[發(fā)明專(zhuān)利]基于煤層震波探測(cè)和地學(xué)信息的采煤機(jī)滾筒調(diào)高方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410042707.9
• 申請(qǐng)日: 2014-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103883326A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孟磊;劉鵬;丁恩杰;李響;王桃;滕家雨
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): E21C35/24
• 分類(lèi)號(hào): E21C35/24
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專(zhuān)利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 唐惠芬

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種采煤機(jī)滾筒高度調(diào)整方法，尤其是一種適用于煤礦井下采煤機(jī)上的基于煤層震波探測(cè)和地學(xué)信息的采煤機(jī)滾筒調(diào)高方法。?

背景技術(shù)

目前，采煤機(jī)截割滾筒高度的調(diào)整方法有以下幾種。?

(1)通過(guò)安裝在滾筒支臂上的固體噪聲傳感器檢測(cè)物料作用于相應(yīng)滾筒上引起的截割力所激發(fā)的固體噪聲，對(duì)固體噪聲的振幅進(jìn)行分析，然后使用切削煤炭和切削圍巖的特征頻譜對(duì)其進(jìn)行比較，生成用于調(diào)整滾筒截割高度的控制信號(hào)。該方法的缺點(diǎn)是通過(guò)滾筒支臂傳遞固體噪聲數(shù)據(jù)會(huì)受到其它影響，如軸承剛度、所出現(xiàn)的振動(dòng)等等，導(dǎo)致無(wú)法以所需的精度工作。?

(2)通過(guò)監(jiān)測(cè)采煤機(jī)工作過(guò)程中滾筒驅(qū)動(dòng)電機(jī)的電流值和采煤機(jī)行進(jìn)速度，計(jì)算比截割能量，根據(jù)煤層和圍巖具有不同的比截割能量特征值設(shè)定閾值，當(dāng)超出閾值時(shí)，表示采煤機(jī)切入圍巖，進(jìn)而采取相應(yīng)的保護(hù)措施。該方法存在的問(wèn)題是，需要事先采集采煤機(jī)切入圍巖時(shí)的電流及行進(jìn)速度值，提取圍巖和煤層特征值，并且不同地質(zhì)條件，特征值也不同，這一過(guò)程需要做大量試驗(yàn)，存在損壞采煤機(jī)的風(fēng)險(xiǎn)。?

(3)基于煤巖自然伽瑪射線(xiàn)輻射特性NGR(Natural?Gamma?Radiation)傳感器法來(lái)識(shí)別煤巖界面，該方法對(duì)采煤工藝有一定要求，必須要留一定厚度的頂煤，降低了采出率，并且要求頂?shù)装鍑鷰r必須有放射性元素。?

(4)基于采煤機(jī)切割力響應(yīng)的傳感器法，通過(guò)安裝傳感器拾取搖臂振動(dòng)信號(hào)、滾筒軸扭矩信號(hào)及調(diào)高油缸壓力信號(hào)進(jìn)行綜合分析，識(shí)別切割煤層還是圍巖。該方法由于滾筒的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使信號(hào)的傳輸受到很大的影響。?

(5)煤層界面紅外探測(cè)法，利用紅外線(xiàn)熱像儀檢測(cè)割煤與割巖時(shí)載齒溫度的變化，利用報(bào)警方式對(duì)此變化做出響應(yīng)來(lái)達(dá)到控制采煤機(jī)的目的，但是該方法技術(shù)復(fù)雜、成本較高，僅適用于具有堅(jiān)硬頂板的地質(zhì)條件，尚沒(méi)有成熟的探測(cè)裝置，國(guó)內(nèi)外仍處在探索階段。?

(6)基于圖像處理的煤巖識(shí)別法，通過(guò)對(duì)工作面進(jìn)行拍照采集圖像，提取灰度值、紋理值、對(duì)比度等，根據(jù)煤巖各自的特征值區(qū)間進(jìn)行識(shí)別，建立煤巖判別模型，其問(wèn)題在于圖像采集受井下光照、粉塵、煤種等條件影響較大，特征區(qū)間難以界定，判別模型十分復(fù)雜，需要大量現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，在現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用中，采集的圖像容易模糊且多變，依靠統(tǒng)一的判別模型識(shí)別，其結(jié)果偏差較大，難以滿(mǎn)足連續(xù)識(shí)別的要求。?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是克服已有技術(shù)中存在的問(wèn)題，提供一種信號(hào)采集、傳輸穩(wěn)定，確定煤巖特征區(qū)間容易，判別規(guī)則模型簡(jiǎn)單直觀的基于煤層震波探測(cè)和地學(xué)信息系統(tǒng)的采煤機(jī)滾筒調(diào)高方法。?

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的基于煤層震波探測(cè)和地學(xué)信息的采煤機(jī)滾筒調(diào)高方法，包括如下步驟：?

a、在綜采工作面切其特征在于眼形成后，利用煤層震波CT探測(cè)方法探測(cè)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(xiàn)，對(duì)等高線(xiàn)離散形成底板高程點(diǎn)，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(cè)點(diǎn)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換成綜采工作面的坐標(biāo)系，將轉(zhuǎn)換后的煤層震波CT測(cè)點(diǎn)的平面坐標(biāo)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(cè)點(diǎn)位置的底板高程，將底板高程與煤層震波CT測(cè)點(diǎn)的煤厚值m_(x，y)分別相加得到各煤層震波CT測(cè)點(diǎn)的煤層頂板高程，以各煤層震波CT測(cè)點(diǎn)平面坐標(biāo)(x，y)及其頂板高程為離散點(diǎn)，建立煤層頂板不規(guī)則三角網(wǎng)表面模型；?

d、對(duì)頂?shù)装宀灰?guī)則三角網(wǎng)表面模型柵格化，按照采煤機(jī)單刀進(jìn)尺80cm設(shè)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(jī)身上安裝慣性導(dǎo)航儀和尋北儀，在采煤機(jī)搖臂上安裝軸編碼器，以采煤機(jī)搖臂回轉(zhuǎn)中心為參考點(diǎn)，確定采煤機(jī)搖臂回轉(zhuǎn)中心參考點(diǎn)的初始地理坐標(biāo)(x₀，y₀，z₀)；?

f采煤機(jī)開(kāi)始工作，尋北儀尋找地理真北方向，慣性導(dǎo)航儀實(shí)時(shí)采集采煤機(jī)的加速率和角速率，通過(guò)對(duì)加速率和角速率二者積分運(yùn)算得到參考點(diǎn)的慣性坐標(biāo)為x_b，y_b，z_b，即采煤機(jī)的載體坐標(biāo)，將載體坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為地理坐標(biāo)(x_G，y_G，z_G)，轉(zhuǎn)換公式如下：?