[發明專利]基于采煤機震源超前探測的采煤機自動調高裝置及方法

有效

• 申請號: 201710536370.0
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107091089B
• 公開（公告）日: 2019-01-11
• 發明（設計）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）人: 中國礦業大學
• 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所(普通合伙) 32249
• 代理人: 梁天彥

本發明公開了一種基于采煤機震源超前探測的采煤機自動調高裝置及方法，所述裝置包括采煤機側信號采集裝置、工作面側信號采集裝置和調高控制模塊，所述采煤機側信號采集裝置采集采煤機的震源信號，解算采煤機在礦山坐標系下的絕對位姿參數和煤機上、下滾筒中心點的地理坐標，所述工作面側信號采集裝置采集經波阻抗界面反射后的采煤機的震源信號，解算機身在礦山絕對坐標系下的絕對位姿參數，所述調高控制模塊根據接收信號對煤機上下滾筒進行自動調高。本發明的精度高、可靠性好、經濟性好，為實現回采工作面的智能化開采提供條件。

技術領域

本發明涉及一種基于從采煤機震源超前探測的采煤機自動調高裝置及方法，屬于自動化開采裝備技術。

背景技術

我國是煤礦的開采與消費大國，采煤機是煤礦開采的主要裝備。傳統的回采工作面主要是以人工操作，不僅勞動強度大、效率低，而且工作環境極差、危險程度極高，故發展自動化、智能化的開采裝備是大勢所趨，其中實現采煤機的自動調高問題是實現回采工作面智能化的關鍵。目前采煤機自動調高方法主要有截割力響應、自然伽瑪射線、雷達、溫度、圖像等數十種方法，其中基于截割力響應和基于自然伽瑪射線的方法應用較為廣泛，其他方法均處于研究階段，但基于截割力響應的方法要求煤巖具有不同的普氏系數，基于自然伽瑪射線的方法要求頂板具有較強放射性，故使用受到均限制。現有的采煤機自動調高技術主要為以煤巖界面識別為基礎的技術，應用范圍有限、誤差較大，總體無法完全滿足實際生產的要求。

發明內容

發明目的：為了克服現有技術中存在的不足，本發明提供一種基于采煤機震源超前探測的采煤機自動調高裝置及方法，能夠解除采煤機自動調高對煤巖界面識別技術的依賴，能夠實現對前方工作面的預測，可靠性高、經濟性好，能夠為無人化的回采工作面建設提供條件。

技術方案：為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種基于采煤機震源超前探測的采煤機自動調高裝置，在回采工作面時，對主要由采煤機、刮板機和液壓支架構成的三機配套開采裝備中的采煤機進行自動調高；其特征在于：包括采煤機側信號采集裝置、工作面側信號采集裝置和調高控制模塊；

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

所述工作面側信號采集裝置包括機身、調節機構、捷聯慣導模塊Ⅰ、三分量檢波器和壓力傳感器，機身通過滑靴安裝在刮板機上，三分量檢波器和壓力傳感器通過調節機構安裝在機身上，通過壓力傳感器檢測三分量檢波器與工作面煤壁是否緊密接觸；捷聯慣導模塊Ⅰ安裝在機身上，檢測機身在礦山坐標系下的絕對位姿參數；三分量檢波器檢測經波阻抗界面反射后的采煤機的震源信號；

所述調高控制模塊包括嵌入式系統Ⅲ，嵌入式系統Ⅲ經隔爆處理安裝在采煤機上，嵌入式系統Ⅲ同時與嵌入式系統Ⅱ和捷聯慣導模塊Ⅰ通信連接，嵌入式系統Ⅲ存儲并處理采煤機的震源信號、經波阻抗界面反射后的采煤機的震源信號、采煤機在礦山坐標系下的絕對位姿參數、機身在礦山坐標系下的絕對位姿參數，構建前方工作面近距離范圍內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工作面的三維地質模型，控制采煤機上、下滾筒進行自動調高。

具體的，所述工作面側信號采集裝置中的調節機構包括擺角油缸、支撐板和推移油缸，三分量檢波器和壓力傳感器固定在支撐板上；推移油缸的一端與機身鉸接，另一端與支撐板固定；擺角油缸的一端與機身鉸接，另一端與推移油缸的側面鉸接；通過推移油缸的伸縮控制支撐板的直線移動，通過擺角油缸控制支撐板的角度轉動。