基于虚拟煤岩界面的采煤机上滚筒路径规划.pdf

第 4 2卷 第 1 0期 2 0 1 6年 1 O月 工矿 自 动化 I nd us t r y a n d M i ne Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 No ． 1 0 Oc t ． 2 0 1 6 ． __ 。’ ’◆ 。’◆ 实验研 究 - 1 1 ． ． ． ． ． ． ’ 文章编 号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 1 0 0 0 2 2 0 5 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 1 0 ． 0 0 5 董 刚 ， 马宏伟 ， 聂珍 ． 基于 虚拟煤 岩界 面 的采 煤机 上滚筒 路径 规划 I- J ] ． 工 矿 自动化 ， 2 0 1 6 ， 4 2 1 0 2 2 2 6 ． 基于虚拟煤岩界面的采煤机上滚筒路径规划 董刚 。 ， 马 宏伟 ， 聂真 1 ． 西安科技大学 机械工程学院，陕西 西安 7 1 0 0 5 4 ； 2 ． 平顶山天安煤业股份有限公司 六矿 ， 河南 平顶山4 6 7 0 0 0 摘要 针对采煤机上滚筒截割过程 中在顶板煤岩界面弯曲区域极 易截割到顶板岩石的问题 ， 提 出了一种 基 于虚拟 煤岩界 面 的采 煤机 上滚 筒路径规 划 方法 。该方 法定 义 了对 上滚 筒产 生斥力的 虚拟煤 岩界 面和虚拟 引力场 ， 模拟 了上滚 筒跟 随煤 岩界 面 落煤 的运 动过程 ， 通 过上 滚 筒 的运动 模拟 计 算 出了截 割 路 径 离散 点 ， 并 基 于高斯核模 型 的 z 。 约束 最 小二 乘 回归 方 法 ， 通 过 训 练路 径 离散 点 获得 了一 条光 滑 的 上 滚 筒截 割路 径 曲 线。仿真结果表明， 采用该方法规划的路径能够有效避免上滚筒截割到顶板煤岩界面弯曲区域的岩石。 关 键词 采煤机 上滚 筒 ； 路 径规 划 ；虚拟 煤岩界 面 ； 路 径 曲线回 归 ；高斯核模 型 ； Z 约 束最 小二乘 法 中图分类号 TD 4 2 1 ． 6 文献标志码 A 网络出版时间 2 0 1 6 0 9 3 0 1 0 1 7 网络 出版 地址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 9 3 0 ． 1 0 1 7 ． 0 1 7 ． h t ml Pa t h p l a n ni n g o f s he a r e r u p dr u m ba s e d o n v i r t u a l c o a l r o c k i nt e r f a c e DONG Ga ng 一， M A Ho ng we i ， NI E Zhe n 1． Sc ho o l o f M e c h a ni c a l En gi n e e r i n g，Xi a n U n i v e r s i t y o f Sc i e nc e a nd Te c hn ol og y， Xi a n 7 1 0 05 4，Ch i n a；2． No． 6 Co a l M i ne ，Pi ng d i ng s h a n Ti a ffa n Co a l M i n i ng Co．，Lt d P i n g d i n g s h a n 4 6 7 0 0 0 ，Ch i n a Ab s t r a c t Fo r t he pr o bl e m o f s he a r e r u p dr u m c u t t i ng r oc k i n r o o f i n t he r e gi on whe r e c o a l r oc k i n t e r f a c e i s b e n d e d ，a p a t h p l a n n i n g me t h o d o f s h e a r e r u p d r u m b a s e d o n v i r t u a l c o a l r o c k i n t e r f a c e wa s pr o po s e d． The me t ho d de f i n e s v i r t u a l c o a l r oc k i nt e r f a c e whi c h ha s r e pu l s i o n t o u p d r u m a n d v i r t ua l gr a v i t a t i o n a l f i e l d， s i m u l a t e s m o v i ng pr o c e s s o f s he a r e r u p d r u m a l o ng t he vi r t ua l c o a l r o c k i n t e r f a c e ， c a l c u l a t e s d i s c r e t e p o i n t s o f c u t t i n g p a t h t h r o u g h s i mu l a t i n g t h e mo t i o n o f s h e a r e r u p d r u m ，a n d o b t a i n s a s m o o t h c u t t i n g pa t h o f up d r u m b a s e d o n r e g r e s s i o n me t h od o f Ga u s s i a n ke r ne l mo de l a nd 1 2 c on s t r a i nt l e a s t s q u a r e b y t r a i n i n g t h e d i s c r e t e p o i n t s ．Th e s i mu l a t i o n r e s u l t s s h o w t h a t c u t t i n g p a t h o f s h e a r e r u p d r u m p l a nne d b y t he me t ho d c a n a v o i d up - d r um t o c u r o c k i n t he r e gi o n whe r e c o a l _ r oc k i nt e r f a c e i s be nd e f f e c t i ve l y． Ke y wo r d s s h e a r e r u p d r u m ； p a t h p l a n n i n g； v i r t u a l c o a l r o c k i n t e r f a c e；p a t h c u r v e r e g r e s s i o n； Ga us s i a n ke r n e l mod e l Z ，c on s t r a i nt 1 e a s t s qu a r e me t h od 收稿 日期 2 0 1 6 0 5 2 4 ； 修回 日期 2 0 1 6 0 8 2 O ； 责任编辑 李 明。 基金项 目 国家 自然科学基金资助项 目 5 1 0 7 4 1 2 1 。 作者简介 董剐 1 9 8 3 一 ， 男 ， 河北唐山人 ， 工程 师， 博士研究生 ， 现主要从事智能化综采工作面方面的研究工作 ， E - ma i l d g 5 5 9 4 a l i y u n ． c o rn。 2 0 1 6年 第 1 O期 董 刚等 基 于虚 拟煤 岩界 面 的采煤 机 上滚 筒路 径规 划 2 3 0引言 1 采 煤机 上滚 筒路 径规 划方 法 长壁采煤法综采工艺的工作面主要设备为采煤 机 、 刮板输送机和液压支架 ， 简称工作面“ 三机” 。采 煤机以刮板输送机为轨道在工作面往返运行 ， 上 、 下 2个 滚筒 分别 实 现沿 顶板 煤 岩界 面 落 煤 和 向刮 板 输 送机内拾煤。采煤机上滚筒 的落煤过程非常危险， 因此提 高 采煤 机 上滚 筒 落 煤 的 自动 化水 平 格 外 重 要 一 。 目前针对采煤机上滚筒 自动落煤的研究主要集 中在 顶板 煤 岩 界 面 识 别 及 上 滚 筒 截 割 路 径规 划 技 术 、 上滚筒 自动调高的随动控制技术等方面。在煤 岩界面识 别及上滚 筒截割路 径规划方 面 ， X U z P 等【 3 认为顶板煤岩界面是连续变化的 ， 基于人工示 教 ， 提 出了 记忆 截 割 方法 对 煤岩 界 面 进 行预 测 ； U w 等 提出了基于隐马尔科夫模 型的记忆截割 方法， 并通过仿真验证了该方法具有运算速度快、 预 测误 差 小等 优 点 ； WANG B P等 基 于小 波 包 能量 谱分析方法对工作面 的煤壁 图像进行处 理， 获得了 顶板 的煤岩界面曲线 ， 该方法降低 了设备振动对 图 像信号的干扰 ； R AL S TO N J C 采用红外成像及图 像特征提取方法识别煤岩界面 ， 降低 了煤尘对 图像 信号的干扰 ； QUAN G T等[ 7 提出了一种用三次样 条曲线优化滚筒截割路径 的方法 ， 使滚筒路径更光 滑 ， 并采用粒子群算法进行 了准确、 快速的求解。这 些方法能够实现对煤岩界 面的识别 ， 确定上滚筒 自 动落煤的定位 目标 ， 但都没能解决上滚筒根据煤岩 界面 自动调高的问题 。 针对采煤机滚筒调高系统随动控制方面的研究 较少 。F AN Q G等 采用动态模糊神经网络方法 ， 实现了采煤机调高液压系统对煤岩界面曲线的位置 跟随控制； S U X P等[ 9 采用 改进 的滑模控制策略 ， 实现了采煤机 滚筒对顶板煤岩 界面 的位 置跟 随控 制。以上研究虽然解决了采煤机上滚筒对顶板煤岩 界 面的快 速 跟随 问题 ， 但 未 能 充 分 考 虑 滚 筒 的外 观 尺寸及采煤机牵引速度的影 响 ， 导致上滚筒截割过 程中在顶板煤岩界面弯曲处极易割到顶板岩石 。针 对该问题 ， 本文提出了一种基于虚拟煤 岩界面的采 煤机上滚筒路径规划方法 。该方法首先基于人工势 场原理得出虚拟煤岩界面障碍 曲线 和 目标点口 n ] ， 以此规划具有等步距 的滚筒截割路径 的离散点 ； 其 次以截割路径的离散点为训练样本 ， 采用核最小二 乘回归方法获取滚筒截割路径函数[ 1 。 。 1 ． 1 采煤机 上 滚 筒截割路 径特 点 采煤机运行 过程 中上滚 筒跟踪顶板煤岩界面， 尽量扫落其下方的煤并避免割到顶板岩石。正常情 况下 ， 工作面顶板煤岩界面平整光滑 ， 此时上滚筒只 需保持一定的高度紧贴煤岩界面运行即可。当工作 面遇到断层时 ， 顶板煤岩界面会发生断裂或褶曲， 此 时上滚筒必须根据煤岩界面 的变化及 时调整高度， 否则 上滚 筒 必 然 割 到 过 多 的顶 板 岩 石 。如 图 1所 示 ， 顶板煤岩界 面出现弯曲情况时， 若采煤机上滚筒 仍然在煤岩界 面以下一个滚筒半径 R的距离范 围 内规划路径进行截割 ， 必然割到顶板岩石 。图 1中 截 界面 滚筒路径 _， - 、 ． 琐椒 煤 岩 界 回 ～ ／ ， ’ 、 、 、 ．． v ～ 半径为 R的滚筒 图 1 煤岩界面平移截割效果 可见当遇到工作面顶板煤岩界面弯 曲变形时， 规 划上 滚 筒 的截 割路 径不 能采 用平 移煤 岩界 面 的方 法 ， 而应充分考虑煤岩界面的形状和滚筒尺寸， 采用 能够更少或避免截割岩石 的方法。 1 ． 2虚 拟煤 岩界 面模 型 基于虚拟煤岩界面的采煤机上滚筒路径规划方 法借鉴了人工势场法思想 ， 在煤岩界面上 每隔一定 间距选取离散的点作为障碍物 ， 采煤机上滚筒作为 运动物体 ， 工作面的左端下方距顶板煤岩界面 1个 滚筒半径的点作为上滚筒运动 的起始点， 煤岩界面 中间弯曲处的极值 点作为临时 目标 点， 工作面的另 一 端右上方选取一点作 为上滚筒运动的终 目标点。 当上滚筒位于起始点向右运动时 ， 受到 向上的引力 F 、 当前临时 目标点 G。 的引力 F。 ， 、 终 目标点 G的 引力 F。 作用 ， 若接触到煤岩界面 ， 还受 到煤岩界面 的排斥力 F 作用 ， 运动过程 中依次逐个 到达临时 目标点 ， 并最终到达终 目标点 G， 完成路径规划 ， 如 图 2 所示 ， 其中 z为工作面长度， 为工作面高度 。 引力 F T是人为定义的恒力 ， 用 于保证 上滚筒 向右运动时能够 紧贴煤岩界 面； 向下的排斥力 F R 为上滚筒接触到的煤岩界面中选取的障碍物点排斥 力 的合力， 每个 障碍物点排斥力的大小与障碍物点 2 4 工矿 自动 化 2 0 1 6年 第 4 2卷 图 2基 于 虚 拟煤 岩界 面 的上 滚 筒 路 径 规 划 原 理 到上滚筒中心的距离成反 比， 方向由障碍物点指 向 上滚筒中心 ， 上滚筒未接触到的障碍物点排斥力为 0 ， 作用 是避 免上滚 筒运动 过程 中割 到过 多的顶 板岩 石 ； 当前 临 时 目标 点 G 的 引力 F 。 与 G1到上 滚 筒 中心 的距离成 正 比， 方 向 由上 滚 筒 中心 指 向 G ， 当 上 滚筒 到 达 G 时 ， F 。 。 一 0 ， 若 右 方 还 有 临 时 目标 点 ， 则同理对上滚筒产生引力， 作用是使上滚筒快速 覆盖煤岩界面的弯曲部分 ； 终 目标点 G 的引力 F。 与 G 到上滚筒 中心 的距离 成 正 比， 方 向 由上 滚 筒 中 心指向 G， 作用是保证上滚筒能够抵达工作面的另 一 端 ， 完成 路径 规划 。 上滚筒 当前所受的合力为 F z， 一 FG z， F ， FB z， FT 1 式 中 F 。 z ， 一 z ， 。 ， 卢为终 目标 点 的 引力 系数， z， 为上滚筒中心与终 目标点的距离， c 为终 目标点引力方 向的单位 向量 ； F 。 ， 一a p c ， --R ， 口为第 i个 临 时 目标 点 G 的引 力系数， 舳 z ， 为临时目标点 G 与上滚筒中心的距 离 ， 为 临 时 目标 点 引 力 方 向 的 单 位 向 量； 一 ．， 1 一 1 ， ． ， 一R ， N 为与上滚筒接触 的障碍点数 量 ， 叩 为障碍物点 的斥力 系数 ， 』D z， 为第 J个 障 碍物 点与上 滚 筒 中心 的距 离 ， r为上 滚 筒 半 径 可 调 节量 ， p 0 为障碍物点斥力起作 用的距 离范围， ， 为 第 J个障碍物点斥力方向的单位向量。 根据合力 F x， 的大小和方向更新上滚筒规 划 的路 径点 ， 更新 迭代公 式为 P升1 ， 一 P ， Ad F z， 2 式 中 P f z， 为上滚筒 中心在第 t 1步所处 的 位置； z， 为上滚筒 中心在第 t 步所处 的位置 ； △ 为迭代步长。 该 上 滚 筒 路 径 规 划 方 法 根 据 顶 板 煤 岩 界 面 情 况 ， 模拟了采煤机上滚筒在工作面沿顶板煤岩界面 从左端向右端的运动过程 ， 能够保证上滚筒紧贴煤 岩界 面 ， 并 避免 或减少 截割 到顶板 岩石 。 1 ． 3采 煤机 上滚 筒路 径 曲线 回归方 法 由于煤 岩界 面形状 变化 、 滚筒 位置 更新 、 步长选 择、 虚拟煤岩界面排斥力影响等原因， 获得的上滚筒 路径点存在一定波动 ， 无法形成光滑 的运动路径 曲 线 ， 需 要根据 得 到的路径 点进行 回归 ， 以获得 较为 光 滑的上滚筒路径。采用基于高斯核模型 的 z 。约束 最小二乘回归方法。该方法具有较好 的泛化能力 ， 满足上滚筒路径规划在连续性、 光滑性方面的要求 。 首 先确定 上滚筒 路径 规划采 用 的高 斯核模 型 I 一 O k K ， 磊 l 1 ， n 、 1 K c ，磊 一 x p 一 式中 为回归的函数； 为样本点个数 ； 为高 斯模型的第 k 个参数； K ， 为核函数； 磊 为第 k个 样本点； ll ll 为 2 范数； 为高斯核函数的带宽。 然后采用 l 约束最小二乘 回归方法求解高斯 核模型的参数 口 一 ， 0 。 ， ⋯， 。l 约束最小二乘 的 目标 函数 为 一 a r g mi n [ J 。 l l 。 ] 4 式中 J 0 为训练样本的拟合程度 ； l l 0 l l 为模 型 的复杂 程度 ， 为 正则化参 数 。 对式 4 求关于参数 D的偏微分 ， 并令其等于 0 ， 可得高斯核模型的参数解 式 中 r K ， l K ， I ； 一 一 方 为 核 矩 阵 ， K Z l ， ⋯ K 1 ， K ， ⋯ K ， L K 毛， K ， ⋯ 阶单位矩阵 ； 为样本输出。 K ， 5 一 ； J为 由式 5 可知， z 。约束最小二乘方法通过矩 阵 西 与 J相 加 提 高 了正则 行 ， 进 而 可 以 更 加稳 定 地求逆矩阵 。 通 过该 回归方 法得 到的采煤 机上 滚筒路 径 曲线 为一条光滑曲线， 并且在顶板煤岩界面弯曲处 ， 采煤 机上滚筒 中心点在落煤过程 中沿该路径曲线运行 ， 可 有效避 免截 割到顶 板岩石 。 2仿真 结果及 分析 按照某采煤工作面的实际情况设置仿真实验参 数 工作面采长为 1 8 0 m， 煤层厚度为 3 I T I ， 工作面 中部顶板煤岩界面有一处落差为 1 ． 3 m 的断层 ， 采 煤机 上滚 筒 直 径 为 2 r n 。上 滚 筒 从 工 作 面 左 端 起 2 0 1 6年 第 1 O期 董刚等 基于虚拟煤岩界面的采煤机上滚筒路径规划 2 5 始 ， 向右 运 行 至 工作 面 右端 ， 利 用 Ma t l a b对 采煤 机 上滚筒路径进行规划 。由于煤层顶板平整部分 的上 滚筒路径规划较为简单 ， 只需将煤岩界面向下平移 1个滚筒半径即可 ， 所 以仿真过程 中重点关 注断层 区域 的上滚 筒 路径 规划 情况 。 基于虚拟煤岩界面的采煤机上滚筒路径规划仿 真 实验 步 骤如 下 。 1 在煤岩界面上每隔 0 ． 1 m选取 1个障碍物 点 ， 计 算 煤岩 界面 的极 大点 和极 小 点 ， 作 为 上滚 筒运 动 的临时 目标 点 。 2 配置各种参数 ， 具体见表 1 。 表 1 仿真参数配置 参数 卢 口 A d ／ m A I FT I ／ N O o ／ 取 值 1 ． 8 1 ． 8 1 ． 2 0 ． 0 5 0 ． 3 0 ． 2 0 ． 8 0 ． 0 6 3 根 据 虚拟 煤岩 界 面方 法规 划 上 滚筒 路 径 曲 线 ， 如 图 3所 示 。 可 看 出 断 层 位 于 工 作 面 3 6 ～ 5 7 r f l 处 ， 落差 1 ． 3 12 1 。基 于人 工 势 场 法原 理 直 接 规 划出来的上滚筒路径点存在频繁的上下摆动， 无法 满足上滚筒运动需求。 g 趟 ．暄 暄 世 H 吕 瑙 幄 暄 H a 整个断层 区域 的路径点规划 b 局 邵 放 大 的 路 径 点 规 划 图 3 基于人工势场法 原理规划 的上滚筒路径 曲线 4 针 对 图 3中规 划 的 上 滚 筒 路 径 曲线 ， 采 用 基于高斯核模型的 l 约束最／ b--乘法进行回归 ， 结 果 如 图 4所示 。 回归 的上 滚筒 路 径 曲线在 水平 区域 位 于煤岩界面曲线向下平移 1 个上滚筒半径所得曲 线 平 移 曲线 的下 方 ， 这 是 由基 于 虚 拟 煤 岩 界 面 的 采煤机上滚筒路径规划方法中所设的障碍物影响范 围所致 ， 当 p o 一0 ． 0 6时 ， 规划 的上滚 筒路径 曲线与 平移 曲线 的差值为 0 ． 0 4 m。从图 4可看 出， 回归的 上滚筒路径曲线较为光滑 ， 并成 功避免 了上滚筒截 割到顶板岩石 ， 而平移 曲线无法避免上滚筒截割到 顶 板岩 石 。 g {蟋 幢 嚏 世 H 3 结语 图 4 上滚筒截割路径 回归 曲线 以智能综采工作面采煤机上滚筒运动的路径规 划为工程背景 ， 以避免采煤机上滚筒截割到顶板岩 石为 目的 ， 研究了一种基于虚拟煤 岩界面 的采煤机 上 滚筒 路径 规划 方 法 ， 通 过 建 立 虚 拟煤 岩 界 面 模 型 模拟了上滚筒跟随煤岩界面落煤 的运动过程， 获取 上滚筒截割路径的离散点 ， 并采用基于高斯核模型 的 z 。约束最小二乘 回归方法对规划的上滚筒截割 路径 进行 回归 ， 得 到光 滑 的上滚筒 截割 路径 曲线 ， 以 避免采煤机上滚筒截割到顶板煤岩界面弯曲区域的 岩 石 。该 方 法 的应 用 减少 了上 滚筒截 割顶 板岩 石 的 量 ， 进而降低 了采煤机摇臂的损耗 ， 并减少了工作面 生产原煤的矸石含量 ， 提高了煤质。 参 考文献 [1] 王金华 ， 黄乐亭 ， 李 首滨 ， 等． 综 采工 作面智 能化 技术 与装 备 的 发 展 [ J ] ． 煤 炭 学 报 ， 2 o 1 4 ， 3 9 8 1 4 1 8 1 4 23 ． [ 2] J ONA THON R， D AVI D R， C HAD H， e t a 1 ． S e n s i n g f o r a d v a n c i n g mi n i n g a u t o ma t i o n c a p a b i l i t y a r e v i e w o f u n d e r g r o u n d a u t o ma t i o n t e c h n o l o g y d e v e l o p me n t [ J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f Mi n i n g S c i e n c e ＆ Te c h n o l o g y，2 0 1 4， 2 4 3 3 0 5 3 1 0 ． [ 3] X U Z P， wA NG z B， J I N P E NG M I ． S h e a r e r s e l f - a d a p t i v e me mo r y c u t t i n g E J ] ． J o u r n a l o f C h o n g q i n g Un i v e r s i t y， 2 0 1 1 ， 3 4 4 1 3 4 1 4 0 ． [4] u W ， L UO C， YA NG H， e t a 1 ． Me mo r y c u t t i n g o f a d j a c e n t c o a l s e a ms b a s e d o n a h i d d e n Ma r k o v mo d e l E J ] ． Ar a b i a n J o u r n a l o f Ge o s c i e n c e s ， 2 0 1 4 ， 7 1 2 50 51 - 5 06 0． [5] WA NG B P ， WANG Z C， L I Y X ． Ap p l i c a t i o n o f wa v e l e t p a c k e t e n e r g y s p e c t r u m i n c o a l r o c k i n t e r f a c e r e c o g n i t i o n[ J ] ．K e y E n g i n e e r i n g Ma t e r i a l s ，2 0 1 1 ， 47 4 4 76 1 1 03 1 1 06 ． [6] RA L S T ON J C ．A u t o ma t e d l o n g wa l l s h e a r e r h o r i z o n 第 4 2卷 第 1 O期 2 0 1 6年 1 O月 工矿 自 动 化 I n d u s t r y a n d M i n e Au t o ma t i o n Vo 1 ． 4 2 No ． 1 0 Oa t ． 2 0 1 6 文章 编号 1 6 7 1 2 5 1 X 2 0 1 6 1 0 0 0 2 6 0 4 D OI 1 0 ． 1 3 2 7 2 ／ j ． i s s n ． 1 6 7 1 2 5 1 x ． 2 0 1 6 ． 1 0 ． 0 0 6 李嫒嫒 ， 王海艳， 朱 青青， 等． 煤岩特性对 掘进机截 割头载荷 的影 响分析[ J ] ． 工矿 自动化， 2 0 1 6 ， 4 2 1 0 26 29 ． 煤岩特性对掘进机截割头载荷的影响分析 李媛媛 ， 王海艳 ， 朱青青 ， 董丽 ， 钟佩思 1 ． 青岛黄海学院 机 电工程学院，山东 青岛 2 6 6 4 2 7 ； 2 ． 山东科技大学 机械电子工程学院，山东 青岛 2 6 6 5 9 0 摘要 针对煤岩条件对掘进机截割头载荷的影响问题 ， 提 出采用有限元仿真方法对截割头截割过程进行 动态仿真分析 。以煤岩普 氏系数 为煤岩特性参数 ， 经仿真得到不同煤岩条件下的截割头动态载荷 ， 通过分析 得到 了截割头三向力随煤岩普氏系数的变化规律 ， 即截割头载荷随煤岩普氏系数的增加而增大， 且当煤岩的 普氏系数增大到一定程度时， 截割头的牵引阻力将成为截割头的最大载荷 ， 而侧 向力一直处于较低的水平。 关键词 掘进机 ； 截割头； 煤岩特性 ；栽荷分析；普氏系数 中图分类 号 TD 4 2 1 文献标 志码 A 网络 出版 时 间 2 0 1 6 0 9 3 0 1 0 1 6 网络 出版地 址 h t t p ／ ／ w ww． c n k i ． n e t ／ k c ms ／ d e t a i l ／ 3 2 ． 1 6 2 7 ． TP ． 2 0 1 6 0 9 3 0 ． 1 0 1 6 ． O 1 6 ． h t ml I n f l ue n c e a n a l y s i s o f c o a l a nd r o c k p r o p e r t i e s o n r o a d he a de r c u t t i n g h e a d l o a d L I Yu a n y u a n ， W ANG Ha i y a n ， ZHU Qi n g q i n g ， DONG Li ， Z HONG Pe i s i 1 ． S c h o o l o f M e c h a n i c a l a n d El e c t r i c a l En g i n e e r i n g，Qi n g d a o Hu a n g h a i Un i v e r s i t y，Qi n g d a o 2 6 6 4 2 7 ， Ch i n a；2． Sc h o ol o f M e c ha n i c a l a nd El e c t r o n i c Eng i n e e r i n g，Sh a nd o ng Uni v e r s i t y o f S c i e n c e a n d Te c h n o l o g y ，Qi n g d a o 2 6 6 5 9 0，Ch i n a Ab s t r a c t Fo r i n f l ue nc e o f c o a l a nd r o c k c on di t i o ns o n r o a dh e a d e r c u t t i n g he a d l o a d，f i n i t e e l e m e nt s i m ul a t i o n me t h od wa s pr o po s e d t o s i mul a t e d y na mi c c u t t i ng p r o c e s s of c ut t i ng he a d． Dy n a mi c c u t t i ng l oa ds we r e go t t e n u nde r d i f f e r e n t c o a l a n d r o c k c o n di t i o ns b y t a k i ng f i r m ne s s c o e f f i c i e n t a s c oa l a nd r o c k pr o pe r t y p a r a me t e r ，a n d r e l a t i o ns hi p b e t we e n t h r e e a x i s f or c e o f c u t t i n g he a d a n d f i r mne s s c o e f f i c i e n t wa s 收稿 日期 2 0 1 6 - 0 4 2 1 ； 修 回日期 2 0 1 6 0 8 2 O ； 责任编辑 李明 。 基金项 目 山东省 自然科学基金资助项 目 Z R 2 0 1 5 E M0 4 2 。 作者简介 李嫒嫒 1 9 7 9 一 ， 女， 山东莱州人 ， 副教授 ， 硕士， 主要从事机械设 计制造与仿真研究方面的工作 ， E - ma i l l i y u a n y u a n o 9 0 8 1 6 3 ． c o m。 [ 7] [8] [9 ] c ont r o l u s i ng t h e r ma l i nf r a r e d ba s e d s e a m t r a c k i n g [ C ] ／ ／ I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o n Au t o ma t i o n S c i e n c e E n g i n e e r i n g ，S e o u l ， 2 0 1 2 2 0 2 5 ． QUAN G T， TAN C， H0U H C， e t a 1 ． Cu t t i n g p a t h p l a n n i n g o f c o a l s h e a r e r b a s e o n p a r t i c l e s wa r m t r i p l e s p l i n e o p t i mi z a t i o n I- J ] ． C o a l S c i e n c e Te c h n o l o g y 。 2 0 1 1 3 7 7 7 9 ． FAN Q G， LI W ， WANG Y Q， e t a 1 ． C o n t r o l s t r a t e g y f o r a n i n t e l l i g e n t s h e a r e r h e i g h t a d j u s t i n g s y s t e m[ J ] ． Mi n i n g S c i e n c e＆ Te c h n o l o g y ， 2 0 1 0 ， 2 0 6 9 0 8 9 1 2 ． S U X P。LI W ． S l i d i n g mo d e r o b u s t n e s s c o n t r o l s t r a t e g y o f s h e a r e r h e i g h t a d j u s t i n g s y s t e m u n d e r g r o u n d c o a l mi n e s [ J ] ．J o u r n a l o f T h e o r e t i c a l Ap p l i e d I n f o r ma t i o n Te c h n o l o g y，2 0 1 3 ， 1 2 2 l, l O ] [ 1 1 ] 1, 1 2 ] [ 1 3 ] 30 4 3 08 ． KHATI B O． Re a l t i me o bs t a c l e a v oi d a nc e f or ma n i p u l a t o r s a n d mo b i l e r o h o t s l, J ] ．I n t e r n a t i o n a l J o u r n a l o f Ro b o t i c s Re s e a r c h， 1 9 8 5 ，1 5 5 0 0 - 5 0 5 ． LI C，J I ANG X，WANG W ，e t a 1 ．A s i mp l i f i e d c a r - f o l l o wi n g mo d e 1 b a s e d o n t h e a r t i f i c i a l p o t e n t i a l f i e l d I- J ] ． P r o c e d i a E n g i n e e r i n g ， 2 0 1 6 ， 1 3 7 1 1 3 2 0 ． S UN L G，B I S S ER C C D， CHU Q P，e t a 1 ．A n o v e 1 o n l i n e a d a p t i v e k e r n e l me t h o d wi t h k e r n e l c e n t e r s d e t e r mi n e d b y a s u p p o r t v e c t o