[發明專利]基于掘進機運行參數的煤體結構堅固性的確定方法

有效

• 申請號: 202110373750.3
• 申請日: 2021-04-07
• 公開（公告）號: CN113047829B
• 公開（公告）日: 2022-07-15
• 發明（設計）人: 張慶華;王麒翔;朱墨然;趙旭生;康建寧;陳金華;王振;李明建;鄒云龍;梁軍;崔俊飛;刁勇;宋志強;陳森;黃長國;鄧川;郭壽松;孫健;邸志強;車禹恒;寧小亮;覃木廣;唐韓英
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: E21B49/00
• 分類號: E21B49/00;E21C39/00;G01N3/40
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 楊柳岸

本發明屬于煤層基本參數測量技術領域，公開了一種基于掘進機運行參數的煤體結構堅固性的確定方法，旨在克服傳統煤體堅固性測試取樣工藝復雜，參數測試周期長等問題，包括：在煤礦巷道掘進過程中，通過監測掘進機振動烈度及截割功率變化情況，并將振動烈度及截割功率進行加權平均，得到一個衡量煤體結構的衍生指標。本方法可以快速的確定煤體的堅固性情況，相比傳統的煤體堅固性測試方法，本方法更具時效性和連續性。

技術領域

本發明屬于煤層基本參數測量技術領域，具體涉及一種基于掘進機運行參數的煤體結構堅固性的確定方法。

背景技術

煤的堅固性參數是煤礦生產過程中的基礎參數之一，在《防止煤與瓦斯突出細則》中，煤的堅固性系數是作為突出煤層鑒定時的一個關鍵指標。當煤的堅固性較小時，則煤體容易破碎使煤體內部瓦斯氣體解吸，使得發生煤與瓦斯突出事故概率較高。現有對煤堅固性系數的測試是首先在井下取樣，然后將煤樣篩分，最后用落錘法測試煤的堅固性。在整個過程中，存在取樣工藝復雜，參數測試周期長等問題。

目前掘進工作面是發生煤與瓦斯突出事故最嚴重的地方。掘進機在掘進時直接接觸煤體，在此過程中掘進機會產生大量數據，包括振動強度、能耗、功率等。煤的堅固性就是抵抗破壞的能力，從能量角度分析，若掘進機工作時所產生的振動強度和和功率越大，則可以反映出掘進機對煤體施加的能量較大，則煤體越堅固。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種操作方便、實用性強的基于掘進機運行參數的煤體結構堅固性的確定方法，通過監測掘進機的振動和功率來確定煤的堅固性，旨在克服傳統煤體堅固性測試取樣工藝復雜，參數測試周期長等問題，使掘進前方煤體的堅固性測試變得更加快速、準確。

為達到上述目的，本發明提供了如下技術方案：

本發明提供一種基于掘進機運行參數的煤體結構堅固性的確定方法，包括：獲取出掘進過程中的掘進機振動烈度及截割功率；對掘進機振動烈度及截割功率進行加權平均得到衡量煤體結構的衍生指標。

進一步，掘進機振動烈度為掘進機振動強度的大小，掘進機上設有用于監測掘進過程中的掘進機振動速度的振動傳感器。

進一步，掘進機振動烈度的計算公式為：

式中：Vrms為振動烈度，單位mm/s；T為所測信號的時間，單位s；V(t)為掘進機振動速度，單位mm/s。

進一步，掘進機截割功率為破碎煤體所輸出的直接功率，掘進機上設有用于監測掘進過程中的掘進機截割功率的功率表，掘進機截割功率用P表示，單位KW。

進一步，加權平均是將掘進機振動烈度Vrms及截割功率P各賦予一個權重，且得到的衍生指標為：

式中：K為衡量煤體結構的衍生指標；A為振動烈度的權重；B為截割功率的權重。

本發明的有益效果是：本發明提及的基于掘進機運行參數的煤體結構堅固性的確定方法，在煤礦巷道掘進過程中，通過監測掘進機的振動及功率變化情況，可以快速的確定煤體的堅固性情況。相比傳統的煤體堅固性測試方法，本方法能實時判斷煤體的堅固性，操作方便且實用性強。

本發明的其他優點、目標和特征在某種程度上將在隨后的說明書中進行闡述，并且在某種程度上，基于對下文的考察研究對本領域技術人員而言將是顯而易見的，或者可以從本發明的實踐中得到教導。本發明的目標和其他優點可以通過下面的說明書來實現和獲得。

附圖說明

為了使本發明的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將結合附圖對本發明作優選的詳細描述，其中：

圖1為本發明中的掘進機工作狀態示意圖；

圖2為本發明中的掘進機的截割部分功率與時間關系示意圖；