[發(fā)明專利]基于采煤機震源超前探測的采煤機自動調(diào)高裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710536370.0
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107091089B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉送永;程誠;吳洪狀;謝奇志;崔新霞;江紅祥;韓玉輝
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)
• 主分類號: E21C35/24
• 分類號: E21C35/24;E21C31/08;E21C25/06
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務(wù)所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

1.一種基于采煤機震源超前探測的采煤機自動調(diào)高裝置的方法，在回采工作面時，對主要由采煤機(1)、刮板機(3)和液壓支架(4)構(gòu)成的三機配套開采裝備中的采煤機(1)進行自動調(diào)高；所述基于采煤機震源超前探測的采煤機自動調(diào)高裝置包括采煤機側(cè)信號采集裝置、工作面?zhèn)刃盘柌杉b置(2)和調(diào)高控制模塊；

所述采煤機側(cè)信號采集裝置包括捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊Ⅱ、軸編碼器、震源傳感器和嵌入式系統(tǒng)Ⅱ；捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊Ⅱ安裝在采煤機機身上，檢測采煤機(1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)；軸編碼器安裝在搖臂上，采集搖臂的擺角數(shù)據(jù)；震源傳感器固定在采煤機機身上，檢測采煤機(1)的震源信號；嵌入式系統(tǒng)Ⅱ安裝在采煤機機身上，根據(jù)采煤機(1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)和搖臂的擺角數(shù)據(jù)，計算并存儲采煤機上、下滾筒中心點的地理坐標，存儲采煤機(1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)；

所述工作面?zhèn)刃盘柌杉b置(2)包括機身(2-1)、調(diào)節(jié)機構(gòu)、捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊Ⅰ、三分量檢波器(2-5)和壓力傳感器(2-6)，機身(2-1)通過滑靴(2-2)安裝在刮板機(3)上，三分量檢波器(2-5)和壓力傳感器(2-6)通過調(diào)節(jié)機構(gòu)安裝在機身上，通過壓力傳感器(2-6)檢測三分量檢波器(2-5)與工作面煤壁是否緊密接觸；捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊Ⅰ安裝在機身(2-1)上，檢測機身(2-1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)；三分量檢波器(2-5)檢測經(jīng)波阻抗界面反射后的采煤機(1)的震源信號；

所述調(diào)高控制模塊包括嵌入式系統(tǒng)Ⅲ，嵌入式系統(tǒng)Ⅲ經(jīng)隔爆處理安裝在采煤機(1)上，嵌入式系統(tǒng)Ⅲ同時與嵌入式系統(tǒng)Ⅱ和捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊Ⅰ通信連接，嵌入式系統(tǒng)Ⅲ存儲并處理采煤機(1)的震源信號、經(jīng)波阻抗界面反射后的采煤機(1)的震源信號、采煤機(1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)、機身(2-1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)，構(gòu)建前方工作面近距離范圍內(nèi)的橫縱波速度模型和三維地震剖面，并不斷更新下一截割循環(huán)工作面的三維地質(zhì)模型，控制采煤機上、下滾筒進行自動調(diào)高；

該方法包括如下步驟：

(a)工作面?zhèn)刃盘柌杉b置(2)靜置于刮板機(3)機尾處，且不影響采煤機(1)正常工作；

(b)在采煤機(1)自動截割之前，采用人工操作方式進行第一個截割循環(huán)；

(c)采煤機工作時，震源傳感器檢測采煤機(1)的震源信號，捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊Ⅱ和軸編碼器實時工作，分別解算采煤機(1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)和搖臂的擺角數(shù)據(jù)，由嵌入式系統(tǒng)Ⅱ解算采煤機上、下滾筒中心點的地理坐標，采煤機上滾筒中心點的地理坐標記為(x_T,y_T,z_T)，采煤機下滾筒中心點的地理坐標記為(x_t,y_t,z_t)；

(d)工作面?zhèn)刃盘柌杉b置(2)在刮板機(3)上行走至設(shè)定位置并停止；

(e)通過擺角油缸(2-3)調(diào)節(jié)支撐板(2-4)與回采工作面角度，通過推移油缸(2-7)調(diào)節(jié)支撐板(2-4)與回采工作面距離，實現(xiàn)三分量檢波器(2-5)在回采工作面上的快速布置；捷聯(lián)慣導(dǎo)模塊Ⅰ實時工作，解算機身(2-1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)；

(f)與工作面煤壁緊密接觸的三分量檢波器(2-5)檢測經(jīng)波阻抗界面反射后的采煤機(1)的震源信號，嵌入式系統(tǒng)Ⅲ對采煤機(1)的震源信號和經(jīng)波阻抗界面反射后的采煤機(1)的震源信號進行包括信號去噪、等效歸一化和縱橫波分離、速度分析、深度偏移在內(nèi)的常規(guī)地震波處理后，構(gòu)建前方工作面近距離范圍內(nèi)的橫縱波速度模型和三維地震剖面，提前識別下一截割循環(huán)滾筒截深內(nèi)的煤巖分布情況，結(jié)合采煤機(1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)和機身(2-1)在礦山坐標系下的絕對位姿參數(shù)，不斷更新下一截割循環(huán)工作面的三維地質(zhì)模型；

(g)調(diào)節(jié)推移油缸(2-7)和擺角油缸(2-3)，使三分量檢波器(2-5)脫離回采工作面，支撐板(2-4)回到初始位置；驅(qū)動工作面?zhèn)刃盘柌杉b置(2)沿采煤機(1)行走方向行走設(shè)定距離后停止，重復(fù)步驟(e)～(f)，直至下一截割循環(huán)工作面的三維地質(zhì)模型構(gòu)建完成；驅(qū)動工作面?zhèn)刃盘柌杉b置(2)移回至刮板機(3)機尾處停止；

(h)采煤機(1)完成一刀截割后，液壓支架(4)推溜移架，進行下一截割循環(huán)；調(diào)高控制模塊抽取三維地質(zhì)模型在該下一工作界面的頂板曲線和底板曲線，等間隔采樣得到一系列頂板和底板高程值(z_D1,z_D2,z_D3,…,z_Dn)和(z_d1,z_d2,z_d3,…,z_dn)，將其分別與對應(yīng)的采煤機上下滾筒中心點高程z_T、z_t進行比較，決策并控制采煤機上、下滾筒高度，設(shè)定閾值δ：當z_Di-z_T≤δ時，上滾筒下調(diào)，否則上滾筒上調(diào)；當z_di-z_t≤δ時，下滾筒上調(diào)，否則下滾筒下調(diào)；

(i)重復(fù)步驟(c)～(h)，完成回采工作面的自動截割。