本项目以综采工作面核心装备—刮板输送机为研究对象，以实现综采工作面无人化采矿为目标，开展综采工作面刮板输送机直线度测量方法及控制策略研究。利用非线性动力学理论构建采煤机动力学模型及捷联惯导系统方程，探寻复杂工况下的SINS振动误差补偿策略，构建采煤机姿态下刮板输送机曲率解算模型；通过研究采矿机群运动学规律，探寻综采工作面超宽带链式优化部署策略，构建SINS/UWB采煤机组合定位系统，分析SINS与UWB异步数据传输特性，进行组合定位系统异步数据融合模型构建，建立采煤机位姿下刮板输送机直线度解算策略；开展液压支架电液系统推溜控制策略及其液压缸行程监测方法研究，据此提出多截割循环下的刮板输送机销耳间隙误差补偿方法，搭建综采“三机”协同定位实验平台，实现刮板输送机直线度的精确控制。研究成果可为综采工作面采矿机群协同自动化提供理论支撑，同时可为同类封闭环境下移动目标协同定位与控制奠定理论与实验基础。

刮板输送机是采煤机的行走轨道，轨道直线度在采煤机协同作业中起着极其重要的作用。刮板输送机轨道不平顺会使采煤机和刮板输送机承受很大的切割阻力和运行阻力。另外，轨道不平顺或变形是造成安全事故的关键因素之一。因此，刮板输送机的直线度控制具有重要 的理论意义和工程应用价值。本项目严格按照时间表围绕项目预定研究内容和目标进行研究，并在相关方面进行了扩展，实现了以下目标：矿井封闭环境下刮板输送机直线度精确测量以及直线度控制策略。首先，运用航位推算手段建立了刮板输送机形态检测模型，随后针对强振动环境下SINS初始对准算法性能下降的问题，提出了高效、高精度的SINS初始对准算法。其次，建立了SINS/WSN融合下的刮板输送机直线度检测状态空间模型，采用无迹卡尔曼滤波算法对刮板输送机的位姿进行有效估计。针对超宽带无线定位系统在复杂坏境中出现的定位数据丢失以及粗大误差等导致SINS /UWB组合系统定位精度下降的问题，提出了一种基于超宽带定位系统容错判断的组合定位方法，其中采用运动学约束以及容错定位的手段对累积误差以及粗大误差进行补偿。最后，研究了刮板输送机和液压之间的销耳间隙和联动效应，并在此基础上详细推导了销耳间隙和联动效应的误差补偿模型。为了进一步提高刮板输送机的控制精度，采用模糊自适应PID控制策略对PID参数进行在线整定，并搭建实验台验证刮板输送机直线度控制实验的有效性。本项目成果将有助于井下综采工作面自动化的发展。本项目研究过程中共发表论文15篇（全部标注本项目批准号U161010021），其中SCI收录论文6篇，EI收录论文5篇，会议论文2篇，中文核心论文2篇；申请发明专利12项，已获授权2项；申请并授权软件著作权2项；培养博士研究生4名，硕士研究生4名。

按支护与割煤、移架、推移输送机三个主要工序的配合方式不同，综采工作面有及时支护方式和滞后支护方式。

1.及时支护

采煤机割煤后，支架依次或分组随机立即前移支护顶板，输送机随移架逐段移向煤壁，推移步距等于采煤机截深。这种支护方式，推移输送机后，在支架底座前端与输送机之间要富裕一个截深的宽度，工作空间大，有利于行人、运料和通风；但增大了工作面控顶宽度，不利于控制顶板。为此，有的综采设备，其支架和输送机采用插底式和半插底式配合方式。

插底式支架在前移时，将底座前段插入输送机机槽下方，推移输送机后，底座前端与机槽相接，取消了一个截深的宽度，适用于稳定性差的顶板。但过风断面小，行人运料不便，同时增加了机槽高度，不利于装煤。为克服插底式装煤困难的缺点，后又研制了半插底式支架，机槽向煤壁倾斜。

2.滞后支护。

割煤后输送机首先逐段移向煤壁，支架随输送机前移，二者移动步距相同。这种配合方式在支架底座前端和机槽之间没有一个截深富裕量，比较能适应周期压力大及直接顶稳定性好的顶板，但对直接顶稳定性差的顶板适应性差。在我国使用较少 。

上下端头处的暴露面积大，时间长，并且此处设有输送机机头或机尾，在下出口还搭接有转载机，都要求有较大的空间，该处的顶板维护效果直接影响着安全生产和设备效能的发挥，为此必须选择合适的支护方法。端头支护方法，归纳起来有三种：一是用单体支柱与托梁支护；二是用单体液压支柱与十字铰接顶梁配合支护；三是用端头液压支架支护。

用单体支柱与托梁的支护方法。巷道用木棚支护，先在木梁下方沿走向架设三排金属铰接顶梁，一梁一柱，用单体液压支柱支撑，在工作面前方挑二排，巷道上下帮各一排。在采空区处设有密集支柱，以便加强支护和挡矸。在端头处和支架前设有三根工字钢托梁，一端架在液压支架前梁端的托座上，以维护输送机的搭接处。这种方法基本控制了端头处的顶板，但工作量较大，木板梁不能回收，坑木消耗大。

用单体液压支柱配十字顶梁的支护方法。上下两巷断面较大，工作面超前10-20m用其替换平巷内的拱形支护，如果顶板破碎，在替换支护时，需铺设金属网。十字顶梁前后左右都相互铰接，形成网状支护系统，整体性好，支柱受力均匀，倒换支柱方便，不易失稳，在支护期间，没有反复支撑顶板，顶板完整性较好。在输送机机头上的铰接顶梁下部设两对木托梁加强支护，木梁在移机头时两梁交替前移，平时一梁三柱，移机头时一梁二柱，以便保证移机头时有较大的空间。显然，这种端头支护方法比前一种只用托梁的方法较为安全可靠。缺点是支护和撤除全靠人工作业，工作量较大，倒换支柱时间长。但此法装备简单，操作方便，使用可靠，安全性能好，对工作面地质变化的适应性强，如遇工作面长度稍有变化，不会出现挤架或空架现象，仍是一种效果较好、较实用的端头支护方法。

回采巷道支护形式对端头支护也有较大的影响。如工作面运输平巷顶板用锚杆、钢板梁和塑料网，两帮用聚氨脂木锚杆或砂浆锚杆配以托板和竹笆，形成一种锚杆、锚梁、梁托网、网护顶的支护形式，可大大简化工作面下出口的维护，改善端头安全作业条件，给工作面安装使用端头支架创造良好条件 。