较薄煤层高效开采工作面设备优化配套研究

论文摘要

较薄煤层高效开采是目前我国煤炭业面临的重大课题，而工作面综机设备是制约较薄煤层实现高产高效的突出技术难题。 设备研制的最大难题集中表现为高效开采要求综机设备必须具备的大功率、高可靠性与小采高所带来的设备空间结构尺寸过小的矛盾难以得到有效解决。为此，本文以兖矿集团较薄煤层高效开采成套装备及工艺研究项目为依托，对较薄煤层综采设备选型配套技术进行了理论分析与应用研究。 论文在对现有的综采工作面设备配套理论与方法进行充分研究与分析的基础上，针对较薄煤层综采工作面设备选型系统特点，建立了基于ANNES的工作面生产能力预测BP神经网络模型和综采工作面设备参数神经网络预测模型的较薄煤层综采工作面设备选型配套系统。实践证明，上述方法科学合理：其预计的工作面产量同实际产量完全吻合，所研制的设备完全适应工作面高效开采需要，解决了长期以来国内较薄煤层无法实现高效开采的难题。 论文对BP网络算法、神经网络推广能力和可修复系统可靠性问题进行了研究，采用LM算法进行网络训练，克服了传统算法的训练速度慢、训练效率低的缺点；采用“早停法”来克服“过拟合”问题，解决了网络训练的泛化问题；采用马尔可夫过程对工作面综机系统和设备的可靠性进行了分析，给出了综采工作面单元可靠性参数计算方法，并运用上述方法对工作面综采设备的可靠性进行了评估。 工业性试验表明，论文提出综机设备配套方法与设计流程科学合理，高效快捷，有效地解决目前较薄煤层工作面综机设备选型配套难题。

论文目录

• 第一章 绪论
• §1.1 课题背景及意义
• §1.2 较薄煤层综采设备配套研究概述
• §1.3 国内外研究现状
• §1.4 课题研究内容
• 第二章 较薄煤层工作面设备配套系统分析
• §2.1 综采工作面设备选型和配套程序
• 2.1.1 综采工作面设备选型的影响因素
• §2.2 液压支架选型
• 2.2.1 液压支架架型选取原则
• 2.2.2 液压支架参数的选取
• §2.3 采煤机选型
• 2.3.1 采煤机类型选取原则
• 2.3.2 采煤机参数确定
• §2.4 刮板输送机选型
• §2.5 综采工作面“三机”几何关系配套
• §2.6 “三机”的性能及生产能力配套
• §2.7 小结
• 第三章 基于神经网络的综采设备配套专家系统结构分析
• §3.1 综采工作面参数特点
• §3.2 神经网络技术
• 3.2.1 神经元模型
• 3.2.2 神经网络模型及其学习算法
• 3.2.3 神经网络逼近能力
• 3.2.4 神经网络训练学习方式
• §3.3 基于神经网络的专家系统
• 3.3.1 ANN与ES的结合
• 3.3.2 ANN与ES结合模式
• 3.3.3 ANNES结构
• 3.3.4 ANNES实现方法
• §3.4 综采工作面设备配套体系结构
• §3.5 小结
• 第四章 基于神经网络的综采设备配套专家系统研究
• §4.1 基于神经网络的综采设备配套专家系统结构分析
• §4.2 神经网络结构及算法选择
• 4.2.1 BP网络改进算法
• 4.2.2 改进算法对比分析
• 4.2.3 神经网络推广能力研究
• §4.3 工作面生产能力预测BP神经网络在MATLAB上的实现
• 4.3.1 地质因素参数确定
• 4.3.2 设备及人员参数确定
• 4.3.3 网络结构及学习算法确定
• 4.3.4 网络模型应用
• §4.4 综采工作面“三机”配套专家系统的设计
• 4.4.1 液压支架选型参数选取
• 4.4.2 采煤机、输送机选型参数选取
• 4.4.3 综采工作面设备参数的神经网络预测模型的建立
• 4.4.4 基于神经网络的综采设备配套专家系统的应用
• §4.5 小结
• 第五章 较薄煤层综采设备配套尺寸研究
• §5.1 综采工作面设备配套尺寸研究
• 5.1.1 数学模型建立
• 5.1.2 设备关键性结构尺寸确定
• §5.2 综采工作面设备型号及主要技术参数
• §5.3 小结
• 第六章 配套设备工业性试验及结果分析
• §6.1 试验内容及方法
• §6.2 试验工作面煤层赋存条件
• §6.3 试验结果分析
• 6.3.1 支架支护阻力变化特点与适应性分析
• 6.3.2 工作面综采设备可靠性分析
• §6.4 工作面产量统计
• §6.5 小结
• 第七章 结论与展望
• §7.1 结论
• §7.2 展望
• 参考文献
• 附录：全文缩略语
• 攻读博士期间发表的学术论文及主要研究成果
• 致谢