获得能够反映中部槽煤流截面积随时间和空间变化的煤流特征是实现刮板输送机自适应调速控制的基础。在基于传感器的煤流特征研究中，受传感器监测范围有限的影响，只能获得小范围的煤流特征，无法对刮板输送机整机煤流特征进行研究。在基于模型仿真的煤流特征研究中，可从理论上计算采煤机截割煤量，模拟刮板输送机运载煤流过程，预测中部槽各位置的煤流特征，但目前模型仿真缺乏对开采工艺的考虑，虽然部分学者提出了总运载煤流质量的预测方法，却忽略了运载过程煤流的装卸对总运载煤流质量的影响，未能预测刮板输送机整机的煤流时空分布。

       本文结合综采工作面开采工艺，给出了不同装载方式在各工艺段的刮板输送机瞬时装载体积、截面积的数学模型，基于装载位置、装载长度和瞬时装载截面积建立了刮板输送机煤流时空分布预测模型，可实现对整机煤流时空分布的预测。

       刮板输送机煤流时空分布指中部槽上煤流截面积随时间和空间的变化，能够反映任意时刻刮板输送机任意位置的煤流截面积。利用建立的瞬时装载体积、截面积计算模型，模拟运载过程的煤流变化，可建立煤流时空分布预测模型，如下图所示。根据采煤机、刮板输送机的机械结构参数和运行参数，计算前滚筒截割装载、后滚筒截割装载和刮板输送机推移浮煤装载3种装载方式的瞬时装载体积、装载长度、瞬时装载截面积、装载位置。初始煤流经过煤流平移后，根据3种装载方式的装载位置、装载长度、瞬时装载截面积完成装载煤流叠加，装载后的煤流分布作为初始煤流分布进行下一时刻的煤流平移，如此循环可得各个时刻的刮板输送机煤流分布。

       将某煤矿综采工作面现场采煤机和刮板输送机的运行数据作为刮板输送机煤流时空分布预测模型的输入参数，仿真预测煤流时空分布并计算过煤量。

       以采煤机和刮板输送机的相关参数作为煤流时空分布预测模型的输入参数，从而获得刮板输送机煤流时空分布，如下图所示。

       根据煤流时空分布计算刮板输送机过煤量，结果如下图所示。可看出：① 累计过煤量预测结果和现场数据变化趋势相同，但因现场各种无法预测的突发情况致使现场数据出现微小波动，而预测结果则较为平稳；现场过煤量为288.61 t，预测结果为261.92 t，误差为9.24%。② 进刀过程（0—3 min）平均误差为13.19%，上行阶段（3—21 min）平均误差为13.78%，总体平均误差为13.69%，预测结果与现场数据整体变化趋势相同且误差不到20%。

       王世博，中国矿业大学机电工程学院教授，博士，江苏特聘教授，江苏省“333高层次人才培养工程”第三层次培养对象，中国自动化学会智慧矿山专业委员会委员，中国机械工程学会矿山机械分会理事，《工矿自动化》杂志编委。主要从事矿山智能装备、煤岩截割与摩擦方面的研究。承担工信部产业基础再造和制造业高质量发展专项课题、山西省重点研发计划课题、内蒙古重点研发计划课题；承担并完成国家重点研发计划课题1项、国家自然基金面上项目、863计划课题子课题、国家自然基金联合基金项目和青年基金项目、教育部蓝火计划项目、山西省煤基重点科技攻关重点项目子课题及企业委托等多项项目。获国家技术发明二等奖1项、中国机械工业科技进步一等奖1项、山西省科技进步二等奖1项、教育部科技进步二等奖1项。以第一作者或通信作者发表论文100余篇，以第一发明人授权发明专利20余件。

       第一作者：陈书航（1999—），男，河南鹤壁人，博士研究生，主要研究方向为刮板输送机智能监测与控制、硬件在环仿真，E-mail：TS21050003A31@cumt.edu.cn。

陈书航，王世博，葛世荣，等. 综采工作面刮板输送机煤流时空分布研究[J]. 工矿自动化，2024，50（9）：98-107.

CHEN Shuhang, WANG Shibo, GE Shirong, et al. Study on the spatiotemporal distribution of coal flow in the scraper conveyor of fully mechanized mining face[J]. Journal of Mine Automation，2024，50（9）：98-107.