CN204984462U - 急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统。所述放煤控制系统包括：液压支架，液压支架包括支架底座、液压油缸、驱动梁、尾梁和插板；液压油缸的尾部固定在支架底座上，液压油缸设置有可伸缩的顶杆，驱动梁固定在顶杆的活动端；尾梁的第一端连接在驱动梁上，插板安装在尾梁的第二端；用于检测液压支架的实时姿态的姿态监控装置；根据实时姿态输出控制信号的主控计算机；根据控制信号控制液压油缸的支架控制装置，主控计算机的信号输入端与姿态监控装置的信号输出端之间通过所述支架控制装置进行通信连接。本实用新型的放煤控制系统能够适用于急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种适用于急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统。
背景技术
目前，煤矿放顶煤工作面大多采用液压支架电液控制系统来实现作业，支架的控制技术也得到发展。在实际生产中，普遍采用人工操作液压支架，凭经验控制放煤，但这种依靠人工单动操作的生产方式，工作面用人多，效率较低，煤质控制和回采率的矛盾较突出。在放煤过程中，放顶煤机构打开与关闭都需要通过人的肉眼观察，无法达到智能控制的要求。因此放顶煤工作面如何在放煤过程中提高放顶煤机构的自动控制精度，是放顶煤液压支架智能控制的方法难题。
中国专利CN102828763A公开了一种综采工作面带记忆功能的液压支架自动控制系统，包括液压支架、支架控制器、信号转换器和监控主机，每台液压支架上都安装一个所述支架控制器，在工作面端头的液压支架上安装信号转换器，在顺槽中安装监控主机，支架控制器用于控制液压支架，并能够将液压支架的动作信息通过信号转换器传送到顺槽的监控主机上；监控主机具有动作参数记忆模块和动作参数输出模块，动作参数记忆模块将接收到的支架控制器传送来的各液压支架的动作信息按时间先后进行排序，以形成各液压支架动作记录并进行保存；动作参数输出模块将各液压支架动作记录按照时间先后顺序输出，通过信号转换器传送到相应的液压支架控制器上，实现液压支架的自动控制。
中国专利CN103256064A公开了一种放顶煤液压支架智能控制放煤方法，该方法针对综采放顶煤工作面放顶煤操作的难题，以放顶煤液压支架、采煤机和刮板输送机成套设备电液耦合控制硬件系统为支撑，在软件系统中，建立了放顶煤液压支架自适应控制的动态约束方程，模拟放顶煤液压支架与围岩及顶煤的耦合行为，通过智能决策自动生成放顶煤液压支架自主行走和放煤机构姿态控制参数,实现放顶煤液压支架行为的自适应调控，放煤过程时序控制和记忆放煤。
但是，如上所述的现有技术中存在在以下缺陷：
1)仅能依靠支架动作记录的时间顺序进行输出，无法根据支架当前姿态进行准确控制；或者仅能依靠支架姿态耦合装置长期采集支架姿态信息进行样本分析后，进行统计分析控制，在实际应用中较难应用。
2)现有技术中采用长壁式采煤工作面，无法适用于急倾斜特厚煤层的开采。
3)无法适用于放顶煤工作面的放煤机构的打开与关闭的控制，动作时序操作对放煤无实际用途。
因此，非常有必要设计一种能够适用于急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统。
实用新型内容
有鉴于此，本实用新型提供了一种能够适用于急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，旨在克服现有技术的缺陷。
本实用新型所提供的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统包括：液压支架，所述液压支架包括支架底座、液压油缸、驱动梁、尾梁和插板；所述液压油缸的尾部固定在所述支架底座上，所述液压油缸设置有可伸缩的顶杆，所述驱动梁固定在所述顶杆的活动端；所述尾梁的第一端连接在所述驱动梁上，所述插板安装在所述尾梁的第二端；用于检测所述液压支架的实时姿态的姿态监控装置；根据所述实时姿态输出控制信号的主控计算机；根据所述控制信号控制所述液压油缸的支架控制装置，所述主控计算机的信号输入端与所述姿态监控装置的信号输出端之间通过所述支架控制装置进行通信连接。
优选地，所述姿态监控装置包括：用于监控所述支架底座的姿态的第一姿态传感器，所述第一姿态传感器设置在所述支架底座上，所述第一姿态传感器的信号输出端与所述主控计算机的信号输入端之间通过所述支架控制装置进行通信连接。
优选地，所述姿态监控装置还包括：用于监控所述尾梁的姿态的第二姿态传感器，所述第二姿态传感器设置在所述尾梁上，所述第二姿态传感器的信号输出端与所述主控计算机的信号输入端之间通过所述支架控制装置进行通信连接。
优选地，所述第一姿态传感器和所述第二姿态传感器均是倾角传感器。
优选地，所述放煤控制系统还包括用于采集落矸信息的煤矸识别装置，所述煤矸识别装置安装在所述尾梁上，所述煤矸识别装置与所述主控计算机或所述支架控制装置通信地连接。
优选地，所述煤矸识别装置是煤岩识别传感器。
优选地，所述主控计算机是隔爆型计算机。
优选地，所述驱动梁包括第一梁体、第二梁体和第三梁体；所述第一梁体连接在所述顶杆的末端，所述第一梁体与所述支架底座平行设置；所述第二梁体的第一端与所述第一梁体的端部铰接，所述第三梁体的第一端与所述第二梁体的第二端铰接，所述第三梁体的第二端与所述支架底座铰接；所述尾梁固定在所述第二梁体或第三梁体上。
优选地，所述尾梁与所述支架底座平行。
采用本实用新型的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，通过放煤机构姿态监控装置、液压支架电液控制系统、支架记忆控制装置，主控计算机等装置联合，解决了在煤层倾斜角度较大时，放煤工人调整放煤参数的灵活性问题；通过煤矸识别装置在记忆放煤自动控制系统中的应用，减少了人工干预放煤口的开关问题，实现了工作面全自动化智能放顶煤控制。本实用新型实现了以下技术效果：将自动化放顶煤工艺从长壁放顶煤工作面上应用到了急倾斜特厚煤层条件下的短壁放顶煤工作面，实现了急倾斜特厚煤层的自动化放顶煤开采；通过对人工操作放顶煤示范流程进行记录分析，结合多种装置智能控制，实现了放顶煤工作面条件变化较大时降低人工干预的目标；实现了急倾斜特厚煤层的短壁放顶煤工作面记忆放煤控制方法，减少了放煤工人调整放煤参数的复杂流程，增大了放顶煤液压支架控制的灵活性和放煤口开关的准确性，同时保证了放顶煤工作面的产量没有减少。
附图说明
下面将通过附图详细描述本实用新型中优选实施例，将有助于理解本实用新型的目的和优点，其中:
图1是本实用新型的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统的一种优选实施例。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型进行详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
图1是本实用新型的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统的一种优选实施例。如图1所示，本实用新型所提供的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统包括液压支架100、姿态监控装置、主控计算机300、支架控制装置400和煤矸识别装置500。
所述液压支架100包括支架底座110、液压油缸120、驱动梁130、尾梁140和插板150；所述液压油缸120的尾部固定在所述支架底座110上，所述液压油缸120设置有可伸缩的顶杆121，所述驱动梁130固定在所述顶杆121的活动端；所述尾梁140的第一端连接在所述驱动梁130上，所述插板150安装在所述尾梁140的第二端。所述支架底座110一般可以设置在工作现场的地面上，用于支撑和承载液压支架100上的其它部件。所述液压油缸120通过所述顶杆121的伸缩来驱动所述驱动梁130运动，通过所述驱动梁130的运动来带动所述尾梁140运动，从而带动所述插板150进行运动。
所述姿态监控装置用于检测所述液压支架100的实时姿态，在实际作业时，所述姿态监控装置可以根据需要设置在所述液压支架100的不同位置或不同部件上，从而监控相应部件或位置的实时姿态。例如图1中所示的优选实施例，所述姿态监控装置包括：用于监控所述支架底座110的姿态的第一姿态传感器210，所述第一姿态传感器210设置在所述支架底座110上，所述第一姿态传感器210的信号输出端与所述主控计算机300的信号输入端之间通过所述支架控制装置400进行通信连接。所述姿态监控装置还包括：用于监控所述尾梁140的姿态的第二姿态传感器220，所述第二姿态传感器220设置在所述尾梁140上，所述第二姿态传感器220的信号输出端与所述主控计算机300的信号输入端之间通过所述支架控制装置400进行通信连接。优选地，所述第一姿态传感器210和所述第二姿态传感器220均是倾角传感器。例如，可以通过北京天玛公司的TMDQJC(GUD90B/S2.0)[GUD90B]倾角传感器实现。
所述主控计算机300根据所述实时姿态输出控制信号，所输出的控制信号发送到支架控制装置400，所述主控计算机300的信号输入端与所述姿态监控装置的信号输出端之间可以通过所述支架控制装置400进行通信连接。例如，可以将所述姿态监控装置的信号输出端与支架控制装置400的一个信号输入端连接，再将支架控制装置400的一个信号输出端与主控计算机300的信号输入端连接。在这种连接方式下，姿态监控装置的信号首先发送到支架控制装置400，再由支架控制装置400将相关信号发送给主控计算机300，经主控计算机300处理后将控制信号发送到支架控制装置400，以实现对液压支架的控制。优选地，在实际使用过程中，可以通过隔爆型计算机来实现主控计算机300。例如，可以使用北京天玛公司的TMDFBZ(KJC127/12)[KJC127/12]隔爆计算机来实现。
所述支架控制装置400用于根据所述控制信号控制所述液压油缸120，所述支架控制装置400接收来自主控计算机300的控制信号，向液压油缸120发出控制指令，使液压油缸120按照指令的要求进行特定的动作。例如：所述支架控制装置400可以由支架控制器、压力传感器、行程传感器、连接器、耦合器、电源，电磁换向阀等组成的控制器来实现，其中，支架控制器可以作为主要的支架记忆控制装置。
所述煤矸识别装置500安装在所述尾梁140上，所述煤矸识别装置500与所述主控计算机300或所述支架控制装置400通信地连接。优选地，所述煤矸识别装置500是煤岩识别传感器。所述煤矸识别装置500用于采集落矸信息，所述煤矸识别装置500可以将所采集的落矸信息直接发送到支架控制器，对液压油缸120的控制形成一定的影响。所述煤矸识别装置500也可以将落矸信息发送到主控计算机300，在主控计算机300输出控制信号时产生作用。
本实用新型的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统实现了急倾斜特厚煤层条件下的短壁放顶煤工作面的记忆人工操作的放煤的控制；解决了放顶煤工作面放煤过程中人工干预过多、随着地质条件变化电液控制系统适应性差的问题；解决了放顶煤过程中放煤口打开和关闭需要人工观察的问题。
在图1所示的优选实施例中，所述驱动梁130包括第一梁体131、第二梁体132和第三梁体133；所述第一梁体131连接在所述顶杆121的末端，所述第一梁体131与所述支架底座110平行设置；所述第二梁体132的第一端与所述第一梁体131的端部铰接，所述第三梁体133的第一端与所述第二梁体132的第二端铰接，所述第三梁体133的第二端与所述支架底座110铰接；所述尾梁140固定在所述第二梁体132或第三梁体133上，所述尾梁140与所述支架底座110平行。
在具体实现过程中，两个所述姿态监控装置可分别置于支架底座110和尾梁140的下方处，煤矸识别装置500可以置于支架尾梁140下方，支架记忆控制装置设于液压支架100电液控制系统内。所述姿态监控装置可以用于采集放顶煤液压支架100的尾梁140姿态、插板150姿态、底座姿态、工作面倾斜程度等信息，并最终将信号传递给支架电液控制系统。煤矸识别装置500可以用于采集放煤过程中放煤口的煤块和矸石信息，反馈于支架电液控制系统，支架记忆控制装置根据姿态监控装置和煤矸识别装置500的信号执行记忆动作。
具体地，姿态监控装置可以通过以下过程完成采集作业：执行动作输出的支架控制器在受控阶段，将动作序列和相关的倾角传感器数据、煤矸识别装置数据通过系统总线报送给井下电液控主机，主机记录每一个动作序列结束时支架的姿态位置即倾角传感器的数据和煤矸识别装置数据，并计算每一个动作序列的持续时间，生成一组动作序列的记忆参数。每一组动作序列的记忆参数在主机中的有一定的存储格式。
本实用新型可以将传统应用于长壁放顶煤工作面的放煤工艺移植到短壁放顶煤工作面上，并增加放煤机构姿态监控装置、支架记忆控制装置、煤矸识别装置、液压支架电液控制系统、主控计算机等作为辅助手段实现一种记忆放煤控制方法。支架工人通过放顶煤液压支架控制器操作放煤支架，人工控制完成一个完整的放顶煤流程即示范流程。在示范流程的操作过程中，放煤机构姿态监控装置将支架尾梁140的摆动角度、插板150的伸出形成、底座的仰俯角度、工作面水平急倾斜角度传递给主控计算机300，主控计算机300收到示范流程的结束命令后，分析处理放煤机构姿态监控装置传递的数据信息，生成记忆参数下发给支架记忆控制装置。支架工人通过放顶煤液压支架100控制器启动执行支架记忆控制，煤矸识别装置500在记忆控制过程中将采集的落矸信息反馈给支架控制器，干预记忆控制过程中的放煤口的打开时间，直到自动完成全部示范流程的动作过程。
在实际使用时，具体的记忆控制可以通过以下方法实现：主机按照动作数据的报送时序生成有序的记忆参数后，将记忆参数下发给工作面广播给所有支架控制器，控制器对记忆参数进行存储。支架工通过操作支架控制器一键启动自动放煤记忆控制模式。在记忆控制模式下，支架控制器读取存储区内的记忆参数，根据动作序列号依次执行相应的动作序列码，在执行过程中，每一组动作序列的持续时间参数和传感器参数同时互为优先起约束作用。
采用本实用新型的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，通过放煤机构姿态监控装置、液压支架电液控制系统、支架记忆控制装置，主控计算机等装置联合，解决了在煤层倾斜角度较大时，放煤工人调整放煤参数的灵活性问题；通过煤矸识别装置在记忆放煤自动控制系统中的应用，减少了人工干预放煤口的开关问题，实现了工作面全自动化智能放顶煤控制。本实用新型实现了以下技术效果：将自动化放顶煤工艺从长壁放顶煤工作面上应用到了急倾斜特厚煤层条件下的短壁放顶煤工作面，实现了急倾斜特厚煤层的自动化放顶煤开采；通过对人工操作放顶煤示范流程进行记录分析，结合多种装置智能控制，实现了放顶煤工作面条件变化较大时降低人工干预的目标；实现了急倾斜特厚煤层的短壁放顶煤工作面记忆放煤控制方法，减少了放煤工人调整放煤参数的复杂流程，增大了放顶煤液压支架控制的灵活性和放煤口开关的准确性，同时保证了放顶煤工作面的产量没有减少。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述放煤控制系统包括：
液压支架，所述液压支架包括支架底座、液压油缸、驱动梁、尾梁和插板；所述液压油缸的尾部固定在所述支架底座上，所述液压油缸设置有可伸缩的顶杆，所述驱动梁固定在所述顶杆的活动端；所述尾梁的第一端连接在所述驱动梁上，所述插板安装在所述尾梁的第二端；
用于检测所述液压支架的实时姿态的姿态监控装置；
根据所述实时姿态输出控制信号的主控计算机；
根据所述控制信号控制所述液压油缸的支架控制装置，所述主控计算机的信号输入端与所述姿态监控装置的信号输出端之间通过所述支架控制装置进行通信连接。
2.根据权利要求1所述的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述姿态监控装置包括：
用于监控所述支架底座的姿态的第一姿态传感器，所述第一姿态传感器设置在所述支架底座上，所述第一姿态传感器的信号输出端与所述主控计算机的信号输入端之间通过所述支架控制装置进行通信连接。
3.根据权利要求2所述的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述姿态监控装置还包括：
用于监控所述尾梁的姿态的第二姿态传感器，所述第二姿态传感器设置在所述尾梁上，所述第二姿态传感器的信号输出端与所述主控计算机的信号输入端之间通过所述支架控制装置进行通信连接。
4.根据权利要求3所述的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述第一姿态传感器和所述第二姿态传感器均是倾角传感器。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述放煤控制系统还包括用于采集落矸信息的煤矸识别装置，所述煤矸识别装置安装在所述尾梁上，所述煤矸识别装置与所述主控计算机或所述支架控制装置通信地连接。
6.根据权利要求5所述的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述煤矸识别装置是煤岩识别传感器。
7.根据权利要求1-4中任意一项所述的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述主控计算机是隔爆型计算机。
8.根据权利要求1-4中任意一项所述的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述驱动梁包括第一梁体、第二梁体和第三梁体；所述第一梁体连接在所述顶杆的末端，所述第一梁体与所述支架底座平行设置；所述第二梁体的第一端与所述第一梁体的端部铰接，所述第三梁体的第一端与所述第二梁体的第二端铰接，所述第三梁体的第二端与所述支架底座铰接；所述尾梁固定在所述第二梁体或第三梁体上。
9.根据权利要求8所述的急倾斜特厚煤层短壁放顶煤工作面的放煤控制系统，其特征在于，所述尾梁与所述支架底座平行。
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| CN110107296A (zh) * | 2019-04-30 | 2019-08-09 | 天地科技股份有限公司 | 特厚煤层综放工作面智能群组放煤平台及方法 |
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