專利名稱：一種薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法，屬于煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國家及行業(yè)對薄煤層自動化開采的重視，有些企業(yè)加大了對薄煤層開采技術(shù)的研究力度，進(jìn)行了卓有成效的嘗試及試驗(yàn)。在頂?shù)装鍡l件好的情況下，已經(jīng)基本實(shí)現(xiàn)支架跟隨采煤機(jī)的自動化移架、推移刮板輸送機(jī)等作業(yè)，而采煤機(jī)的各種調(diào)整尚需人工干預(yù)。即使是這種程度的自動化作業(yè)，也不能實(shí)現(xiàn)常態(tài)化的作業(yè)，只能是部分時段的作業(yè)。其中急需解決的關(guān)鍵因素之一就是煤巖識別技術(shù)。為了實(shí)現(xiàn)無人工作面采煤機(jī)滾筒的自動調(diào)高，需要解決煤巖界面自動識別技術(shù)，使得采煤機(jī)在行進(jìn)過程中可根據(jù)煤層的賦存彎曲程度自動調(diào)節(jié)滾筒高度，正常割煤，避免滾筒割到頂、底板的巖石，實(shí)現(xiàn)高效率割煤。此項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)是實(shí)現(xiàn)無人自動化開采的前提條件，是解決綜采工作面自動化開采最迫切的需要，國內(nèi)外對此進(jìn)行了多種方式的研究，包括天然Y射線、振動頻譜傳感系統(tǒng)、測力截齒、同位素、噪聲、紅外線、紫外線、超聲波、無線電波、雷達(dá)探測等，有些是理論上的研究，有些進(jìn)行了試驗(yàn)但結(jié)果不太理想，遠(yuǎn)未達(dá)到應(yīng)用的程度。雖然有報導(dǎo)涉及滾筒自動調(diào)高方法和系統(tǒng)，提出在采煤機(jī)機(jī)身上安裝有控制器，在該控制器中存儲有識別各種煤巖介質(zhì)所需截割力響應(yīng)值、各截割狀態(tài)持續(xù)時間最大值和滾筒高度預(yù)設(shè)值。但使用預(yù)設(shè)值并不是一個薄煤層實(shí)用的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明目的是 ，為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供更實(shí)用的薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法。本發(fā)明的技術(shù)方案是:薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法，應(yīng)用于煤層自動化綜采工作面且煤巖硬度相差較大的環(huán)境，I)在采煤機(jī)截割電動機(jī)上安裝電流傳感器，先帶采煤機(jī)割一刀作為示范刀，記錄其中割到煤層與巖層后各自的電流值情況，此電流值作為煤層與巖層電流限值；2)采煤機(jī)進(jìn)刀后前滾筒搖臂自動上擺，采煤機(jī)后滾筒自動向下擺，通過檢測電流波動范圍，識別煤巖層，以煤與巖層不同的電流限值自動調(diào)整采高；通過裝在采煤機(jī)截割電動機(jī)上的電流傳感器來監(jiān)測采煤機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，采煤機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷對于煤層和巖層是不同的，當(dāng)割到巖層時，載荷明顯上升，電流波動變大，根據(jù)示范刀割煤過程中記錄下來的采煤機(jī)截割煤巖時的電流數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)值來進(jìn)行煤巖界面的識別，在識別煤巖界面并割過巖層的情況下，采煤機(jī)搖臂擺動前后滾筒的高度，即采煤機(jī)截割至煤巖界面時前滾筒搖臂自動下擺；后滾筒搖臂自動上擺一個角度，使采煤機(jī)截割煤層時的電流數(shù)據(jù)在割到煤層內(nèi)的電流值或不超過割到巖層電流值的范圍內(nèi)采煤。達(dá)到搖臂可以根據(jù)煤厚自動調(diào)整采高的目的。
進(jìn)一步地，所述的識別煤巖層，當(dāng)監(jiān)測到的電流變化，有明顯的波動，且電流值大小在示范刀中割到頂板巖層的電流值范圍，則認(rèn)為已經(jīng)截割到巖層；當(dāng)截割電流基本平穩(wěn)，且大小在示范刀割煤層時電流限值范圍之內(nèi)，則認(rèn)為截割在煤層。則搖臂停止擺動當(dāng)前后滾筒搖臂都停止擺動后，采煤機(jī)向前割煤。進(jìn)一步地，當(dāng)截割電流基本平穩(wěn)，采煤機(jī)向前割煤一段時間或前進(jìn)一段距離S后，前滾筒搖臂自動上擺或/與后滾筒搖臂自動下擺擴(kuò)大采煤區(qū)域，使采煤機(jī)截割煤巖時的電流數(shù)據(jù)在割到煤巖層的巖層電流值時，前滾筒搖臂自動下擺或/與后滾筒搖臂自動上擺一角度，采煤機(jī)向前割煤且電流值大小在示范刀割煤時電流限值范圍之內(nèi)，則采煤機(jī)搖臂停止擺動向前割煤。進(jìn)一步地，所述的自動調(diào)整采高，采煤機(jī)進(jìn)刀后前滾筒搖臂自動上擺，擺動速度設(shè)為0.2度每秒，當(dāng)識別截割至巖層時，前滾筒搖臂自動下擺，擺動速度設(shè)為0.1度每秒；采煤機(jī)后滾筒自動向下擺，擺動速度設(shè)為0.2度每秒，當(dāng)識別截割至巖層時前滾筒搖臂自動上擺，擺動速度設(shè)為0.1度每秒。本發(fā)明的有益效果是:在煤巖硬度相差較大的采煤工作面，通過安裝在截割電動機(jī)上的電流傳感器監(jiān)測電流信號，根據(jù)信號判斷是否割到巖層，從而確定煤巖界面及自動調(diào)整采高，避免滾筒割 到頂、底板的巖石，實(shí)現(xiàn)高效率割煤，有利于實(shí)現(xiàn)工作面的無人化操作。本發(fā)明根據(jù)示范刀割煤過程中記錄下來的采煤機(jī)截割煤巖時的電流數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)值來進(jìn)行判別。在識別煤巖界面的情況下，流程注重反饋，采煤機(jī)可以根據(jù)煤厚自動調(diào)整采高，提高采出率。


圖1為本發(fā)明方法流程圖；圖2為具體進(jìn)刀過程中煤巖界面識別及自動調(diào)整采高示意圖；圖2a所示采煤機(jī)進(jìn)刀后前滾筒9搖臂3自動上擺時，可能割到巖石；圖2b (I)和圖2b (2)所示，已經(jīng)割到巖石；圖2c (I)所示采煤機(jī)前滾筒9搖臂3自動向下擺動；圖2c (2)所示采煤機(jī)后滾筒10搖臂自動向上擺動圖3為電流傳感器安裝示意圖。圖中:滾筒1、搖臂2、電流傳感器3、固定減速箱4、截割電動機(jī)5、頂板巖層6、煤層7、底板巖層8、前滾筒9、后滾筒10。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實(shí)施作進(jìn)一步的描述:現(xiàn)階段采煤機(jī)多使用三相交流異步電動機(jī)，三相交流異步電動機(jī)功率的計算公式為:P = η拉n COS Φ，可以看出電動機(jī)的功率與電流有近似的線性關(guān)系。實(shí)施例1:具體方法步驟如下:a、應(yīng)用于煤層自動化綜采工作面且要求煤巖硬度相差較大，如圖3所示在截割電動機(jī)5上安裝電流傳感器3 ；b、先帶采煤機(jī)割一刀作為示范刀，記錄其中割到煤層與巖層后各自的電流情況，記錄電流限值；C、如圖2a所示采煤機(jī)進(jìn)刀后前滾筒9搖臂3自動上擺，擺動速度設(shè)為0.2度每秒；d、當(dāng)監(jiān)測到的電流明顯變大，有明顯的波動，且大小在示范刀中割到頂板巖層6的電流范圍之內(nèi)，則認(rèn)為已經(jīng)割到巖石如圖2b (I)所示；e、如圖2c(l)所示采煤機(jī)前滾筒9搖臂3自動向下擺動，擺動速度為0.1度每秒；當(dāng)截割電流基本平穩(wěn)，且大小在示范刀割煤時電流的范圍之內(nèi)，則搖臂停止擺動；f、如圖2a所示與c同時進(jìn)行的是采煤機(jī)后滾筒10搖臂自動向下擺，擺動速度設(shè)為0.2度每秒；當(dāng)監(jiān)測到的電流明顯變大，有明顯的波動，且大小在示范刀中割到底板巖層8的電流范圍之內(nèi)，則認(rèn)為已經(jīng)割到巖石如圖2b (2)所示；g、如圖2c (2)所示采煤機(jī)后滾筒10搖臂自動向上擺動，擺動速度為0.1度每秒；當(dāng)截割電流基本平穩(wěn)，且大小在示范刀割煤時電流的范圍之內(nèi)，則搖臂停止擺動；h、當(dāng)前后滾筒搖臂都停止擺動后，采煤機(jī)向前割煤如圖2d所示。J、當(dāng)截割電流基本平穩(wěn)，采煤機(jī)向前割煤一段時間或前進(jìn)一段距離S后，S取40-150cm,即采煤機(jī)向前割煤每經(jīng)一個S長度，重新進(jìn)行擴(kuò)大采煤區(qū)域的滾筒調(diào)整，當(dāng)采煤機(jī)截割煤巖時的電流數(shù)據(jù)在割到煤巖層的巖層電流值時，前滾筒搖臂自動下擺或/與后滾筒搖臂自動上擺一角度(如I 一 3度)，采煤機(jī)向前割煤且電流值大小在示范刀割煤時電流限值范圍之內(nèi)，則采煤機(jī)搖臂停止擺動向前割煤。

雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法，應(yīng)用于煤層自動化綜采工作面且煤巖硬度相差較大的環(huán)境，其特征是I)在采煤機(jī)截割電動機(jī)上安裝電流傳感器，帶采煤機(jī)截割電動機(jī)先割一刀作為示范刀，記錄其中割到煤層與巖層后各自的電流值情況，此電流值作為煤層與巖層電流限值；2)采煤機(jī)進(jìn)刀后前滾筒搖臂自動上擺，采煤機(jī)后滾筒自動向下擺，通過檢測電流波動范圍，識別煤巖層，以煤與巖層不同的電流限值自動調(diào)整采高；通過裝在采煤機(jī)截割電動機(jī)上的電流傳感器來監(jiān)測采煤機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷，采煤機(jī)的運(yùn)行負(fù)荷對于煤層和巖層是不同的，當(dāng)割到巖層時，載荷明顯上升，電流波動變大，根據(jù)示范刀割煤過程中記錄下來的采煤機(jī)截割煤巖時的電流數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)值來進(jìn)行煤巖界面的識別，在識別煤巖界面并割過巖層的情況下，采煤機(jī)搖臂擺動前后滾筒的高度，即采煤機(jī)截割至煤巖界面時前滾筒搖臂自動下擺；后滾筒搖臂自動上擺一個角度，使采煤機(jī)截割煤層時的電流數(shù)據(jù)在割到煤層內(nèi)的電流值或不超過割到巖層電流值的范圍內(nèi)采煤。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法，其特征是所述的識別煤巖層，當(dāng)監(jiān)測到的電流變化，有明顯的波動，且電流值大小在示范刀中割到頂板巖層的電流值范圍，則認(rèn)為已經(jīng)截割到巖層；當(dāng)截割電流基本平穩(wěn)，且大小在示范刀割煤層時電流限值范圍之內(nèi)，則認(rèn)為截割在煤層；則搖臂停止擺動當(dāng)前后滾筒搖臂都停止擺動后，采煤機(jī)向前割煤。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法，其特征是當(dāng)截割電流基本平穩(wěn)，采煤機(jī)向前割煤一段時間或前進(jìn)一段距離S后，前滾筒搖臂自動上擺或/與后滾筒搖臂自動下擺擴(kuò)大采煤區(qū)域，使采煤機(jī)截割煤巖時的電流數(shù)據(jù)在割到煤巖層的巖層電流值時，前滾筒搖臂自動下擺或/與后滾筒搖臂自動上擺一角度，采煤機(jī)向前割煤且電流值大小在示范刀割煤時電流限值范圍之內(nèi)，則采煤機(jī)搖臂停止擺動向前割煤。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法，其特征是進(jìn)一步地，所述的自動調(diào)整采高，采煤機(jī)進(jìn)刀后前滾筒搖臂自動上擺，擺動速度設(shè)為0.2度每秒，當(dāng)識別截割至巖層時，前滾筒搖臂自動下擺，擺動速度設(shè)為0.1度每秒；采煤機(jī)后滾筒自動向下擺，擺動速度設(shè)為0.2度每秒，當(dāng)識別截割至巖層時前滾筒搖臂自動上擺，擺動速度設(shè)為0.1度每秒。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法，其特征是當(dāng)截割電流基本平穩(wěn)，采煤機(jī)向前割煤一段時間或前進(jìn)一段距離S后，S取40-150cm，重新進(jìn)行擴(kuò)大采煤區(qū)域的滾筒調(diào)整，當(dāng)采煤機(jī)截割煤巖時的電流數(shù)據(jù)在割到煤巖層的巖層電流值時，前滾筒搖臂自動下擺或/與后滾筒搖臂自動上擺I 一 3度，采煤機(jī)向前割煤且電流值大小在示范刀割煤時電流限值范圍之內(nèi)，則采煤機(jī)搖臂停止擺動向前割煤。
全文摘要
薄煤層煤巖界面識別及滾筒自動調(diào)高的方法，在采煤機(jī)截割電動機(jī)上安裝電流傳感器，帶采煤機(jī)截割電動機(jī)先割一刀作為示范刀，記錄其中割到煤層與巖層后各自的電流值情況，此電流值作為煤層與巖層電流限值；2)采煤機(jī)進(jìn)刀后前滾筒搖臂自動上擺，采煤機(jī)后滾筒自動向下擺，通過檢測電流波動范圍，識別煤巖層，以煤與巖層不同的電流限值自動調(diào)整采高；根據(jù)示范刀割煤過程中記錄下來的采煤機(jī)截割煤巖時的電流數(shù)據(jù)作為標(biāo)準(zhǔn)值來進(jìn)行判別。在識別煤巖界面的情況下，采煤機(jī)可以根據(jù)煤厚自動調(diào)整采高，提高采出率。
文檔編號E21C35/24GK103216233SQ201310121939
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月9日
發(fā)明者屠世浩, 袁永, 張村, 屠洪盛, 白慶升 申請人:中國礦業(yè)大學(xué)