[發(fā)明專利]一種頂煤流動時間測量裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110658922.1
• 申請日: 2021-06-15
• 公開（公告）號: CN113374464B
• 公開（公告）日: 2023-06-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王家臣;楊克虎;潘衛(wèi)東;楊勝利;靳舒凱;員明濤
• 申請（專利權(quán)）人: 中國礦業(yè)大學(xué)（北京）
• 主分類號: E21B45/00
• 分類號: E21B45/00;E21B47/00
• 代理公司: 北京高沃律師事務(wù)所 11569
• 代理人: 韓雪梅

本發(fā)明涉及一種頂煤流動時間測量裝置及方法。裝置放置在頂煤中，且具有唯一的ID編號；裝置由運動傳感器、電源模塊、控制模塊、通訊模塊、存儲模塊、外殼和錨爪七個部分構(gòu)成；電源模塊為各模塊供電；運動傳感器采集裝置的比力；控制模塊根據(jù)比力的變化確定裝置的運動狀態(tài)，并將運動狀態(tài)改變的時刻記錄在存儲模塊中；裝置從頂煤放出后激活通訊模塊，通訊模塊向外部系統(tǒng)發(fā)送各運動時刻點及ID編號。外殼保護各模塊，并調(diào)節(jié)裝置整體密度；錨爪結(jié)構(gòu)與外殼連接，錨爪架構(gòu)用于確保裝置穩(wěn)定地固定在煤層中。本發(fā)明能夠精確觀測煤層的流動狀態(tài)，提高頂煤回收的回收率與效率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及煤炭開采領(lǐng)域，特別是涉及一種頂煤流動時間測量裝置及方法。

背景技術(shù)

放頂煤技術(shù)是在開采厚煤層時，沿煤層的底板或煤層某一厚度范圍內(nèi)的底部布置一個采高為2～3m的采煤工作面，用綜合機械化方式進行回采，利用礦山壓力的作用或輔以松動爆破等方法，使頂煤破碎成散體后，由支架后方或上方的“放煤窗口”放出，并由刮板運輸機運出工作面。

現(xiàn)有技術(shù)中存在頂煤回收率低的缺陷，自動化多輪順序放煤可以實現(xiàn)煤巖分界面緩慢均勻下降，提高頂煤回收率。但由于井下視野較差，煤塵較重，普通機械難以觀測煤層流動狀況，因此，自動化多輪順序放煤的難點在于如何觀測煤層的流動規(guī)律，現(xiàn)有技術(shù)處于人工推測時間確定放煤進度的情況，對工人的經(jīng)驗要求較高，若時間控制不合理，會導(dǎo)致煤巖分界面傾斜，影響頂煤回收率與工作效率。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種頂煤流動時間測量裝置及方法，能夠精確觀測煤層的流動規(guī)律，實現(xiàn)高精度的自動化多輪順序放煤，提高頂煤回收的回收率與效率。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下方案：

一種頂煤流動時間測量裝置，包括：運動傳感器、電源模塊、控制模塊、通訊模塊、存儲模塊、外殼和錨爪；

所述裝置都具有唯一的ID編號；所述運動傳感器用于采集所述裝置的比力；所述電源模塊用于對所述運動傳感器、所述控制模塊、所述通訊模塊和所述存儲模塊進行供電；所述控制模塊分別與所述運動傳感器、所述通訊模塊和所述存儲模塊連接，所述控制模塊用于根據(jù)所述比力確定所述裝置的始動點時刻、所述裝置的終止點時刻和所述裝置的落地點時刻；所述通訊模塊用于發(fā)送所述始動點時刻、所述終止點時刻、所述落地點時刻和ID編號供外部系統(tǒng)使用；所述存儲模塊用于記錄所述始動點時刻、所述終止點時刻、所述落地點時刻和所述ID編號；所述外殼用于保護所述運動傳感器、所述電源模塊、所述控制模塊、所述通訊模塊和所述存儲模塊，還用于調(diào)節(jié)所述裝置整體密度；所述錨爪結(jié)構(gòu)與所述外殼連接，所述錨爪架構(gòu)用于確保裝置穩(wěn)定地固定在煤層中。

優(yōu)選地，所述運動傳感器為三軸加速度計，所述三軸加速度計采集所述裝置的x軸、y軸、z軸三個方向上的比力，所述三個方向上的比力的矢量和為所述裝置在此時刻的總比力；放煤開始前，裝置固定在頂煤中并處于靜止?fàn)顟B(tài)，所測量的總比力大小為恒定的單位重力加速度；放煤過程中，所述裝置隨著頂煤下落，所測量的總比力處于不斷變化之中，記錄總比力開始變化的時刻為煤層的始動點時刻；當(dāng)停止放煤而裝置未隨頂煤放出時，所述裝置會隨煤層重新處于靜止?fàn)顟B(tài)，所測量的總比力發(fā)生突變，而后回歸為單位重力加速度，記錄總比力突變時刻為終止點時刻；當(dāng)裝置隨頂煤放出掉落至刮板輸送機時，裝置所測量的總比力會發(fā)生突變且因后續(xù)碰撞，總比力值產(chǎn)生振蕩，記錄總比力突變時刻為落地點時刻，并啟動所述通訊模塊發(fā)送所述始動點時刻、所述終止點時刻、所述落地點時刻和所述ID編號。