CN111485880A - 一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成方法及装置，所述方法包括：获取已经动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维地质模型；获取上一刀割煤顶部和底部实际截割线数据并转换为基于统一坐标系的数据；生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据；优化计算未来N刀的采煤机前滚筒和后滚筒高度调整值；根据上一刀割煤顶部和底部实际截割线、下一刀采煤机前滚筒和后滚筒高度调整值计算得到下一刀的采煤机顶部和底部预测截割线；根据下一刀的预测截割线，约束采煤机完成一刀自主割煤，重复上述步骤。本发明实现了上一刀实际截割线与未来N刀煤层空间形态变化的动态关联，提供了更优的预测截割线计算方法。

Description

一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成方法及装置

技术领域

本发明涉及煤矿智能开采技术领域，具体而言，涉及一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成方法及装置。

背景技术

出于能源安全和多元化发展的考虑，煤炭依然是全球最重要的基础能源之一。随着物联网技术的发展，以人为本观念的深入，健康绿色智能化开采成为了目前煤炭行业的主流趋势。煤矿智能开采技术的发展，使煤矿井下综采工作面将向少人甚至无人化发展，这不仅将大大提高了煤矿企业的生产效率，而且大幅降低了安全事故的发生几率，让煤矿工人也享受到了科技发展的红利。不过，采煤机精确定位、煤岩层识别、采煤机割煤精准控制等问题仍然制约着煤矿智能开采技术的发展。

目前，针对约束采煤机自动化运行路径的方法主要以记忆割煤为主，或以参考当前回采工作面的煤层顶底板线来设计和规划。记忆割煤是通过记住上一刀的采煤机运行数据来约束当前刀的采煤机的运行，若当前刀的煤层空间形态与上一刀相比发生变化时，需要人工手动调整进行更新记忆，因此，记忆割煤方法缺乏在当前回采工作面对采煤机前方煤层空间形态的预测；而基于虚拟轨迹控制的采煤机自适应截割方法是利用当前回采工作面的煤层顶底板线来约束采煤机运行路径，该方法只是考虑了当前回采工作面煤层顶底板线对采煤机运行路径的约束，未考虑上一刀割煤顶部实际截割线与当前回采工作面煤层顶底板线的关系，也未考虑根据基于最新生产信息动态修正得到的煤层高精度透明化三维动态地质模型生成的未来N刀的煤层空间形态的变化，使得当前智能割煤技术的实用性受限很大的影响。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成方法及装置，以克服现有技术的不足。

本发明第一方面提供一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成方法，所述方法包括以下步骤：

步骤1：获取已经根据最新生产信息动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型；

步骤2：获取上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线数据，并将其转换为与基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型相对应的坐标数据；

步骤3：基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据；

步骤4：根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、所述N*(M+1)格网点阵数据，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的高度调整值；

步骤5：根据所述上一刀的割煤顶部实际截割线和下一刀的采煤机前滚筒的高度调整值计算得到下一刀的顶部预测截割线；根据所述上一刀的割煤底部实际截割线和下一刀的采煤机后滚筒的高度调整值计算得到下一刀的底部预测截割线；

步骤6：根据所述下一刀的顶部预测截割线以及所述下一刀的底部预测截割线，约束采煤机完成一刀自主割煤，完成一刀自主割煤后，重复步骤1至步骤5。

可选地，所述生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，包括：

基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段，生成煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，所述煤层剖切面与煤层顶板的交线为煤层顶板三维地质剖切线，所述煤层剖切面与煤层底板的交线为煤层底板三维地质剖切线。

可选地，所述基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层剖切面，包括：

沿回采工作面的回采方向，将上一刀割煤顶部实际截割线偏移N次，每次偏移的距离相等，沿着所述偏移的割煤顶部实际截割线，以垂直于回采方向的方向将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型剖切N次，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段。

可选地，所述优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的高度调整值，包括：

根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、N*(M+1)格网点网阵中形成的N条煤层顶板和煤层底板三维地质剖切线，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀每一刀中截割每一段的高度调整值。

可选地，所述高度调整值包括正值和负值：

当所述高度调整值为正值时，表征：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往上调整；

当所述高度调整值为负值时，表征：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往下调整。

可选地，所述统一坐标系采用以下坐标系中的任意一种：

国家2000高斯平面直角坐标系、西安80高斯平面直角坐标系、北京54高斯平面直角坐标系或用户自定义的平面直角坐标系，所述统一坐标系用于将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型、上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、下一刀的顶部预测截割线和底部预测截割线数据统一到同一坐标系中。

本发明第二方面提供一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成装置，所述装置包括：

模型获取模块，用于执行步骤1：获取已经根据最新生产信息动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型；

数据获取与转换模块，用于执行步骤2：获取上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线数据，并将其转换为与基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型相对应的坐标数据；

格网点阵生成模块，用于执行步骤3：基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据；

高度调整值生成模块，用于执行步骤4：根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、所述N*(M+1)格网点阵数据，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的高度调整值；

预测截割线生成模块，用于执行步骤5：根据所述上一刀的割煤顶部实际截割线和下一刀的采煤机前滚筒的高度调整值计算得到下一刀的顶部预测截割线；根据所述上一刀的割煤底部实际截割线和下一刀的采煤机后滚筒的高度调整值计算得到下一刀的底部预测截割线；

执行模块，用于执行步骤6：根据所述下一刀的顶部预测截割线以及所述下一刀的底部预测截割线，约束采煤机完成一刀自主割煤，完成一刀自主割煤后，重复步骤1至步骤5。

可选地，所述格网点阵生成模块，包括：

格网点阵生成子模块，用于执行基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段，生成煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，所述煤层剖切面与煤层顶板的交线为煤层顶板三维地质剖切线，所述煤层剖切面与煤层底板的交线为煤层底板三维地质剖切线。

可选地，所述格网点阵生成子模块，包括：

子格网点阵生成子模块，用于执行沿回采工作面的回采方向，将上一刀割煤顶部实际截割线偏移N次，每次偏移的距离相等，沿着所述偏移的割煤顶部实际截割线，以垂直于回采方向的方向将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型剖切N次，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段。

可选地，所述高度调整值生成模块，包括：

高度调整值生成子模块，用于执行根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、N*(M+1)格网点网阵中形成的N条煤层顶板和煤层底板三维地质剖切线，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀每一刀中截割每一段的高度调整值。

可选地，所述高度调整值生成模块所生成的高度调整值包括正值和负值：

当所述高度调整值为正值时，表征：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往上调整；

当所述高度调整值为负值时，表征：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往下调整。

可选地，所述模型获取模块中所采用的统一坐标系采用以下坐标系中的任意一种：

国家2000高斯平面直角坐标系、西安80高斯平面直角坐标系、北京54高斯平面直角坐标系或用户自定义的平面直角坐标系，所述统一坐标系用于将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型、上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、下一刀的顶部预测截割线和底部预测截割线数据统一到同一坐标系中。

本发明通过获取已经根据最新生产信息动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，结合上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线，以及未采区的煤层空间形态和趋势，优化计算未来N刀采煤机前滚筒和后滚筒的高度调整值，计算下一刀的顶部预测截割线和底部预测截割线，实现了上一刀割煤顶部实际截割线与煤层顶板三维地质剖切线的相互联系，以及上一刀割煤底部实际截割线与煤层底板三维地质剖切线的相互联系，也实现了未来N刀的煤层空间形态变化与下一刀预测截割线的动态关联，提供了更优的下一刀预测截割线计算方法，本方法是矿井实现智能开采的核心基础和必经之路，具有广阔的应用前景。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例的描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本申请一实施例提出的一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成方法的流程图；

图2是本申请一实施例提出的一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成方法中三维动态地质模型的效果示意图；

图3是本申请一实施例中上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线与三维动态地质模型的关系示意图；

图4是本申请一实施例提出的一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成装置的示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

参考图1，图1是本申请一实施例提出的一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成方法的流程图，该方法包括以下步骤：

步骤S1：获取已经根据最新生产信息动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型。

在本实施例中，为了便于对煤层空间形态进行分析和预测截割线的计算，将回采工作面进行三维建模，为了实现各种数据都能统一进行计算，建立一个统一坐标系作为参考系，所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型以所述统一坐标系作为参考系进行建模；随着当前回采工作面生产活动中不断揭露和分析得到新的模型优化数据，因此所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型是可动态更新的。如图2所示，图2是本申请一实施例提出的一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成方法中三维动态地质模型的效果示意图：图中左上区域为工作面未采区煤体，右下区域为工作面已采完煤体的采空区。

在一种可行的实施方案中，所述统一坐标系采用以下坐标系中的任意一种：

国家2000高斯平面直角坐标系、西安80高斯平面直角坐标系、北京54高斯平面直角坐标系或用户自定义的平面直角坐标系。

所述统一坐标系用于将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型、上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、下一刀的预测截割线数据统一到同一坐标系中。所述下一刀的预测截割线包括下一刀的顶部预测截割线以及所述下一刀的底部预测截割线。

步骤S2：获取上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线数据，并将其转换为与基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型相对应的坐标数据。

在本实施例中，所述一刀指采煤机从回采工作面机头到机尾或机尾到机头割煤一次称为一刀，所述上一刀是指生成当前回采工作面割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线的一刀。上一刀割煤顶部实际截割线是指当前回采工作面截割竖面与顶部截割横面的交线，该交线可以通过三维激光扫描设备测量和分析获得，也可以通过其他方式获得，如：人工测量或基于精确定位的采煤机空间姿态分析等方法获得。上一刀割煤底部实际截割线是指当前回采工作面截割竖面与底部截割横面的交线，该交线可以通过上一刀割煤顶部实际截割线与对应采高计算获得，也可以通过其他方式获得，如：基于精确定位的采煤机空间姿态分析等方法获得。上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线在三维动态地质模型中的位置如图3所示。

所述上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线数据是采煤机进行下一刀采煤的基准，也是计算下一刀的预测截割线的重要参考数据，因此，需要将所述上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线数据转换为基于统一坐标系的坐标数据，保证与回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型参考坐标系相同，以便于分析计算。

步骤S3：基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据。

在本实施例中，生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，可以将未来N刀的预测截割线与上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线相联系，预估未来N刀的煤层空间形态变化对下一刀预测截割线的影响，计算出最优的预测截割线，根据最优的预测截割线约束采煤机完成自主割煤。

所述N*(M+1)格网点阵数据分为煤层顶板上的N*(M+1)格网点阵数据和煤层底板上的N*(M+1)格网点阵数据，是指将回采工作面煤层三维动态地质模型中煤层的顶板和底板分别按一定的间距重新划分为格网，并获得每个格网节点的数据，形成格网点阵数据，例如在煤层顶板和底板上形成0.2m×0.65m的格网点阵数据；其中，0.2m为工作面机头到机尾方向的格网间距，称作格网点阵的列间距；0.65m为沿工作面回采方向的格网间距，该数据可以根据采煤机滚筒的截割深度进行确定，不同型号的采煤机截割深度不同，我们称作格网点阵的行间距，行间距不仅限为采煤机滚筒的截割深度，亦可为0.2m、0.3m等固定间距，或是采煤机滚筒截割深度的倍数。

在本申请另一实施例中，所述生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，包括：

基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段，生成煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，所述煤层剖切面与煤层顶板的交线为煤层顶板三维地质剖切线，所述煤层剖切面与煤层底板的交线为煤层底板三维地质剖切线。相邻两层煤层剖切面之间的间距即为格网点阵的行间距，相邻两段之间的间距即为格网点阵的列间距。

在本申请另一实施例中，所述基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层剖切面，包括：

沿回采工作面的回采方向，将上一刀割煤顶部实际截割线偏移N次，每次偏移的距离相等，由于采煤机滚筒的截割深度是固定的，因此将每次偏移的距离设置为相等，优选的，每次偏移的距离为滚筒的截割深度值，或者设置为滚筒截割深度值的倍数。沿着所述偏移的割煤顶部实际截割线，以垂直于回采方向的方向将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型剖切N次，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段。由于上一刀割煤顶部实际截割线并非为直线，因此采煤机在采煤时需要不断调整滚筒的上下位置，每截割一段便调整一次滚筒的上下位置，每段的距离根据实际情况进行调整，可以使全部段或部分段相等，以方便调整，同时也方便进行分析计算。

本申请中，所述采煤机为双滚筒采煤机。双滚筒采煤机工作时，前滚筒割顶部煤，后滚筒割底部煤并清理浮煤。

步骤S4：根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、所述N*(M+1)格网点阵数据，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的高度调整值。

在本实施例中，由于煤层顶板和煤层底板是起伏形态的，为了多割煤少割岩，同时保证推溜平稳，需要不断地调整采煤机前滚筒和后滚筒的高度，而采煤机前滚筒和后滚筒是具有一定的调整范围限制的，因此需要结合所述采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线，以及所述N*(M+1)格网点阵数据形成的煤层顶板和煤层底板三维地质剖切线，优化计算采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的每一刀中截割每一段高度调整值。

步骤S5：根据所述上一刀的割煤顶部实际截割线和下一刀的采煤机前滚筒高度调整值计算得到下一刀的顶部预测截割线；根据所述上一刀的割煤底部实际截割线和下一刀的采煤机后滚筒高度调整值计算得到下一刀的底部预测截割线。

在本实施例中，所述下一刀指当前回采工作面获取割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线后将要割煤的第一刀，计算下一刀的顶部预测截割线的方法为，将上一刀的割煤顶部实际截割线每一段按照对应的每一段的前滚筒高度调整值进行调整即可得到下一刀的顶部预测截割线；同样，计算下一刀的底部预测截割线的方法为，将上一刀的割煤底部实际截割线每一段按照对应的每一段的后滚筒高度调整值进行调整即可得到下一刀的底部预测截割线。

在一种可行的实施方案中，所述高度调整值包括正值和负值：

当所述高度调整值为正值时，表示：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往上调整；

当所述高度调整值为负值时，表示：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往下调整。

步骤S6：根据所述下一刀的顶部预测截割线以及所述下一刀的底部预测截割线，约束采煤机完成一刀自主割煤，完成一刀自主割煤后，重复步骤1至步骤5。

本发明通过获取已经根据最新生产信息动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，结合上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线，以及未采区的煤层空间形态和趋势，优化计算未来N刀采煤机前滚筒和后滚筒的高度调整值，计算下一刀的顶部预测截割线和底部预测截割线，实现了上一刀割煤顶部实际截割线与煤层顶板三维地质剖切线的相互联系，以及上一刀割煤底部实际截割线与煤层底板三维地质剖切线的相互联系，也实现了未来N刀的煤层空间形态变化与下一刀预测截割线的动态关联，提供了更优的下一刀预测截割线计算方法，本方法是矿井实现智能开采的核心基础和必经之路，具有广阔的应用前景。

基于同一发明构思，本申请一实施例提供一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成装置。参考图4，图4是本申请一实施例提出的一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成装置的示意图，所述装置包括：

模型获取模块1，用于执行步骤1：获取已经根据最新生产信息动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型；

数据获取与转换模块2，用于执行步骤2：获取上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线数据，并将其转换为与基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型相对应的坐标数据；

格网点阵生成模块3，用于执行步骤3：基于所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，生成未来N刀，每刀分为M段的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据；

高度调整值生成模块4，用于执行步骤4：根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、所述N*(M+1)格网点阵数据，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的高度调整值；

预测截割线生成模块5，用于执行步骤5：根据所述上一刀的割煤顶部实际截割线和下一刀的采煤机前滚筒的高度调整值计算得到下一刀的顶部预测截割线；根据所述上一刀的割煤底部实际截割线和下一刀的采煤机后滚筒的高度调整值计算得到下一刀的底部预测截割线；

执行模块6，用于执行步骤6：根据所述下一刀的顶部预测截割线以及所述下一刀的底部预测截割线，约束采煤机完成一刀自主割煤，完成一刀自主割煤后，重复步骤1至步骤5。

所述格网点阵生成模块3，包括：

格网点阵生成子模块31，用于执行基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段，生成煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，所述煤层剖切面与煤层顶板的交线为煤层顶板三维地质剖切线，所述煤层剖切面与煤层底板的交线为煤层底板三维地质剖切线。

所述格网点阵生成子模块31，包括：

子格网点阵生成子模块311，用于执行沿回采工作面的回采方向，将上一刀割煤顶部实际截割线偏移N次，每次偏移的距离相等，沿着所述偏移的割煤顶部实际截割线，以垂直于回采方向的方向将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型剖切N次，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段。

所述高度调整值生成模块4，包括：

高度调整值生成子模块41，用于执行根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、N*(M+1)格网点网阵中形成的N条煤层顶板和煤层底板三维地质剖切线，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀每一刀中截割每一段的高度调整值。

所述高度调整值生成模块4所生成的高度调整值包括正值和负值：

当所述高度调整值为正值时，表征：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往上调整；

当所述高度调整值为负值时，表征：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往下调整。

所述模型获取模块1中所采用的统一坐标系采用以下坐标系中的任意一种：

国家2000高斯平面直角坐标系、西安80高斯平面直角坐标系、北京54高斯平面直角坐标系或用户自定义的平面直角坐标系，所述统一坐标系用于将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型、上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、下一刀的顶部预测截割线和底部预测截割线数据统一到同一坐标系中。

对于装置实施例而言，由于其与方法实施例基本相似，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

以上对本申请所提供的一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线生成装置方法及装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本申请的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本申请的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本申请的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本申请的限制。

Claims (7)

1.一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

步骤1：获取已经根据最新生产信息动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型；

步骤2：获取上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线数据，并将其转换为与基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型相对应的坐标数据；

步骤3：基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据；

步骤4：根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、所述N*(M+1)格网点阵数据，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的高度调整值；

步骤5：根据所述上一刀的割煤顶部实际截割线和下一刀的采煤机前滚筒的高度调整值计算得到下一刀的顶部预测截割线；根据所述上一刀的割煤底部实际截割线和下一刀的采煤机后滚筒的高度调整值计算得到下一刀的底部预测截割线；

步骤6：根据所述下一刀的顶部预测截割线以及所述下一刀的底部预测截割线，约束采煤机完成一刀自主割煤，完成一刀自主割煤后，重复步骤1至步骤5。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，包括：

基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段，生成煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据，所述煤层剖切面与煤层顶板的交线为煤层顶板三维地质剖切线，所述煤层剖切面与煤层底板的交线为煤层底板三维地质剖切线。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层剖切面，包括：

沿回采工作面的回采方向，将上一刀割煤顶部实际截割线偏移N次，每次偏移的距离相等，沿着所述偏移的割煤顶部实际截割线，以垂直于回采方向的方向将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型剖切N次，生成未来N刀的煤层剖切面，将所述煤层剖切面沿垂直于所述回采方向的方向分为M段。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的高度调整值，包括：

根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、N*(M+1)格网点网阵中形成的N条煤层顶板和煤层底板三维地质剖切线，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀每一刀中截割每一段的高度调整值。

5.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述高度调整值包括正值和负值：

当所述高度调整值为正值时，表征：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往上调整；

当所述高度调整值为负值时，表征：所述高度调整值对应的采煤机滚筒往下调整。

6.根据权利要求1至4任意一项所述的方法，其特征在于，所述统一坐标系采用以下坐标系中的任意一种：

国家2000高斯平面直角坐标系、西安80高斯平面直角坐标系、北京54高斯平面直角坐标系或用户自定义的平面直角坐标系，所述统一坐标系用于将所述回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型、上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、下一刀的顶部预测截割线和底部预测截割线数据统一到同一坐标系中。

7.一种煤矿回采工作面智能开采预测截割线的生成装置，其特征在于，所述装置包括：

模型获取模块，用于执行步骤1：获取根据最新生产信息已经动态修正的基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型；

数据获取与转换模块，用于执行步骤2：获取上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线数据，并将其转换为与基于统一坐标系的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型相对应的坐标数据；

格网点阵生成模块，用于执行步骤3：基于获取的回采工作面煤层高精度透明化三维动态地质模型，以上一刀割煤成果断面为基准面，生成未来N刀的煤层顶板和煤层底板的N*(M+1)格网点阵数据；

高度调整值生成模块，用于执行步骤4：根据采煤机前滚筒和后滚筒的调整范围、所述上一刀的割煤顶部实际截割线和割煤底部实际截割线、所述N*(M+1)格网点阵数据，优化计算出采煤机前滚筒和后滚筒未来N刀的高度调整值；

预测截割线生成模块，用于执行步骤5：根据所述上一刀的割煤顶部实际截割线和下一刀的采煤机前滚筒的高度调整值计算得到下一刀的顶部预测截割线；根据所述上一刀的割煤底部实际截割线和下一刀的采煤机后滚筒的高度调整值计算得到下一刀的底部预测截割线；

执行模块，用于执行步骤6：根据所述下一刀的顶部预测截割线以及所述下一刀的底部预测截割线，约束采煤机完成一刀自主割煤，完成一刀自主割煤后，重复步骤1至步骤5。

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