[發明專利]基于煤層地理信息系統的采煤機姿態控制方法

有效

• 申請號: 201611061382.4
• 申請日: 2016-11-28
• 公開（公告）號: CN106761737B
• 公開（公告）日: 2018-07-24
• 發明（設計）人: 王世博;王世佳;田野;張博淵;葛世榮
• 申請（專利權）人: 中國礦業大學
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 楊曉玲

本發明公開了一種基于煤層煤層地理信息系統的采煤機姿態控制方法，該方法包括：建立采煤機下滾筒截割臥底調整量與采煤機姿態信息中翻滾角變化量關聯模型；建立工作面煤層地理信息系統，得到沿采煤機推進方向的煤層頂板曲線和煤層底板曲線；找出煤層底板曲線上的斜率變化點，實現煤層底板曲線的分段線性化；采用融合地質環境信息的采煤機定位技術獲取采煤機實時位置和姿態信息，利用采煤機下滾筒截割臥底調整量與采煤機姿態信息中翻滾角變化量關聯模型，計算出采煤機下滾筒臥底調整量，從而控制采煤機姿態。該方法將采煤機姿態控制與煤層傾角識別有效結合，可使采煤機姿態中的翻滾角與煤層傾角保持一致。

技術領域

本發明涉及采煤機滾筒調高控制與采煤機姿態控制方法，屬于采煤裝備自動控制技術領域。

背景技術

基于記憶截割技術的采煤機滾筒自動調高控制方法是目前自動化綜采工作面常用的調高控制方法。它的原理是：由采煤機司機根據工作面煤層條件操作采煤機先割一刀，控制系統將行程位置與對應的截割高度等信息存入計算機，以后在某一行程位置的截割高度均由計算機根據存儲器記憶的工作參數自動調整，如果煤層條件尤其是煤層傾角發生較大變化，則必須由采煤機司機手動操作對高度重新進行調整，并自動記憶調整過的工作參數，作為下一刀滾筒調高的參數。記憶截割法實現簡單，但是對于地質條件有一定的要求，只能適用于近水平工作面，不能很好的適用于煤層傾角發生變化的工作面，而記憶截割不能適用于煤層傾角發生變化的工作面的根本原因是采煤機姿態中的翻滾角與煤層傾角不一致。

專利號為:ZL 201310353737.7的中國專利公開了融合地質環境信息的采煤機絕對定位技術，該技術不但可以測量采煤機的位置、姿態，還利用工作面煤層地理信息系統(GIS)將地理、地質、環境信息以及采煤機姿態、速度、位置信息統一于同一時空體系下，實現了采煤機在煤層地質環境信息下的精確定位。

發明內容

發明目的：為了克服記憶截割在煤層傾角發生變化的工作面使用的局限性，本發明提供一種基于煤層地理信息系統的采煤機姿態自動控制方法，以使采煤機姿態中的翻滾角與煤層傾角保持一致。

為了實現上述目的，本發明采用了如下的技術方案：一種基于煤層地理信息系統的采煤機姿態控制方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

1)根據長壁綜采工作面采煤機、液壓支架和刮板輸送機三機技術參數和配套關系，建立采煤機下滾筒截割臥底調整量與采煤機姿態信息中翻滾角變化量關聯模型，即Δγ＝arctan(Δh/d)，Δh為采煤機下滾筒截割臥底調整量，Δγ為采煤機姿態信息中翻滾角變化量，d為采煤機截割一刀時工作面推進距離；

2)利用鉆探、巷探以及精細物探數據建立工作面煤層地理信息系統，工作面煤層地理信息系統包括煤層頂底板曲面，頂底板曲面以三維柵格存儲，煤層地理信息系統坐標系以煤層底板開采起始位置處為坐標原點，X軸方向沿工作面方向，Y軸方向沿工作面推進方向，Z軸的方向與采煤機重力加速度的方向相反；

3)以采煤機下滾筒臥底最小可控調整量δh為控制參數，找出煤層底板曲線上的斜率變化點，實現煤層底板曲線的分段線性化，具體步驟如下：

31)在工作面煤層地理信息系統中沿Y軸做截面，提取沿工作面推進方向的煤層底板曲線，以采煤機截割一刀時工作面推進距離d為間距，在提取煤層底板曲線上用插值算法獲取n個數據點，分別為A₁、A₂......A_n，同時獲取A₁-A_n各個數據點的YZ平面坐標，其中，煤層底板曲線起始點為第一個數據點A₁，煤層底板曲線末尾點為最后一個數據點A_n；