煤岩界面识别技术使采煤机在截割作业时具有自动追踪煤岩界面的能力,即采煤机按照顶板和底板的变化规律或者按照人们设定的规律自动调节采煤机滚筒高度。可靠的识别系统有巨大的经济效益以及安全价值,能提高煤层回采率;减少矸石、硫等成分的含量,提高原煤质量;减少设备磨损,延长机器寿命,提高设备可靠性;减少工作面工人数量,实现"无人跟机作业"的开采场景,实现煤矿区采煤工作面智能化开采。大量学者对基于振动信号的煤岩界面自动识别技术进行研究,但尚未有成熟的产品很好的满足采煤工作面的实际需求。由于实验条件以及现实情况的限制,导致很多方法都停留在实验室以及理论层面,未能把理论与实践很好的结合在一起。鉴于此本文依托煤机企业与煤矿企业的优势,研制了新型采煤机摇臂截割振动信号采集与识别装置,与采煤机电控系统通讯,采集采煤机不同负载时振动信号并关联存储采煤机实时工况信息。本文叙述了采煤机的工作原理、分析了采煤机滚筒破煤原理,利用采煤机截割振动信号采集与识别装置采集采煤机截割作业时,摇臂振动信号并进行分析与处理,得出:采煤机截割负载类型变化时,Y轴方向振动信号最为敏感;通过归一化处理后,振动信号时域特征值有短时能量、时域峭度指标及短时过零率;振动信号频域特征值有信号倒频谱距离Dcep,及第一 Mel尺度滤波器的Mel尺度倒谱系数MFCC。论文完成的主要工作和结论:(1)详细地论述了基于振动信号的煤岩界面识别技术研究现状,指出实现智能化开采、工作面无人化的煤矿生产要求亟需综采设备采煤机煤岩界面自动识别技术,提出了基于采煤机截割特性分析的研究内容、方案及技术路线。(2)在研究采煤机振动信号产生机理与传播特性的基础上,研制了新型采煤机振动信号采集与识别装置,采集装置安装处采煤机三轴振动信号,在MG900/2400-WD采煤机上测试,采集并记录了大量高精度数据。(3)利用采煤机截割振动信号采集与识别装置获取的采煤机状态信息,利用数字信号处理技术,对振动信号进行时域、频域波形分析,振动特性与割煤、割岩工况下的测试数据分析,负载与振动信号时域、频域特征值提取以及不同工况下的时域与频域特征对比分析,确定时域、频域特征值完成对采煤机截割负载的识别。最后,对论文的主要研究工作和创新性成果进行了总结,并对下一步的研究工作进行了展望。