[發(fā)明專利]基于煤層震波探測和地學信息的采煤機滾筒調(diào)高方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410042707.9
• 申請日: 2014-01-28
• 公開（公告）號: CN103883326A
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設計）人: 孟磊;劉鵬;丁恩杰;李響;王桃;滕家雨
• 申請（專利權）人: 中國礦業(yè)大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

1.一種基于煤層震波探測和地學信息的采煤機滾筒調(diào)高方法，其特征在于包括如下步驟：

a、在綜采工作面切眼形成后，利用煤層震波CT探測方法探測出綜采工作面內(nèi)部不同位置的煤層厚度值；

b、在采掘工程圖中提取煤層底板等高線，對等高線離散形成底板高程點，利用不規(guī)則三角網(wǎng)建立煤層底板不規(guī)則三角網(wǎng)表面模型；

c、將工作面內(nèi)煤層震波CT測點坐標轉換成綜采工作面的坐標系，將轉換后的煤層震波CT測點的平面坐標代入不規(guī)則三角網(wǎng)模型，得到不規(guī)則三角網(wǎng)模型上的煤層震波CT測點位置的底板高程，將底板高程與煤層震波CT測點的煤厚值m_(x，y)分別相加得到各煤層震波CT測點的煤層頂板高程，以各煤層震波CT測點平面坐標(x，y)及其頂板高程為離散點，建立煤層頂板不規(guī)則三角網(wǎng)表面模型；

d、對頂?shù)装宀灰?guī)則三角網(wǎng)表面模型柵格化，按照采煤機單刀進尺80cm設定柵格像元尺寸大小為0.8×0.8m，生成煤層頂?shù)装鍠鸥駭?shù)字高程模型；

e、在采煤機身上安裝慣性導航儀和尋北儀，在采煤機搖臂上安裝軸編碼器，以采煤機搖臂回轉中心為參考點，確定采煤機搖臂回轉中心參考點的初始地理坐標(x₀，y₀，z₀)；

f采煤機開始工作，尋北儀尋找地理真北方向，慣性導航儀實時采集采煤機的加速率和角速率，通過對加速率和角速率二者積分運算得到參考點的慣性坐標為x_b，y_b，z_b，即采煤機的載體坐標，將載體坐標轉換為地理坐標(x_G，y_G，z_G)，轉換公式如下：

xGyGzG=[CGb]-1xbybzb+x0y0z0]]>

CGb=cosγ0-sinγ010sinγ0cosγ1000cosβsinβ0-sincosβcosδsinδ0-sincosδ0001]]>

其中：γ、δ、β分別為載體坐標系X、Y、Z軸與地理坐標系三軸之間的夾角；

設在采煤機搖臂上的軸編碼器采集搖臂擺角數(shù)據(jù)，根據(jù)采煤機機身尺寸計算采煤機左右滾筒回轉中心相對與參考點的相對坐標為：

x₁=-L1×cosθ

左滾筒中心點相對坐標：y₁=B1-l／2

z₁=L1×sinθ

x₂=L+L1×cosθ

右滾筒中心點相對坐標：y₂=B1-l／2

z₂=L1×sinθ

式中，B1為參考點到滾筒端面的距離，1為滾筒厚度，θ為搖臂擺角，L1為搖臂長度，L為采煤機搖臂回轉中心距；

左右滾筒中心點相對坐標與參考點地理坐標相加，得到左右滾筒中心點的地理坐標；

x_1G=x_G+x₁

左滾筒中心點地理坐標：y_1G=y_G+y₁

z_1G=z_G+z₁

x_2G=x_G+x₂

右滾筒中心點地理坐標：y_2G=y_G+y₂

z_2G=z_G+z₂

g、通過煤層頂?shù)装鍠鸥駭?shù)字高程模型，分別抽取煤層當前截面的頂／底板三維坐標曲線，再單獨提取頂／底板三維坐標曲線中的z值即可得到頂板高程(z_r1，z_r2，...，z_rn，)及底板高程(z_f1，z_f2，...，z_fn)；繼而將左右滾筒中心點地理坐標構成的三維點，與煤層頂?shù)装寰殧?shù)字高程模型疊加，得到三維點垂直投影到頂?shù)装迥Ｐ蜕系漠斍绊敯甯叱蘻_r及底板高程z_f，從而得到滾筒中心點高程(z_1G，z_2G)與(z_r，z_f)的差值：

左滾筒中心點與頂板高程差值：Δz_1r=z_r-z_1G

左滾筒中心點與底板高程差值：Δz_1f=z_1G-z_f

右滾筒中心點與頂板高程差值：Δz_2r=z_r-z_2G

右滾筒中心點與底板高程差值：Δz_2f=z_2G-z_f

h、設采煤機滾筒半徑為R，預先設定頂?shù)酌罕Ａ艉穸确謩e為h_r和h_f，則采煤機頂?shù)酌赫{(diào)整閾值分別為k_r=R+h_r和k_f=R+h_f；

當采煤機左滾筒需要調(diào)高動作時，將左滾筒中心點與頂?shù)装甯叱滩钪郸_1r，Δz_1f的最小值min(Δz_1r，Δz_1f)與采煤機頂?shù)酌赫{(diào)整閾值k_r和k_f比較，若min(Δz_1r，Δz_1f)=Δz_1r且Δx_1r<k_r，則調(diào)整左滾筒下移量值k_r-Δz_1r；若min(Δz_1r，Δz_1f)=Δz_1f且Δz_1f<k_f，則調(diào)整左滾筒上移量值k_f-Δz_1f；

當采煤機右滾筒需要調(diào)高動作，將右滾筒中心點與頂?shù)装甯叱滩钪郸_2r，Δz_2f的最小值min(Δz_2r，Δz_2f)與采煤機頂?shù)酌赫{(diào)整閾值k_r和k_f比較，若min(Δz_2r，Δz_2f)=Δz_2r且Δz_2r<k_r，則調(diào)整右滾筒下移量值k_r-Δz_2r；若min(Δz_2r，Δz_2f)=Δz_2f且Δz_2f<k_f，則調(diào)整右滾筒上移量值k_f-Δz_2f；

若差值與閾值相等，則保持滾筒當前高度。

2.根據(jù)權利要求1所述的基于煤層震波探測和地學信息的采煤機滾筒調(diào)高方法，其特征在于：當工作面內(nèi)有斷層切割煤層頂?shù)装鍟r，提取斷層切割煤層底板形成的底板斷煤交線，計算底板斷煤交線各節(jié)點高程值，以底板斷煤交線為軟斷裂線，底板高程點為數(shù)據(jù)值點，構建底板不規(guī)則三角網(wǎng)模型表面模型。