[發明專利]采煤機煤巖界面自動識別、滾筒自動調高方法和系統

無效

• 申請號: 201210214631.4
• 申請日: 2012-06-27
• 公開（公告）號: CN102720496A
• 公開（公告）日: 2012-10-10
• 發明（設計）人: 蘇秀平;韓繼光;周連佺;王廣豐
• 申請（專利權）人: 江蘇師范大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 徐州市三聯專利事務所 32220
• 代理人: 周愛芳

技術領域

本發明涉及采煤機煤巖界面識別和滾筒調高技術領域，具體是一種采煤機煤巖界面自動識別、滾筒自動調高方法和系統，適用于礦井用于具有記憶截割功能的采煤機。

背景技術

采煤機煤巖界面自動識別技術和滾筒自動調高技術是緊密聯系在一起的。采煤機煤巖界面自動識別和滾筒自動調高控制技術是實現采煤工作面自動化控制的關鍵技術。當前，采煤機煤巖界面自動識別和滾筒自動調高技術已發展到“記憶截割”控制技術階段。基于記憶截割的煤巖界面截割介質自動識別技術，適用于頂、底板比較平整、變化較緩慢的厚煤層工作面。該技術利用（記憶截割模塊）控制器所記憶的采煤機在上一截割循環中各固定采樣點處的滾筒高度值，自動控制采煤機在下一截割循環各相應采樣點處的滾筒高度，同時利用人工觀察或識別算法，進行滾筒截割狀態識別，來決定是否進行滾筒調高等工作。由于電子技術、檢測技術、控制理論與控制技術等科學的快速發展，記憶截割技術的實現已比較容易，該技術能大大提高煤巖界面自動識別的快捷程度，并在一定程度上減輕采煤機司機的工作強度。

當前實驗室研究和實際生產中，由于一般都是僅拾取截割力響應信號，從而僅能將滾筒截割狀態識別為截煤和截巖兩種狀態，即截割介質為煤或巖石兩種介質。但是，由于采煤機實際截割工況存在煤層性質波動、截割硬煤層、截割頂、截割夾矸和截割斷層等工況，比較復雜，且在不同截割介質工況下，滾筒高度需要不同的處理方法。因此，將滾筒截割介質簡單地識別為截煤和截巖兩種情況，相對于滾筒實際截割工況來說，顯得過于粗糙和不精確，在一定程度上也限制了記憶截割技術的應用，這也是為什么在當前實際生產中，記憶截割技術很少應用的原因之一。

現在，隨著采煤機功率的增大和截齒材的改進，為保持頂板的平整性，對硬度較小的夾矸、頂板和斷層，一般采取直接進行強力截割而不再按照煤巖分界面調整滾筒高度。

根據實際截割經驗可知，調整采煤機牽引速度，對于克服由于煤質變化引起的截割負載變化是非常有效的。因此，將識別截割硬煤層異常工況需要的最長持續時間設為2秒。另外，根據實際截割經驗，一般認為由于截割夾矸引起的較大截割力響應信號持續時間一般不會超過4秒，比截割頂板時間要短，因此，將4秒作為截割夾矸持續時間最大值。在上述幾種工況下，都不需要調整滾筒高度。而當較大截割力響應信號值持續時間超過4秒、滾筒截割頂板時，此時需要降低滾筒高度，將截割頂板時較大截割力響應信號持續時間最大值設為6秒。而對截割斷層工況的識別，在實際工作中，當較大截割力響應信號持續時間超過10秒后，采煤機需停機自保。因此，選擇8秒作為截割斷層持續時間最大值。采用這種識別方法盡可能的避免了滾筒的頻繁調整，保證了頂板的平整性。

從上述內容可以看出，為實現采煤機煤巖界面自動識別和滾筒自動調高，還需要引入截割狀態持續時間判據信號及滾筒高度判據信號。

發明內容

本發明針對已有技術中存在的不足之處，針對具有記憶截割功能的采煤機，提供一種采煤機煤巖界面自動識別、滾筒自動調高方法和系統，實現對煤質變化、硬煤層、頂板，夾矸和斷層等工況的識別，同時根據識別結果和相應算法，決定是否進行滾筒高度調整和如何進行滾筒高度調整。

本發明是以如下技術方案實現的：一種采煤機煤巖界面自動識別、滾筒自動調高方法，包括對滾筒截割力響應值的檢測和其均值的設定，對滾筒高度參數的檢測和設定，具體步驟如下：

1）對具有記憶截割功能的采煤機，從第二截割循環開始，采集截割力響應值和滾筒高度參數，并將截割力響應值和滾筒高度參數送控制器；

2）控制器確定出當前截割狀態持續時間；

3）控制器將截割力響應值、當前截割狀態持續時間和滾筒高度參數與控制器內相應的預設值按一定算法進行比較，根據比較結果，自動識別出滾筒當前的截割介質情況；

4）根據識別結果和相應算法，對滾筒高度自動進行調整。

其進一步是：確定滾筒當前截割狀態持續時間的方法如下：

1）若截割力響應信號值突然增大，且持續時間不超過T1秒，則認為屬于煤質正常波動，采煤機滾筒當前截割狀態仍為截割正常煤層；若持續時間超過1秒，則降低采煤機牽引速度；

2）采煤機牽引速度降低后，若持續時間不超過T2秒后，截割力響應信號值恢復到正常范圍，則認為采煤機滾筒當前截割狀態為截割硬煤層；否則認為滾筒截割到煤巖界面；

3）若較大截割力響應信號值持續時間不超過T3秒，則滾筒為截割夾矸模式，否則為截割頂板模式，自動降低采煤機滾筒高度；