推移 位姿一致性指数ρF满足式(23)时， 综采工作面在开采时满足空间直线度要求； 步骤五， 面向煤层整体的综采工作面空间直线度分析； 将各离散煤层体对应的液压支架群、 刮板输送机的推进空间直线度误差密度、 以及刮 板输送机与液压支架群浮动连接机构推移位姿一致性指数进 行拼接分析， 最终获得面向整 个煤层 的综采工作面空间直线度要求如公式(27)： 其中， 表示煤层峰底交接处的离散煤层段， 表示不考虑煤层峰底交接的离散煤 层段， s表示所在的煤层段。 2.根据权利要求1所述的复杂煤层条件下综采工作面空间直线度的评价方法， 其特征 在于： 步骤一中， 根据探测数据通过插值与预测进行处理， 得到指定坐标系o ‑xyz下的煤层轨 迹曲线F(x,y,z)＝0； 分割煤层段的方法为： 沿着x轴方向以煤层曲线的峰底点为分割 点进权　利　要　求　书 1/7 页 2 CN 115526060 A 2行分割， 通过对煤层轨迹曲线的偏导数进行分析， 对x方向求偏导， 进而在分割后的煤层段 上对刮板 输送机姿态进行分析； 煤层分割原理如公式所示： ∑表示煤层曲面， x表示沿煤层走向采集的煤层点的序列号， y表示沿煤层倾向方向综 采工作面整体 推进量， z表示在指定坐标系o ‑xyz下煤层的高度。 3.根据权利要求2所述的复杂煤层条件下综采工作面空间直线度的评价方法， 其特征 在于： 步骤二中， 建立刮板 输送机轨迹几何模型的方法为： 在巷道与综采工作 面交接处建立绝对参考坐标系{O(x,y,z)},在每节中部槽上建立局 部参考坐标系族 刮板输送机推进过程的坐标系统为 三级系 统， {O}为绝对坐标系， 为整体推进坐标系， 为局部参考坐标系,k为推进次数， i为 中部槽序号； 沿着刮板输送机中部槽Ai推进方向和沿着采煤机截割方向的位姿变化分别用 向量 和 表示， 中部槽相对于整体推进坐标系的姿态角为( αj, βj,γj)， 则刮板输送机中 部槽Aj相对于整体 推进坐标系 的离散轨迹表示为Γt， 公式如下： 各中部槽相对于整 体推进坐 标系的坐 标轨迹用Ri表示， 局部 参考坐标系 相对于整体 推进坐标系 的坐标为 [R0j]为局部参考坐 标系 相对于整体推进坐标系 的角度 变换矩阵； 在局部参考坐标系中， 经过沿横向推进方向中部槽轴线平行的任意点的直线， 在该直 线方向上的二 面角为( αj', βj')， 该直线在局部参 考坐标系中的单位矢量用pj表示； pj＝[sinαj'cosβj',sinαj'sinβj',cosαj']T,(j＝1 …n)     (4) 综上所述， 各中部槽在整体推进坐标系中的离散轨迹形成了以Гt为离散准线， pi为母 线的离散面∑St； 其中n为刮板输送机离散单元的数目， 即中部 槽数目， j为第j节中部 槽。 4.根据权利要求3所述的复杂煤层条件下综采工作面空间直线度的评价方法， 其特征 在于： 步骤二中， 沿采煤 机行走方向刮板 输送机空间直线度误差模型的建立方法为： 在整体推进坐标系中， 离散曲线段集与对应拟合理想直线的差为空间直线度误差， 作 为衡量刮板 输送机空间直线度的评价指标；权　利　要　求　书 2/7 页 3 CN 115526060 A 3