CN102337891A - 一种薄煤层无人自动化开采模式 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于滚筒采煤机薄煤层无人自动化开采技术，其特点是工作面无人，操作人员在远离工作面的控制中心通过视频了解工作面情况同时完成各种操作，视频信号和控制指令通过无线交换机进行传输；采煤机具有记忆截割功能同时设有位置监测装置和红外线发送器，根据预定程序自动割煤，随时将其位置和方向等运行参数发送出去；支架控制器接收到上述参数后，根据预定程序自动驱动电液控制阀进行降柱、移架、推溜、立柱等动作，推动液压支架跟随采煤机前移，实现工作面无人自动化开采；当煤层厚度和顶底板有变化时，操作人员在控制中心调整运行程序和参数，对采煤机和液压支架实施人工干预，实现工作面远程控制无人自动化开采。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄煤层准无人自动化采煤模式，具体地说是一种煤层厚度0.8～1.3m工作面准无人自动化采煤方法。
背景技术
薄煤层是指煤层厚度在0.8～1.3m的煤层。我国薄煤层资源丰富，分布广泛。在已探明矿区中，84.2%的矿区有薄煤层分布，薄煤层可采储量为61.5亿t，约占总可采储量的19%，其中0.8～1.3m缓倾斜薄煤层约占73.4%。由于薄煤层开采工作空间狭小，采煤、装煤、运煤以及设备安装操作极其困难，高产高效要求的设备矮配套、小尺寸、大功率、高自动化问题一直难以解决。长期以来，国内薄煤层大多采用炮采或小功率机组进行开采，劳动强度大、安全性差，效率低，效益差，许多矿区大量弃采薄煤层，薄煤层产量仅占全国煤炭总产量的6～7%，资源浪费严重。
薄煤层开采的最大难题在于煤层厚度薄，采高小，设备安装配套尺寸受空间制约严重，人行通道低矮狭小，工作面行走困难，要实现上述煤层的安全高效开采，关键在于工作面无人，即采用准无人自动化开采技术进行开采。
发明内容
本发明的主要目的在于提供了一种基于滚筒采煤机的薄煤层走向长壁式综合机械化工作面准无人自动化采煤方法。这种方法能在工作面内无人操作的情况下，将煤炭开采出来，达到安全高效开采地下煤炭资源的目的。
为实现上述目的，本发明采取如下技术方案：
一种薄煤层自动化开采模式是基于滚筒采煤机的薄煤层准无人自动化采煤方法，其特征在于工作面内无人，所有操作在控制基站完成，控制基站远离工作面，操作人员在控制基站通过各种数据显示设备和视频显示设备了解工作面煤层变化情况、顶底板状况以及采煤机、液压支架等综机设备状态，进行远程监控；操作指令通过有线和无线两种方式传输到工作面内，采煤机和液压支架等综机设备根据控制中心发出的控制指令完成相应动作，实现远程控制；采煤机采用记忆截割，即首先通过操作人员手动进行示范割煤，并自动存储如采高、卧底量、位置、行走方向等关键参数，采煤机按照示范刀存储的相关数据进行自动截割，同时根据输送机负载情况，自动调节采煤机牵引速度，当煤层厚度发生变化后，在控制中心可实施人工干预，重新设定相关参数；采煤机具有位置定位功能，及时将其位置和方向信息通过无线红外装置传输给支架控制器，触发液压支架进行推移溜槽、拉移支架等动作；液压支架自动跟机移架，即在液压支架上安装支架控制器，采煤机运行到某一位置时哪些支架应相应地执行什么动作已事先被编成程序存入支架控制器内，采煤机通过红外传感器随时将位置和方向等信息发送给支架控制器，支架控制器根据程序自动驱动电液阀来进行液压支架的降柱、移架、推溜等相应动作，实现液压支架自动跟机移架，从而达到工作面内准无人值守自动化开采。
其特征在于，液压支架上安装有低照度高清自清洁摄像头，视频图像采用单总线压缩限幅实时将将工作面煤层、顶板、底板以及采煤机滚筒和液压支架状态等工作面情况传输到控制中心，操作人员在控制中心根据视频图像和数据显示设备进行操作；可以设置一个或多个终端控制基站，基站可布置在工作面内和远离工作面的任何地方，工作面设备与控制基站间的信息传输通过铠装多芯电缆组成以太网来进行传输或通过无线交换机传输。采煤机和液压支架上都安装有红线传感器，采煤机上的红外传感器为红外发射器，液压支架上的红外传感器为红外接收器即负责接收采煤机红外发送器发送的信息；控制基站可以对支架控制器进行控制，当支架移动支架不到位时，从控制基站将控制指令发送给支架控制器，支架控制器根据控制中心的控制指令驱动电液阀来控制液压支架的有关动作。
附图说明
图1为薄煤层无人工作面设备布置示意图。
图2为采煤机位置检测和无线发射器安装布置示意图。
图3为控制中心结构示意图。
图4为传感器、控制支架和摄像头在液压支架上布置示意图。
具体实施方式
本发明具体实施方式中的仪器、设备均为采煤技术领域技术人员公知的设备，可以通过购买获得。
如图1所示，薄煤层无人工作面采用走向长壁式后退式方法进行开采，工作面15的主要采煤设备由刮板输送机7、液压支架8和采煤机10组成；液压支架8面对采煤机10的方向为煤层6，液压支架8背向采煤机10的方向为采空区9；采煤机10在刮板输送机7来回移动进行割煤、装煤，液压支架8推动刮板输送机7前移，进行拉架、推溜，推动工作面向前开采；控制中心1与顺槽控制器3通过光纤2组成有线网络，顺槽5和液压支架8上每隔一段距离安装有无线交换机4，顺槽5以外的信息通过光纤2进行传输，顺槽5和工作面15内信息通过无线交换机4进行传输；液压支架8上安装有摄像头12，摄像头12及时将工作面15的煤层6情况和刮板输送机7、采煤机10和液压支架8的状态等传输到控制中心1；在控制中心1不进行人工干预的情况下，采煤机10一般采用记忆截割方法自动割煤，记忆截割的程序事先输入采煤机10内，即通过操作人员手动进行示范割煤，并自动存储如采高、卧底量、位置、行走方向等关键参数，采煤机10按照示范刀的数据自动截割，同时根据刮板输送机7负载情况，自动调节采煤机牵引速度，当煤层6厚度发生变化后，在控制中心1可实施人工干预，重新设定相关参数；人工干预的具体方法是操作人员在控制中心1根据视频图像进行操作，控制指令由光纤2和无线交换机4传输到工作面15内，再通过液压支架8上的无线交换机4传输到采煤机10，及时调整采煤机10牵引速度以及滚筒10-1高度，实现对采煤机10的远程控制，完成人工干预；在没有人工干预的情况，液压支架8可以根据采煤机10位置的不同，自动跟机采煤机10进行移架，其方法是采煤机10上安装位置监测系统10-3和红线发射器11，位置监测系统及时采集采煤机10的运行位置和方向等信息，再将上述信息以及运行参数等数据通过红线发射器11发射出去，液压支架8上的红外接收器13负责接收该数据，同时将接收到的信息传送给支架控制器14，支架控制器14根据接收到的信息进行降立柱、移架、推溜等相应动作，实现了液压支架8自动跟随采煤机10移架；当液压支架8移动位置不符合生产要求时，操作人员要进行人工远程操作，具体方法是操作人员在控制中心1将控制指令通过光纤2和无线交换机4传输到指定的支架控制器14，支架控制器14接收指令后，驱动电液控制阀16进行降立柱、移架、推溜等相应动作，实现对液压支架8的远程控制，完成人工干预。
如图2所示，采煤机滚筒10-1装在摇臂10¬-2上，同时安装有位置检测系统10-3，无线交换机4和红外发射器11。
如图3所示，控制中心1主要有显示屏1-1、1-2、1-3、1-4和控制界面1¬5以及主控计算机1-6组成，显示器主要显示工作面1-5内的煤层6情况和刮板输送机7、采煤机10和液压支架8的状态，操作人员通过控制界面发出操作指令，主控计算机1-6负责将操作指令编译成控制指令发送出去。
如图4所示，液压支架8上安装有红线接收器13、摄像头12、无线交换机4、支架控制器14、电液控制阀16。
Claims (5)
1. 一种薄煤层自动化开采模式是基于滚筒采煤机的薄煤层准无人自动化采煤方法，其特征在于工作面内无人，所有操作在控制基站完成，控制基站远离工作面，操作人员在控制基站通过各种数据显示设备和视频显示设备了解工作面煤层变化情况、顶底板状况以及采煤机、液压支架等综机设备状态，进行远程监控；操作指令通过有线和无线两种方式传输到工作面内，采煤机和液压支架等综机设备根据控制中心发出的控制指令完成相应动作，实现远程控制；采煤机采用记忆截割，即首先通过操作人员手动进行示范割煤，并自动存储如采高、卧底量、位置、行走方向等关键参数，采煤机按照示范刀存储的相关数据进行自动截割，同时根据输送机负载情况，自动调节采煤机牵引速度，当煤层厚度发生变化后，在控制中心可实施人工干预，重新设定相关参数；采煤机具有位置定位功能，及时将其位置和方向信息通过无线红外装置传输给支架控制器，触发液压支架进行推移溜槽、拉移支架等动作；液压支架自动跟机移架，即在液压支架上安装支架控制器，采煤机运行到某一位置时哪些支架应相应地执行什么动作已事先被编成程序存入支架控制器内，采煤机通过红外传感器随时将位置和方向等信息发送给支架控制器，支架控制器根据程序自动驱动电液阀来进行液压支架的降柱、移架、推溜等相应动作，实现液压支架自动跟机移架，从而达到工作面内准无人值守自动化开采。
2.根据权利要求1所述的一种薄煤层准无人自动化开采模式，其特征在于液压支架上安装有低照度高清自清洁摄像头，视频图像采用单总线压缩限幅实时将工作面煤层、顶板、底板情况以及采煤机和液压支架状态等工作面情况传输到控制中心。
3.根据权利要求1所述的一种薄煤层准无人自动化开采模式，其特征在于可以设置一个或多个终端控制基站，基站可布置在工作面内和端头巷道内或地面调度室，工作面设备与控制基站间的信息传输通过铠装多芯电缆组成以太网来进行传输或通过无线交换机传输。
4.根据权利要求1所述的一种薄煤层准无人自动化开采模式，其特征在于采煤机和液压支架上都安装有红线传感器，采煤机上的红外传感器为红外发射器，液压支架上的红外传感器为红外接收器即负责接收采煤机红外发送器发送的信息。
5.根据权利要求1所述的一种薄煤层准无人自动化开采模式，其特征在于控制中心可以对支架控制器实施人工干预，对其进行控制，当支架移动支架不到位时，在控制中心将控制指令发送给支架控制器，支架控制器根据控制中心的控制指令驱动电液阀来控制液压支架的有关动作。
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| PB01 | Publication | ||
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